脱硫废水零排放技术与工艺路线研究

史宇涛

（中电环保股份有限公司，南京 210002）

现阶段，在实际运行中，燃煤电厂广泛选用石灰石-石膏湿法进行烟气脱硫。在此工艺实施过程中，脱硫吸收塔内浆液循环反复使用，导致内部可溶盐浆液持续浓缩。因此，为了维持整个烟气脱硫系统内氯离子的平衡关系，确保脱硫性能，人们必须根据工艺要求不断补充浆液。在这一过程中，脱硫系统会排放大量含有重金属离子的废水，这部分废水含有大量的重金属杂质、硫酸盐、悬浮物以及亚硫酸盐。当前，常规处理方法难以使燃煤电厂所产生脱硫废水的排放符合规范要求。如何满足环保要求，实现高含盐脱硫废水的零排放，已成为目前业内人士共同关注的一项课题。

1 脱硫废水水质特征及零排放难点

目前，燃煤电厂多采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺。在系统实际运行过程中，为了确保脱硫装置浆液循环系统中的物料平衡，确保石膏质量，改善烟气质量，人们必须经脱硫系统将石膏脱水以及清洗工艺中的部分废水加以排出。此外，燃煤电厂脱硫废水具有一定的特殊性，如pH偏酸性（多为4～6），石膏颗粒物等悬浮物浓度偏高，重金属、氟化物严重超标，含盐量大，钙离子、镁离子、氯离子等重金属离子较多。

在燃煤电厂中，脱硫废水污染组分会因工艺补充水水质、污水排放周期、煤种等相关因素的影响而产生一定改变。同时，燃煤电厂脱硫废水多为间断式排放，水量波动区间较大，废水水体硬度偏高，导致蒸发系统容易出现结垢、腐蚀等问题。如何克服上述问题，实现脱硫废水的合理应用已成为目前业内人员高度关注的课题之一。

对于燃煤电厂深度处理系统而言，进水段虽然经过脱硫废水处理系统处理，在一定程度上降低了进水钙硬度以及悬浮物，但仍然难以实现脱硫废水的零排放。除此以外，燃煤电厂脱硫废水内存在大量氯离子，溶解性固体所占比例较高，可能导致深度处理系统在实际运行中出现结垢等问题，直接影响系统运行的稳定性，以上问题都必须在脱硫废水零排放技术研究中加以重视。

2 脱硫废水零排放技术分析

2.1 预处理-传统蒸发结晶技术

选用碳酸钠、有机硫、重力沉降以及絮凝剂等药剂投加至脱硫废水中进行预处理，能够将脱硫废水中大量悬浮物、重金属等结垢物质加以去除，在此基础上通过多效蒸发器或机械蒸汽再压缩蒸发器处理进行蒸发结晶，所生成冷凝水可直接回用，结晶盐则另行处理。当前，国内已经在部分600 MW及以上燃煤电厂中实现了对预处理-传统蒸发结晶技术的应用，系统处理量可达到22 m3/h，从而实现脱硫废水零排放的目的。

2.2 预处理-膜浓缩-传统蒸发结晶技术

选用碳酸钠、有机硫、重力沉降以及絮凝剂等有关材料投加至脱硫废水中进行预处理，能够将脱硫废水中大量悬浮物、重金属等结垢物质加以去除，在此基础上通过开放式流道反渗透膜-蝶管式反渗透膜、正渗透、纳滤-特殊流道反渗透膜等技术对经预处理后的脱硫废水进行浓缩减量处理，其中淡水部分可直接回用，浓水部分则通过多效蒸发器或机械蒸汽再压缩蒸发器处理进行蒸发结晶，所生成冷凝水可直接回用，结晶盐则另行处理。整套处理技术在燃煤电厂脱硫废水处理领域应用广泛，相较于前述工艺技术而言增加了膜浓缩减量单元，不但技术成熟，而且能够显著减少终端蒸发废水量，降低系统投资费用。目前，国内部分电厂已将该工艺技术投入使用，取得了脱硫废水零排放的满意效果。

2.3 烟道喷雾干燥技术

此项技术是指将燃煤电厂运行过程中所产生脱硫废水经泵送方式传输至除尘器前烟道，经压缩空气处理通过雾化喷头将脱硫废水进行雾化反应，借助于烟气温度的方式使雾滴逐步蒸干，由除尘器对脱硫废水中各种固体进行收集。整套工艺技术具有流程简单、投资较低、维护费用较少等优势，但国内针对该技术的应用尚处于试验阶段，有关烟道腐蚀、废水堵塞喷头等问题是否影响脱硫废水零排放处理效果还有待进一步验证。

3 脱硫废水零排放预处理工艺分析

燃煤电厂脱硫废水虽然已经经过三联箱加药沉淀处理，但废水内仍然含有较高的悬浮物、钙离子、镁离子、硫酸根等，这对于后续膜处理工艺的运行而言是非常不利的。因此，为了实现燃煤电厂脱硫废水的零排放，人们必须重视软化预处理方面的问题，以确保经预处理后的脱硫废水能够符合膜处理进水水质要求。在当前技术条件支持下，燃煤电厂脱硫废水的软化预处理技术主要有两种。

3.1 石灰-碳酸钠软化-沉淀池-过滤器工艺

采用石灰-碳酸钠软化-沉淀池-过滤器工艺技术方案对脱硫废水进行预处理的基本工艺路线如图1所示。燃煤电厂脱硫废水处理系统出水依次进入反应池1以及反应池2中，在两个反应池中分别加入一定量的石灰和碳酸钠，主要目的是将废水中镁离子、钙离子等经化学反应生成沉淀物，然后在沉淀池中进行固液分离，经沉淀后上层清液可经过滤器及超滤进行过滤处理，出水进入膜浓缩处理系统中作为进水直接使用。

图1 石灰-碳酸钠软化-沉淀池-过滤器工艺路线

3.2 氢氧化钠-碳酸钠软化-管式膜工艺

采用氢氧化钠-碳酸钠软化-管式膜工艺技术方案对脱硫废水进行预处理的基本工艺路线如图2所示。燃煤电厂中脱硫废水处理系统出水依次进入反应池1以及反应池2中，在两个反应池中分别加入一定量的氢氧化钠以及碳酸钠，主要目的是将废水中镁离子、钙离子、镁离子等经化学反应生成沉淀物，然后经错流式管式微滤膜替代传统意义上的澄清以及过滤，经微滤膜对废水中沉淀物进行分离，出水进入膜浓缩处理系统中作为进水直接使用。

图2 氢氧化钠-碳酸钠软化-管式膜工艺路线

为选择最佳预处理工艺技术方案，笔者从出水水质、水质适应性、操作环境、占地面积、技术成熟度以及国产化程度等方面，综合对比以上工艺技术方案，对比结果如表1所示。氢氧化钠-碳酸钠软化-管式膜工艺在脱硫废水零排放预处理环节中的综合应用优势显著，值得广泛应用。

表1 工艺技术方案综合对比

4 脱硫废水零排放膜浓缩工艺分析

在脱硫废水经预处理后，人们可利用膜浓缩单元处理的方式以实现减量化目的，膜处理工艺中所产生废水可直接作为燃煤电厂脱硫工艺补充进水，浓水部分则可进入蒸发结晶系统中进一步处理。目前，燃煤电厂脱硫废水膜浓缩环节中常见的工艺技术方案包括特殊流道反渗透技术、碟管式反渗透技术、正渗透技术以及高效反渗透技术等。

反渗透膜浓缩工艺技术采用卷式膜进行处理，压力等级为8.3 MPa，对高盐分废水浓缩有良好适应性，抗污堵性良好，技术成熟，操作简单，兼具工程造价低廉以及运行能耗较低的优势。

碟管式反渗透膜浓缩工艺技术采用碟片式膜进行处理，压力等级为7.5 MPa、9.0 MPa、12.0 MPa、16.0 MPa，对高盐分以及高浓度废水浓缩有良好适应性，也可在回收垃圾渗滤液中使用，抗污堵性良好，技术成熟，操作简单，但在实际使用中清洗维护周期长，工程造价偏高，能耗较高。

高效反渗透工艺技术采用常规反渗透膜进行处理，对低盐含量废水的浓缩减量回收有良好适应性，抗污堵性良好，技术成熟，操作相对复杂且预处理流程较长，日常维护难度较大，并且工程造价偏高，能耗较高。

正渗透工艺技术采用正渗透专用膜进行处理，压力等级为常压，对高盐分以及高浓度废水减量化处理有良好适应性，抗污堵性良好，但技术成熟度一般，操作流程相对复杂，工程造价较高，运行能耗较低。

5 结语

本文以燃煤电厂脱硫污水零排放技术为研究对象，在分析燃煤电厂脱硫废水水质特征以及零排放难点的基础上，就脱硫废水零排放技术及其关键工艺路线进行研究，通过对各环节工艺技术的综合比选，采用加药软化预处理-特殊流道反渗透-碟管式反渗透-机械蒸汽再压缩蒸发的技术路线对脱硫废水进行处理，可以作为工程项目可行性的工艺方案。

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