脱硫废水零排放新型处理工艺介绍

（国家能源集团浙江北仑第一发电有限公司，浙江宁波 315800）

尽管近十多年来火力发电的占比逐年下降，但是火电仍然是我国最重要的电力来源，其发电量及装机总量也在逐年上升。火电机组在发电过程中不可避免会产生大量的污染物如SO2、SO3、NOx和飞灰等，这将对环境造成十分严重的污染。近几年来，我国加强了对污染物排放的管控，出台了许多有关污染物排放的政策，其中就对电厂烟气中硫化物的排放制定了标准，大部分电厂通过改造加装脱硫装置实现了烟气污染物排放的控制。在火力发电厂中，应用最为广泛的脱硫技术为湿法脱硫技术，石灰石用来作为脱硫剂，当Ca/S 质量比为1 时，其反应脱硫效率可以达到90%[1]。湿法脱硫原理简单、速度较快、效率较高且成本较低，在电厂脱硫上应用十分广泛[2]。

在石灰石-石膏脱硫过程中制备好的石灰浆会在脱硫塔中进行雾化并喷淋，进而石灰浆会与烟气中的SO2和SO3反应生成CaSO4。然而，在脱硫过程中脱硫塔内的有害物质会不断聚集，浓度不断增加，为了降低聚集的浓度，减少对设备的腐蚀和堵塞，同时将烟气中聚集的飞灰排出，脱硫设备定期会排出一定量的脱硫废水，这些废水有害物质含量极高，其中又有许多飞灰，故处理难度较大[3,4]。

1 脱硫废水的特征及零排放的特征与难点

随着脱硫吸收液的循环浓缩，脱硫废水主要存在以下特征：

（1）悬浮物含量高。脱硫废水由于聚集许多飞灰，故废水中存在较多悬浮物，另外在不同的电厂负荷和煤种的情况下，其悬浮物含量会有较大变化[5]。

（2）无机盐含量高。脱硫废水中的主要盐离子为Ca2+、Mg2+、Na+、F-、Cl-、SO42-和SO32-等，且其中离子含量较高。

（3）水质易结垢。脱硫废水中的钙离子、硫酸根离子、镁离子含量较高，并且硫酸钙常处于过饱和状态，在浓缩加热时十分容易结垢［6］。

（4）多种重金属含量超标。

（5）废水的含量随负荷变动较大。

受到燃煤电厂负荷的影响，吸收液用水的水质差异、脱硫系统管理难以控制等限制，脱硫废水的水量和水质波动明显，对脱硫废水处理工艺的适应性提出了很大的挑战。

脱硫废水在浓缩及净化过程中存在许多难点：

（1）传统的脱硫废水处理方法对悬浮物处理的效率不够高，分离时间较长。

（2）由于脱硫废水的有害腐蚀性物质较多，会对管道和处理设备造成严重的腐蚀。

（3）脱硫废水处理得到的化学污泥的有害物质较多，有很强的污染性。

（4）负荷或煤种的变化会对处理过程造成冲击。

这些困难给火电厂脱硫带来了十分巨大的挑战，传统的脱硫废水处理工艺已经不能满足现在的需求。传统的脱硫废水处理方法是直接利用锅炉余热来蒸发脱硫废水达到浓缩的目的，但是该方法效率较低、体积较大、腐蚀和结构严重。废水零排放技术是近年来处理电厂脱硫废水的有效方法，在全国乃至世界范围内都有着十分广泛的应用。本文针对脱硫废水水量相对较少，但污染较高、处理难度较大的特点，提出了一种适用与电厂脱硫废水零排放并合理利用废水中金属离子的新型技术。

2 新型脱硫废水零排放处理工艺应用要点

2.1 预沉淀处理系统

首先对脱硫废水的Ca2+、Mg2+、SO42-、F-和CODCr等粒子的浓度进行检测。电厂脱硫废水中悬浮物浓度较高，能达到10000 mg/L 以上，在废水进入膜处理系统前需进行充分的预沉淀处理，去除水中的悬浮物。采用2 个～6 个大容量的锥底水箱作为预沉淀系统。通过预沉淀处理，降低脱硫废水中的悬浮物浓度。

2.2 化学加药软化系统

经过预沉淀系统处理后的脱硫废水与脱硫废水原水水质进行比较后发现，Ca2+、Mg2+、SO42-、F-、CODCr等杂质的含量均有所降低，但是并未达到SCNF 系统的进水水质要求，因此需要对预沉淀处理出水进行软化处理。通过NaOH 和Na2CO3投加、搅拌反应，使其形成Mg(OH)2和CaCO3沉淀。其中投加NaOH 时，调节pH 值至9.5～11.5，反应1 h；投加Na2CO3时，反应时间1 h，起到进一步去除废水中Mg2+和Ca2+的目的。

2.3 管式膜（TMF）系统

管式微滤膜（TMF）是一种基于错流过滤机理的微孔膜，进料为含大量悬浮固体的混合液，用循环泵送往膜管，在内部高速流动，产水透过膜层和支撑层到达膜管与膜壳内的空间，然后从产水管引出送往后续设备，浓缩液回流到前端的浓缩槽内。由于产水不断送出，悬浮固体逐渐在槽内浓缩，为维持一定的固含量范围（固含量3%～5%为最佳范围），需要间歇或连续的排出一定量的浓缩液，浓缩液成分主要以碳酸钙为主和部分氢氧化镁、硫酸钙，这部分浓缩液可以送至脱硫岛作为脱硫剂循环利用。为了降低废水中的悬浮物浓度，特设计管式膜处理系统对废水中的悬浮物进行拦截，满足纳滤（SCNF）进水要求。

2.4 纳滤（SCNF）系统

借助纳滤膜对离子选择性透过功能，以压力差为推动力，一价盐及小分子物质不断地透过膜，经过产水流道流入中心管，然后由产水管输送至纳滤产水箱。进水中的二价离子、有机物、细菌、病毒等被截留在膜的进水侧，由浓水管排出。经过TMF 系统净化处理后出水中主要含有NaCl 和Na2SO4，采用纳滤（SCNF）工艺对TMF 系统出水进行分盐处理，促使纳滤（SCNF）出水中的Na2SO4含量降低，NaCl 纯度提高，降低反渗透SCRO 工段渗透压和运行压力。同时因为SCRO 浓缩液中NaCl 纯度提高，可进一步提高电解效率。

2.5 电解制氯系统

通过采用预沉+化学加药软化+TMF+SCNF+SCRO 工艺对电厂脱硫废水进行预处理、分盐和浓缩处理后，除了获得洁净的回用水外，产生的浓盐水与海水水质接近。为了克服传统“零排放”蒸发结晶工艺产生的高能耗以及工业盐产品对外销售难等问题，通过电解浓盐水制取次氯酸钠溶液，以实现废水资源化综合利用的目的。

3 结论

本文针对脱硫废水水量相对较少，但污染较高、处理难度较大的特点，提出了脱硫废水零排放处理工艺流程，结合预沉淀系统、化学软化系统、管式膜（TMF）系统、纳滤（SCNF）系统、反渗透（SCRO）系统和电解制氯系统，获得了结晶的回用水，克服了传统“零排放”蒸发结晶工艺产生的高能耗，并通过电解浓盐水制得次氯酸钠溶液，实现了废水资源化利用的目的，为工业脱硫废水零排放处理提供了新思路。