火力发电厂脱硫废水处理方式的改进与探讨

摘要：我国是煤炭资源丰富的国家，火力发电在发电行业占比超70%，大多数燃煤电厂采用石灰石脱硫湿法工艺对烟气脱硫，随着国家环保要求严格，脱硫废水含有重金属离子引起人们的重视，我国脱硫废水零排放技术路线多样化发展，常规脱硫废水排放系统具有工程投资大、运维费用高等特点。国内电站脱硫废水处理系统采用调节pH，投加有机硫，浓缩澄清后产水用于干灰拌湿。常规工艺易发生管路堵塞，导致出水水质超标。为实现火电厂脱硫废水处理，寻找先进的处理工艺，推广应用先进技术，减轻运行劳动程度。针对火电厂脱硫废水处理方式等进行分析，提出应用于或电厂脱硫废水处理新工艺。

关键词：火电厂;脱硫废水处理;处理技术工艺

中图分类号：X773 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）12-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.12.048

Improvement and discussion on treatment methods of desulfurization wastewater in thermal power plants

An Haopeng

（Huadian Inner Mongolia Energy Co.，Ltd.，Baotou Power Branch，Baotou Inner Mongolia 014013，China）

Abstract：China is a country rich in coal resources.Thermal power generation accounts for more than 70% of the power generation industry.Most coal-fired power plants use limestone desulfurization wet process to desulfurize flue gas.With strict national environmental protection requirements， desulfurization wastewater contains heavy metal ions.People pay attention to the diversified development of my country's zero-discharge desulfurization wastewater technology routes， and the conventional desulfurization wastewater discharge system has the characteristics of large engineering investment and high operation and maintenance costs.The domestic power plant desulfurization wastewater treatment system adopts pH adjustment， adding organic sulfur，and the water produced after concentration and clarification is used for dry ash mixing and wetting.The conventional process is prone to pipeline blockage， which causes the effluent quality to exceed the standard.In order to realize the desulfurization wastewater treatment of thermal power plants，it is necessary to look for advanced treatment technology，promote the application of advanced technology，and reduce the degree of operation labor.Analyze the methods of desulfurization wastewater treatment in thermal power plants，and propose new processes for desulfurization wastewater treatment in power plants.

Key words：Thermal power plant;Desulfurization wastewater treatment;Treatment technology

我國是多煤少油国家，煤炭在我国石化能源结构中占比76%，随着我国经济快速发展，我国煤炭生产消费加快，煤炭生产总量超过世界一半以上，煤炭消耗迅速增加为我国经济发展带来能源动力，同时带来严重环保问题。我国工业SO2排放90%来自燃煤，国家采取指标限制等环保政策，但每天排放量很大。近几年，东部地区雾霾天气严重，对农作物和人体健康等方面造成巨大损害。成为制约我国和社会可持续发展的重要因素。随着人们生活水平提高，对SO2排放治理非常迫切。绿色发电成为发电厂未来发电的战略方向，大部分火电厂烟气脱硫采用炉外大湿法，去除烟气中的二氧化硫，脱硫中产生废水，由于悬浮物和溶解固形物超标，脱硫废水处理是火电厂工业废水处理的难题，如何选择合理处理工艺优化技术措施，使处理废水达到重复利用目的，是发电企业面临的重要问题。

1 国内外相关研究

火电厂烟气脱硫是世界上唯一大规模商化应用的脱硫方式，国外脱硫技术研究始于19世纪50年代，成功控制二氧化硫污染问题，发达国家形成烟气脱硫等环保相关产业。我国自60年代开始进行烟气脱硫研究，80年代开始列为重点课题。21世纪以来，随着人们生活水平提高，国人对绿色生活诉求强烈，国家对SO2排放要求日益严格。燃煤火电厂需上脱硫装置，否则罚款停产处理[1]。

1.1 国外火电厂烟气脱硫废水处理状况

国家出台系列政策对电厂采取脱硫上网电价补贴措施，我国脱硫装备制造水平走在国际前列，部分发电厂脱硫装置排放浓度降至10mg/Nm3以下。90年代末至新世纪初欧美地区开始重视燃煤电厂脱硫废水污染问题，很多国际公司加强脱硫废水处理研发，欧美国家使用研发的技术包括自然沉淀法，生物处理法等，针对不同水量特征可以选择不同处理技术。自然沉淀法是采用人工水塘，沉淀脱硫废水中的悬浮性固体，采用两个水池轮流运作方式。自然沉淀法成本低，有的电厂脱硫废水流入水塘前添加絮凝剂增加固体沉淀。理化沉淀法是添加化学药剂，经过饱和絮凝等方式去除固体重金属离子，优点是可除掉大部分重金属，可作为后续处理预处理，缺点是无法满足最新排放标准[2]。

铁法是采用零价铁还原特性，对溶解性重金属离子还原沉淀方法，实现对硒酸根还原反应工程性使用，需要加入大量酸和碱调整pH值，为达到较快反应速度减少反应器尺寸，采用蒸汽加热脱硫废水，经沉淀产生大量污泥增加运行成本。技术优点是对重金属污染物高效去除，可达到美国排放标准。出水通常低于10ppt痕量。不需对高效物化法处理。含硝酸浓度高的废水反应速度较慢，某些水质下取得较好效果，对大范围适用有待实验。

1.2 国内火电厂烟气废水处理现状

水资源问题是制约我国工业发展的瓶颈，随着《新环保法》，《水污染行动计划》等系列法规政策出台实施，实现节水成为必然选择。寻求工艺稳定性强的水处理工艺，成为产业发展的内在需求。脱硫废水零排放尚无统一标准，系统运行稳定性不高，生活污泥处置难度大等问题，成为产业化推广应用的障碍[3]。

典型燃煤发电厂湿法脱硫废水含有大量盐分，重金属离子，含有难处理的COD等，水质呈弱酸性，废水处理难度较大。脱硫废水常规预处理工艺中添加大量熟石灰，导致水硬度离子含量高，水中含量较高的钙镁离子导致处理设备结垢污堵，脱硫废水水质成分复杂，污染物严重超标。水中硫化物含量高，不及时处理会对自然环境破坏。脱硫废水受脱硫工艺等多种因素影响，水质变化大。脱硫废水水质控制行业标准《火电厂湿法脱硫废水水质控制在指标》对废水中汞镉铅等指标限制，贡的最高排放限值为0.05mg/L，目前较老的火电厂废水排放按《污水综合排放标准》控制，标准规定控制项目不完全适用脱硫废水。

2015年国务院发布《水污染防治行动计划》强调强化对水污染治理力度，燃煤发电厂废水成分复杂引起业界关注，行业内脱硫废水排放提上日程，工程案例是利用浓缩工艺对废水减量化处理，浓缩水进入蒸发器结晶生成固态盐。脱硫废水零排放技术近几年发展，技术工艺无线无长期稳定运行经验。目前，成熟的常规脱硫废水排放工艺包括膜系统浓缩、立式降膜MVR蒸发器蒸发结晶等处理工艺段组合。单位运行成本在30-120元/t水。系统具有工程投资大，运维费用高等缺点，机组利用小时数持续下降，电价长期持续低位运行下，废水处理投资对电厂造成很大环保负担。

2 火电厂脱硫废水处理技术改进

2.1 火电厂脱硫废水水质特征

石灰石湿法烟气脱硫技术具有设备布置紧凑，脱硫效率高等优点，成为我国电厂脱硫主流处理工艺，湿法烟气脱硫工艺中烟气中F-和Cl-溶解，使浆液离子浓度升高，F-与浆液铝联合屏蔽石灰石溶解，浆液中Cl-浓度升高影响脱硫效率。为维持系统稳定运行，保证脱硫效率，需控制Cl-浓度，要求低于20g/L，3台135MW锅炉废水产量为8-10m3/h。

脱硫废水水质受脱硫系统运行控制参数等影响较大，多数电厂废水中悬浮物、硫酸盐等超排放标准值，废水中污染物超标现象普遍，频率较高的有硫化物、镉等。超标数量最多的是汞。脱硫废水中CODcr检测超标由于亚硫酸盐等还原性物质造成，废水中氯离子是关键因素。废水中CL-含量占10 000-20 000mg/L，主要阳离子为Ca2+，占脱硫废水中阳离子总量的30%，主要阴离子为Cl-，占阴离子总量的40%。

2.2 传统脱硫廢水处理技术

当前火电厂脱硫废水处理应用广泛的是化学混凝沉淀法，三联箱法处理工艺流程是将脱硫废水引入三联箱，在中和箱投加石灰乳等，形成固体沉降物在硫酸氯化铁下在沉降箱完成固液沉降分离，未处理完的重金属清液自流入絮凝箱，在PAC作用下将微小SS等污染物形成絮凝物，进行固液分离后在氧化箱投加氯酸钠处理，清水达标排放送往指定位置综合回用。预澄清池分离污泥通过输送泵送往石膏皮带脱水机，污泥定期排往污泥收集池，通过输送泵送往压滤机脱水后无害化处理。少量收集池上清液返回三联箱进水口处理。传统工艺中投加水处理剂7种以上，包括碳酸钠、PAM、次氯酸钠等。大部分处理剂需配制成水剂，部分处理剂有毒性，需配备药剂，部分药剂配置困难。三联箱处理工艺需同步增加配置独立加药系统，设备较多，运行成本高，处理效果差。核心设备占地面积约30㎡。具有工艺复杂，设备布置复杂等特点，难以达到预期效果。

2.3 新型脱硫废水处理技术

传统三联箱处理技术系统复杂，人员劳动强度大等问题，很多火电厂脱硫废水处理系统进行改造，引进高效复合絮凝剂处理工艺，向废水中投加复合絮凝剂，高效完成重金属吸附过程，去除悬浮物SS，COD，硫化物等污染物后，清水经水口溢流入清水箱，达标排放综合回用。投加高效复合药剂固体粉末状，处理剂无毒性，通过给料机投进废水。

火电厂废水零排放是脱硫废水处理最终目标，处理后形成内部循环利用，技术关键是废水处理回收。火电厂废水零排放技术包括蒸发结晶法和烟道蒸发法。蒸发结晶法是废水处理中采用蒸发结晶对废水浓缩处理，废水进入蒸发结晶系统，可以形成冷凝水。技术采用工艺有机械蒸气再压缩，多级闪蒸工艺等。结晶工艺有工晶冷冻与闪蒸罐结晶，结晶盐处理后达标进行二次利用。蒸发结晶优势是操作简单，缺点是实际操作中易产生管路结垢。

烟道蒸发工艺是新型脱硫废水处理技术，在烟道中对脱硫废水喷雾蒸发，技术应用中需用喷雾干燥技术，在锅炉尾部可设置雾化喷嘴，利用高温烟道瞬间蒸发，不同于传统处理方法，对石膏使用量较少，降低脱硫废水处理成本。烟道蒸发法处理脱硫废水中需要面积小，消耗能量低，适用于大小型火电厂。缺点是处理废水后存在蒸发不完全，烟道蒸发工艺处理脱硫废水中对烟气流速等要求较高，可能对脱硫废水处理产生影响。

3 结语

随着国家环保政策的出台，如何处理脱硫废水成为发电企业首要解决的问题。国内电站脱硫废水处理系统通常加入石灰，有机硫等药品，采用三联箱工艺，澄清池排泥经脱水机制成泥饼外运。三联箱，污泥脱水机等设备易发生泥渣堵塞，造成大量废水外排。采用高效复合絮凝剂处理脱硫废水符合国家环保政策要求，节约投资初期成本，可推广应用。我国脱硫废水零排放技术应用中存在很多问题，主要是需要较高运行费用，存在技术不成熟问题。火电厂要实现废水零排放，要结合实际比较相关方法，对产生结晶盐进行妥善处理。

参考文献

[1]郭远建.火力发电厂脱硫废水处理方式的改进与探讨[J].当代化工研究，2020（09）：109-110.

[2]李金传.一种新型火电厂脱硫废水处理系统设计与研究[D].北京：华北电力大学，2018.

[3]杨东月.燃煤电厂烟气综合净化技术研究[D].北京：华北电力大学，2015.

收稿日期：2020-09-08

作者简介：安皓鹏（1987-），男，汉族，本科学历，工程师，研究方向为火电厂环保设施运行。