中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司 太原 030001
摘要：燃煤电厂湿法脱硫废水处理难度大，是电厂实现废水零排放的制约因素。通过介绍了不同脱硫废水零排放处理工艺的特点和工作原理，对四种工艺进行对比，展望脱硫废水零排放技术发展方向和研究重点。
关键词：脱硫废水；零排放；浓缩结晶；烟气蒸发
引言
燃煤电厂湿法脱硫废水含盐量高，成分复杂，其中很多成分是国家环保标准中要求控制的第一类污染物[1]，对环境污染性极强，处理难度较大，成为电厂实现废水零排放的制约因素。随着环保要求的提高，脱硫废水零排放处理将是大势所趋，如何选择经济、高效、可靠的零排放处理技术是急需解决的问题。
1 脱硫废水常规处理工艺
脱硫废水常规处理方法是采用三联箱工艺进行中和、絮凝及沉淀处理，除去废水中含有的重金属及其它悬浮杂质。[2] 脱硫废水常规处理产生的污泥经脱水处理后运至灰渣场，进行综合处理。
2 脱硫废水零排放技术路线
2.1 浓缩结晶工艺
浓缩结晶工艺利用膜法或者热法对废水进行处理产生净水和浓水，之后利用结晶器进一步处理产生蒸馏水和盐。
2.1.1 热浓缩工艺
热浓缩技术是通过利用热源对废水持续进行加热，使得水分子连续蒸发从而使废水不断浓缩并最终得到蒸馏水和浓缩液。
（1）机械蒸汽压缩蒸发浓缩工艺工作原理：将蒸发器排出的低品位二次蒸汽通过压缩机再次压缩到较高温度和压力，重新得到热品位较高的蒸汽并取代新鲜蒸汽作为热源。压缩后的蒸汽送入蒸发器的蒸发室继续做功释放热量，循环往复，蒸汽得到充分利用。晶种法降膜蒸发浓缩工艺通过合适的预处理并投加含有足够表面积的晶种，可以防止脱硫废水溶液的过饱和，能有效控制结垢。
（2）多效蒸发浓缩工艺工作原理: 利用物质的沸点随压力的降低而降低的特性，高压高温流体经过减压，流体温度高于该压力下的沸点，在闪蒸罐中迅速沸腾汽化，并进行两相分离。利用一效分离器产生产生的二次蒸汽作为后续蒸发器的热源来实现蒸汽热能的梯级利用，从而提高热能利用率。
燃煤电厂动力蒸汽可取自除尘器后的烟气余热。低温多效闪蒸浓缩设备可使用除盐水经烟气余热换热器提供的一次热源，降低了烟温及脱硫系统水耗。
2.1.2膜浓缩工艺
膜浓缩工艺包括反渗透、正渗透、电渗析、震动膜等。
（1）反渗透工艺是利用压力差为动力的膜分离过滤技术。利用反渗透只允许水透过而不允许其他物质透过的特点，实现溶液中的溶质与水分离，可以有效地去除水中的溶解盐、胶体等杂质。
（2）正渗透膜浓缩工艺是以选择性分离膜两侧的渗透压差为驱动力，溶液中的水分子从高水化学势（原料液）侧通过选择性分离膜向低水化学势（汲取液）侧传递，而溶质分子或离子被阻挡的一种膜分离过程。提取液是特定物质的量比的氨和二氧化碳气体溶解在水中形成的碳酸铵溶液，提取液通过加热蒸发循环利用。[3]
（3）电渗析工艺工作原理：利用离子交换膜的选择透过性，在外加直流电场作用下，阴、阳离子分别往阳极和阴极定向移动，从而实现对溶液的浓缩和分离的目的。
2.1.3 结晶工艺
脱硫废水经水泵升压后由底部打入结晶器，与正在循环中的废水混合，经循环水泵提升至管壳式换热器；循环浓水沿切线方向进入结晶器，实现连续结晶；小部分浓水被蒸发，大部分浓水循环至加热器，小部分浓水被抽送至后续脱水干燥设备，实现晶体分离；蒸汽经除雾器去除其携带的杂质，经压缩机加压后在加热器的换热管外冷凝成蒸馏水，同时释放潜热加热管内的浓水。[4]
2.2 烟气蒸发处理工艺
2.2.1 烟道直喷雾化干燥工艺
烟道直喷雾化干燥工艺是 利用气液两相流喷嘴将脱硫废水雾化并喷入除尘器前的烟道中，利用烟气余热将废水完全蒸发，使废水中的污染物转化为结晶物或盐类，随飞灰一起被除尘器捕集。
2.2.2 旁路烟气旋转喷雾干燥工艺
旁路烟气旋转喷雾干燥工艺是利用锅炉热烟气（锅炉脱硝后进空气预热器前的高温烟气）作为热源，脱硫废水经高速离心雾化器雾化后在干燥塔内与热烟气充分接触，水分被迅速蒸发进入烟气中，蒸发后的烟气回到烟道内（除尘器前），盐分与烟气中的灰分进行结合，落入除灰系统，实现脱硫废水零排放。
2.2.3旁路烟气雾化干燥工艺
旁路烟气雾化干燥工艺与旁路烟气旋转喷雾干燥工艺工作原理相同，主要是利用压缩空气系统和双流体喷嘴替代高速离心雾化器使脱硫废水进行雾化。
3 脱硫废水零排放技术路线对比
机械蒸汽压缩晶种法降膜蒸发浓缩工艺，可以通过有效控制系统运行中的结垢问题，该工艺在煤化工高含盐废水处理中有成功应用；低温多效蒸发浓缩工艺在国内燃煤电厂脱硫废水零排放工程中有较多应用。
膜浓缩工艺必须要对废水进行预处理和加药软化，运行成本高，膜系统维护费用较高。
烟道直喷雾化干燥工艺占地面积小，投资少，运行成本低，但是对机组运行稳定性要求较高，存在烟道腐蚀、结垢等问题，目前已很少使用；在废水雾化效果及结垢控制方面，旁路烟气旋转喷雾干燥工艺较好。
综合以上分析，推荐采用四种工艺，从进水要求、工程造价、占地面积、运行费用、风险性及适用条件对上述四种工艺进行对比，见表1。
表1 脱硫废水零排放工艺对比表
4 结语
1）低温多效闪蒸浓缩工艺充分利用电厂的烟气余热，可有效降低脱硫废水处理系统的运行费用。积极探索电厂余热利用新途径实现脱硫废水减量，有利于进一步降低脱硫废水处理系统的工程造价和运行费用。
2）蒸发结晶产生的杂盐需要进行单独处置，会间接增加脱硫废水处理系统的运行费用；蒸发结晶系统分盐后产生的工业盐，资源化途径有限，通常需要单独处置。
3）旁路烟气旋转喷雾干燥工艺对锅炉效率和除灰系统有一定影响，会增加机组煤耗，运行费用较高，建议脱硫废水减量后在进行喷雾干燥处理。
4）膜浓缩工艺必须进行预处理软化，否则会造成膜系统的堵塞；脱硫废水属于高含盐废水，采用的反渗透膜为高压膜，对反渗透膜质量要求较高。
参考文献：
[1]王治安，林卫，李冰．脱硫废水零排放处理工艺[J]．电力科技与环保，2012．28(6)：37-38．
[2]高原，陈智胜．新型脱硫废水零排放的处理方案[J]．华电技术，2008，30(4)：73—75．
[3]王冬梅，程家庆，孔繁军．脱硫废水零排放技术与工艺路线[J]．工业水处理，2017，37(8)：109-112．
[4]马越，刘宪斌．脱硫废水零排放深度处理的工艺分析[J]．科技与创新，2015．18：12-13．
[5]白璐，陈武，王凯亮等．燃煤电厂脱硫废水零排放处理技术研究进展[J]．工业水处理，2019，39(4)：16-20．