馬雙忱，于偉靜，賈紹廣，柴峰，張潤(rùn)盤(pán)（華北電力大學(xué)(保定)環(huán)境學(xué)院，河北 保定 07003；河北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，河北 石家莊 05003）

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燃煤電廠脫硫廢水處理技術(shù)研究與應(yīng)用進(jìn)展

馬雙忱1，于偉靜1，賈紹廣2，柴峰1，張潤(rùn)盤(pán)2
（1華北電力大學(xué)(保定)環(huán)境學(xué)院，河北 保定 071003；2河北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，河北 石家莊 050031）

摘要：綜述了脫硫廢水的水質(zhì)特點(diǎn)、水質(zhì)影響因素、各項(xiàng)脫硫廢水處理技術(shù)的特點(diǎn)，指出了脫硫廢水處理技術(shù)的發(fā)展方向。介紹了脫硫廢水的水質(zhì)主要受煤質(zhì)、石灰石品質(zhì)、脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及運(yùn)行等因素的影響，脫硫廢水的處理技術(shù)主要分為4類(lèi)：傳統(tǒng)工藝，如化學(xué)沉淀法；深度處理工藝，如生物處理法；零排放技術(shù)，如煙道蒸發(fā)；其他技術(shù)，如蒸汽濃縮蒸發(fā)。由于脫硫廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)較低，除沉降池之外，各項(xiàng)技術(shù)都能使脫硫廢水達(dá)標(biāo)排放。目前，國(guó)內(nèi)應(yīng)用最多的處理技術(shù)是化學(xué)沉淀法，其技術(shù)成熟，能使脫硫廢水達(dá)標(biāo)排放，但存在對(duì)氯離子鹽及硒、汞等去除效率不高的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)脫硫廢水處理形勢(shì)的分析，得出煙道蒸發(fā)技術(shù)有一定的潛力，其能實(shí)現(xiàn)脫硫廢水的零排放，且具有運(yùn)行成本低的優(yōu)點(diǎn)，但可能存在增強(qiáng)系統(tǒng)腐蝕、影響飛灰利用等問(wèn)題。關(guān)鍵詞：電廠脫硫廢水；影響因素；廢水處理技術(shù)；煙道蒸發(fā)

第一作者及聯(lián)系人：馬雙忱（1968—），男，教授，博士生導(dǎo)師。E-mail msc1225 @163.com。

我國(guó)的電源結(jié)構(gòu)以火電為主，2013年火電發(fā)電量約占全年總發(fā)電量的78.58%，其中燃煤火電發(fā)電量約占全年總發(fā)電量的74.1%[1]?；痣姀S煤等化石燃料的大量燃燒造成了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，而二氧化硫的排放尤為引人關(guān)注，其不僅能直接對(duì)生態(tài)環(huán)境造成危害，而且是酸雨、灰霾等形成的重要前體物[2]。

在眾多煙氣脫硫方法中，石灰石-石膏濕法煙氣脫硫是目前世界上技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的一種脫硫技術(shù)，其采用鈣基吸收劑（石灰石或石灰）作為脫硫劑，在與煙氣接觸過(guò)程中，煙氣中的二氧化硫被清除，同時(shí)煙氣中的一部分污染物，如金屬、鹽、氯離子等也會(huì)轉(zhuǎn)移到脫硫漿液中。王琿等[3]研究表明，脫硫裝置對(duì)飛灰總顆粒物的平均去除率達(dá)74.5%，但對(duì)粒徑小于2.5μm的顆粒物去除效率不高；MEIJ[4]研究表明，煙氣經(jīng)過(guò)脫硫裝置后，飛灰的去除率達(dá)90%，其中大部分B、Br、Cl、I和超一半的F、Hg、Se被去除，特別是存在選擇性催化還原脫硝（SCR）的情況下，脫硫裝置對(duì)汞的去除率高達(dá)80%；鄧雙等[5]研究表明，石灰石-石膏濕法脫硫裝置對(duì)煙氣中氯的平均脫除效率為95.22%。

為了維持脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行，漿液中氯離子與微細(xì)粉塵的濃度需要維持在一定水平[6]：為了防止脫硫系統(tǒng)材料的腐蝕，漿液氯離子濃度一般維持在12000～20000mg/kg[7]；為維持較高的脫硫效率及防止塔體結(jié)垢，漿液密度一般控制在1075～1150kg/m3[6]。圖1展示了文獻(xiàn)[5]中1號(hào)鍋爐凈煙氣及燃煤副產(chǎn)物中氯的分布數(shù)據(jù)?？偟膩?lái)看，煤中9.19%～15.95%的氯轉(zhuǎn)移到石膏中，68.88%～77.31%的氯通過(guò)脫硫廢水排放。

目前產(chǎn)生脫硫廢水的煙氣脫硫技術(shù)主要有石灰石-石膏濕法脫硫、石灰-石膏濕法脫硫、白泥-石膏濕法脫硫、電石渣-石膏濕法脫硫技術(shù)。如圖2所示，2014年我國(guó)4種技術(shù)占全部脫硫技術(shù)的83.31%（脫硫機(jī)組容量約為6.32億千瓦時(shí)）[8]。

圖1　燃煤鍋爐凈煙氣及燃煤副產(chǎn)物中氯的分布

圖2　2014年各種脫硫技術(shù)所占比例

對(duì)于脫硫廢水水質(zhì)的控制，沒(méi)有相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，只有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（DL/T997—2006《火電廠石灰石-石膏濕法脫硫廢水水質(zhì)控制指標(biāo)》）[9]，其對(duì)脫硫廢水總汞、總鉻、總鎘、總鉛、總鎳、懸浮物等指標(biāo)進(jìn)行了限制，但是總體標(biāo)準(zhǔn)偏低，如汞的最高排放限值為0.05mg/L。

2015年4月16日，國(guó)務(wù)院發(fā)布《水污染行動(dòng)計(jì)劃》（《水十條》）[10]，國(guó)家將強(qiáng)化對(duì)各類(lèi)水污染的治理力度，脫硫廢水因成分復(fù)雜、含有重金屬引起業(yè)界關(guān)注。為響應(yīng)國(guó)家政策，推進(jìn)脫硫廢水的治理，本文闡述了脫硫廢水的水質(zhì)水量特點(diǎn)及影響因素，歸納了各類(lèi)脫硫廢水處理技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，并總結(jié)符合中國(guó)國(guó)情、技術(shù)與經(jīng)濟(jì)可行的可能的脫硫廢水處理方案。

1　脫硫廢水的水質(zhì)特點(diǎn)及影響因素

1.1脫硫廢水的水質(zhì)特點(diǎn)

脫硫廢水的成分及濃度對(duì)處理系統(tǒng)的運(yùn)行管理有很大影響，是影響處理設(shè)備的選擇、腐蝕等的關(guān)鍵性因素。脫硫廢水一般具有以下幾個(gè)特點(diǎn)[11-12]。

（1）水質(zhì)呈弱酸性：國(guó)外pH值變化范圍為5.0～6.5，國(guó)內(nèi)為4.0～6.0。

（2）懸浮物含量高，其質(zhì)量濃度可達(dá)數(shù)萬(wàn)mg/L。

（3）COD、氟化物、重金屬超標(biāo)，其中包括第1類(lèi)污染物，如As、 Hg、Pb 等。

（4）鹽分含量高，含大量的SO42?、SO32?、Cl?等離子，其中Cl?的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為0.04。

1.2影響脫硫廢水水質(zhì)的因素

脫硫廢水的水質(zhì)及水量主要受燃煤品質(zhì)、石灰石品質(zhì)、脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及運(yùn)行、脫硫塔前污染物控制設(shè)備以及脫水設(shè)備等的影響[11，13]。圖3是影響脫硫廢水水質(zhì)主要影響因素的關(guān)系圖。

煤是脫硫廢水污染物的主要來(lái)源，煤種類(lèi)的不同將會(huì)影響脫硫廢水的排放量：高硫煤的燃燒會(huì)產(chǎn)生更多的二氧化硫，會(huì)增加脫硫劑的用量，增加脫硫廢水的排放量；高氯煤的燃燒會(huì)增加煙氣中氯的含量，進(jìn)而增加脫硫漿液中的氯含量，為了防止脫硫系統(tǒng)的腐蝕，維持脫硫漿液中氯離子濃度在一定的水平，會(huì)增加脫硫漿液的排除，使脫硫廢水的排放量增加。

圖3　脫硫廢水水質(zhì)影響因素

脫硫廢水中的一部分污染物來(lái)源于石灰石，石灰石中的黏土雜質(zhì)含惰性細(xì)微顆粒、鋁及硅等物質(zhì)。同時(shí)，石灰石是脫硫廢水中鎳和鋅的重要來(lái)源。

脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及運(yùn)行對(duì)脫硫廢水水質(zhì)的影響主要體現(xiàn)在添加劑的使用、氧化方式或氧化程度以及脫硫系統(tǒng)的建設(shè)材料等方面。研究表明酸性添加劑的使用對(duì)脫硫廢水中的BOD5有很高的貢獻(xiàn)率；氧化方式或氧化程度對(duì)脫硫廢水中污染物的存在形式有重要影響，在強(qiáng)制氧化系統(tǒng)中或氧化充分的情況下，脫硫廢水中的硒以硒酸鹽的形式存在，而在非強(qiáng)制氧化系統(tǒng)中或是氧化不充分的情況下，硒以亞硒酸鹽的形式存在，Se(Ⅳ)的毒性比Se(Ⅵ)大，但Se(Ⅳ)可以通過(guò)鐵的共沉淀去除，而Se(Ⅵ)不易去除，只能通過(guò)生物處理的方法。耐腐性材料可以承受漿液中更高濃度氯離子的腐蝕，能增加脫硫漿液的循環(huán)次數(shù)，減少脫硫廢水的排放量。

脫硫塔前污染物控制設(shè)備的影響主要指除塵設(shè)備和脫硝設(shè)備的影響。目前，沒(méi)有數(shù)據(jù)顯示除塵效率的增加能明顯的改善脫硫廢水的水質(zhì)：當(dāng)電除塵器的除塵效率由99.8%提升至99.9%時(shí)，理論上脫硫廢水的總懸浮顆粒物濃度會(huì)有略微下降，但是飛灰的細(xì)微顆?？赡軙?huì)增加脫硫廢水中揮發(fā)性金屬的含量，因此除塵效率的增加可能會(huì)對(duì)脫硫廢水中某些金屬的含量產(chǎn)生重要影響。

脫硝設(shè)備能增加煙氣中Cr轉(zhuǎn)化為Cr6+的比例，六價(jià)鉻比三價(jià)鉻毒性更大、溶解性更強(qiáng)，使得脫硫廢水鉻的濃度增加。此外，脫硝系統(tǒng)逃逸的氨部分轉(zhuǎn)移到脫硫系統(tǒng)中，增加脫硫廢水中的氨氮濃度。

水力旋流器對(duì)脫硫廢水中的總懸浮顆粒物濃度起著重要作用。使用單水力旋流器，脫硫廢水的固含量將會(huì)在5%～6%；如果使用雙水力旋流器或是水力旋流器與石膏脫水系統(tǒng)（真空皮帶機(jī)等裝置）混合，脫硫廢水的固含量為1%～2%，甚至更低。

2　現(xiàn)有脫硫廢水處理技術(shù)

由于脫硫廢水水質(zhì)的特殊性，脫硫廢水處理難度較大；同時(shí)，由于金屬離子對(duì)環(huán)境有很強(qiáng)的污染性，因此必須對(duì)脫硫廢水進(jìn)行單獨(dú)處理。如圖4所示，截至2014年美國(guó)現(xiàn)有脫硫廢水處理技術(shù)主要包括沉降池、化學(xué)沉降、生物處理、零排放技術(shù)（蒸發(fā)池、完全循環(huán)、與飛灰混合等）、其他技術(shù)（人造濕地、蒸汽濃縮蒸發(fā)等）等[13]。

進(jìn)一步，可以將脫硫廢水的處理技術(shù)分為4種：傳統(tǒng)技術(shù)、深度處理技術(shù)、零排放技術(shù)及其他技術(shù)（圖5）。并以此為基礎(chǔ)，對(duì)各技術(shù)的特征及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行概述。

圖4　美國(guó)145個(gè)電廠脫硫廢水處理技術(shù)分布

圖5　脫硫廢水處理技術(shù)

2.1傳統(tǒng)工藝

2.1.1沉降池

沉降池通過(guò)重力作用去除廢水中顆粒物，基于此原理，必須保證廢水在沉降池內(nèi)有足夠的停留時(shí)間。沉降池處理成本低，對(duì)浮顆粒物有一定的去除作用，但是不能除去廢水中溶解的金屬鹽類(lèi)，不能滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，一般只用于其他技術(shù)的預(yù)處理[13]。

2.1.2化學(xué)沉淀

如圖6所示，脫硫廢水的化學(xué)沉淀處理主要包括4個(gè)步驟。

（1）廢水中和。脫硫廢水進(jìn)入第1隔槽的同時(shí)加入適量的石灰漿液，使其pH值由5.5左右升至9.0以上，并且使得大部分金屬離子形成難溶的氫氧化物。

（2）重金屬沉淀。在第2個(gè)隔槽中加入有機(jī)硫化試劑TMT-15與Hg2+、Pb2+反應(yīng)形成難溶的硫化物沉積至槽底。

（3）絮凝。在第3隔槽中加入一定量的絮凝劑，使顆粒和膠體物質(zhì)凝聚成大顆粒后沉積至槽底。

（4）濃縮/澄清。在澄清/濃縮池中，絮凝物沉積在底部并通過(guò)重力作用濃縮成污泥，上部為凈水。

圖6　化學(xué)沉淀處理系統(tǒng)工藝流程圖

化學(xué)沉淀法對(duì)大部分金屬和懸浮物有很強(qiáng)的去除作用，但是對(duì)氯離子等可溶性鹽分沒(méi)有去除效果，對(duì)硒等重金屬離子的去除率不高，且運(yùn)行費(fèi)用高[11]。

2.2深度處理工藝

2.2.1生物處理

生物處理是利用微生物處理可生物降解的可溶的有機(jī)污染物或是將許多不溶的污染物轉(zhuǎn)化為絮狀物。污染物的去除可通過(guò)有氧、無(wú)氧或缺氧段三種方式去除。一般電廠利用有氧方式去除BOD5，通過(guò)厭氧或缺氧的方式去除金屬或是營(yíng)養(yǎng)鹽，微生物可以通過(guò)呼吸作用將硒酸鹽或亞硒酸鹽還原為元素態(tài)的硒，吸附在微生物細(xì)胞表面[13]。

生物處理可以有效地去除脫硫廢水中的硒（降至μg/L級(jí)）、汞（降至ng/L級(jí)）等重金屬元素，但是其系統(tǒng)復(fù)雜，造價(jià)高且容易形成有毒的有機(jī)硒和有機(jī)汞，造成二次污染[14-17]。

2.2.2混合零價(jià)鐵技術(shù)（HZVI）

研究發(fā)現(xiàn)，利用零價(jià)鐵可以有效的減少?gòu)U水中的硒酸鹽或是亞硒酸鹽的含量，但是隨著反應(yīng)的進(jìn)行，鐵表面容易鈍化，影響零價(jià)鐵的反應(yīng)活性。后有學(xué)者將Fe2+引入零價(jià)鐵處理系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)零價(jià)鐵的反應(yīng)活性有了明顯提高。實(shí)驗(yàn)研究表明，混合零價(jià)鐵技術(shù)對(duì)汞的去除效率達(dá)到99.99%（出水濃度< 0.005μg/L），硒的去除效率達(dá)99.8%（出水濃度< 7μg/L）[15]。此外，與生物處理等技術(shù)相比，其運(yùn)行費(fèi)用較低[16]。

目前，此技術(shù)還在工業(yè)化試驗(yàn)階段，并未投入使用。

2.3零排放技術(shù)

2.3.1脫硫廢水和飛灰混合

如果電廠的飛灰用于填埋處理，可將排放的脫硫廢水用于飛灰的增濕，這有利于運(yùn)輸過(guò)程中減少粉塵的飛揚(yáng)和容積。但若飛灰用于商用（如制磚、作為水泥添加劑），則往往很難接受過(guò)高的Cl?含量[6]。

此外，此技術(shù)會(huì)使脫硫廢水中的重金屬轉(zhuǎn)移到飛灰中，可能會(huì)影響飛灰的綜合利用。

2.3.2蒸發(fā)池

蒸發(fā)池是通過(guò)自然蒸發(fā)減少?gòu)U水體積的一種方法，在美國(guó)有10余個(gè)電廠應(yīng)用此技術(shù)進(jìn)行脫硫廢水的處理[13]。蒸發(fā)池的處理效率取決于廢水水量而非污染物濃度，因此適用于處理高濃度、總量少的含鹽廢水。此外，蒸發(fā)池處理廢水成本低，適用于土地價(jià)格低的半干旱或干旱地區(qū)使用。但是此技術(shù)需要作防滲處理，且當(dāng)廢水處理量大時(shí)，所需土地面積增加，處理成本增加[18]。

如圖7所示，為了加快蒸發(fā)速率，減少蒸發(fā)池的面積，降低處理費(fèi)用，蒸發(fā)的選址應(yīng)考慮氣象因素影響（相對(duì)濕度、溫度、風(fēng)速等），可以嘗試4種加速蒸發(fā)的方法，即輔助風(fēng)加速蒸發(fā)（WAIV）、濕浮動(dòng)鰭、耐鹽植物以及噴霧蒸發(fā)[18]。

圖7　蒸發(fā)池廢水蒸發(fā)示意圖

輔助風(fēng)加速蒸發(fā)是利用泵將廢水抽到纖維織物上，增加蒸發(fā)面積，其蒸發(fā)速率可增加13倍，但纖維空隙容易被污染物堵塞，造成蒸發(fā)速率下降[19-20]。

濕浮動(dòng)鰭是利用鋁材做成鰭片漂浮在水面上，上面覆蓋一層吸水的棉布，具有兩個(gè)效果：增加交換面積與打破邊界層，實(shí)驗(yàn)證明，其蒸發(fā)速率可提高24%[21]。

耐鹽植物是利用植物的蒸騰作用加速?gòu)U水蒸發(fā)，其蒸發(fā)速率可達(dá)數(shù)倍，但是植物的毒性以及經(jīng)濟(jì)性需要進(jìn)一步研究[18]。

噴霧蒸發(fā)是利用高速旋轉(zhuǎn)的扇葉或是高壓噴嘴將廢水霧化成細(xì)小液滴，通過(guò)液滴與空氣的強(qiáng)烈對(duì)流進(jìn)行蒸發(fā)，在20世紀(jì)90年代，此技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于礦井高含鹽水[22]及電廠高含鹽水的處理[23]，但該技術(shù)存在液滴的風(fēng)吹損失，造成周邊環(huán)境的鹽污染。

盡管蒸發(fā)池技術(shù)存在一定的問(wèn)題，但是由于其系統(tǒng)簡(jiǎn)單、費(fèi)用低，隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格，其研究將受到廣泛關(guān)注。

2.3.3煙道蒸發(fā)

如圖8所示，脫硫廢水煙道蒸發(fā)技術(shù)是利用氣液兩相流噴嘴將脫硫廢水霧化并噴入空預(yù)器與除塵器之間的煙道中，利用煙氣余熱將廢水完全蒸發(fā)，使廢水中的污染物轉(zhuǎn)化為結(jié)晶物或鹽類(lèi)，隨飛灰一起被除塵器捕集[24-25]。

圖8　脫硫廢水煙道蒸發(fā)工藝流程圖

日本三菱重工的技術(shù)報(bào)告[25]顯示，此技術(shù)的特點(diǎn)為：無(wú)液體排放；不會(huì)造成二次污染；建設(shè)與運(yùn)行費(fèi)用低；所占空間?。坏蛣?dòng)力消耗；不需額外的能量輸入；不產(chǎn)生多余的固體。

目前國(guó)內(nèi)研究主要集中在脫硫廢水蒸發(fā)特性以及技術(shù)的可行性分析兩個(gè)方面。

（1）脫硫廢水的蒸發(fā)特性國(guó)內(nèi)學(xué)者主要利用模型進(jìn)行模擬[26-31]，探究煙氣溫度、液滴粒徑等對(duì)蒸發(fā)時(shí)間的影響，得出類(lèi)似結(jié)論，即液滴粒徑越小、煙氣溫度越高，完全蒸發(fā)所需時(shí)間越短。同時(shí)有學(xué)者在電廠開(kāi)展小規(guī)模工程試驗(yàn)，證明在特定工況下，蒸發(fā)一定的脫硫廢水，其溫降保持在安全的范圍[24，32-33]。

但是國(guó)內(nèi)學(xué)者忽視了脫硫廢水蒸發(fā)的特殊性，與半干法脫硫工藝類(lèi)似，脫硫廢水的蒸發(fā)主要分為兩個(gè)階段：等速蒸發(fā)與降速蒸發(fā)[34-37]。等速蒸發(fā)是液滴中含有大量的不溶性顆粒，隨著蒸發(fā)的進(jìn)行，液滴逐漸收縮，顆粒間的距離減少，直至顆粒表面接觸，此時(shí)液滴表面形成一層硬殼，水的通路被限制，剩余的水分很難蒸發(fā)；降速蒸發(fā)是剩余水分通過(guò)擴(kuò)散作用到達(dá)液滴表面，最終的水分含量受擴(kuò)散速度、蒸汽壓、顆粒與氣體的溫差等參數(shù)影響。由于降速蒸發(fā)的存在使實(shí)際蒸發(fā)速率低于采用等速蒸發(fā)獲得的數(shù)據(jù)。日本學(xué)者[38]將脫硫廢水的蒸發(fā)過(guò)程細(xì)分為5個(gè)階段，即溫度上升階段、等速蒸發(fā)階段、硬殼形成階段、沸騰階段及干燥階段，并證實(shí)由于硬殼的形成，脫硫廢水的蒸發(fā)速率比純水慢。

（2）技術(shù)可行性分析已有文獻(xiàn)表明，國(guó)內(nèi)學(xué)者大多認(rèn)同此技術(shù)，基于以下幾點(diǎn)原因：①由于脫硫廢水引起的煙氣含塵量變化很小，對(duì)除塵器入口含塵量的影響很小[26，33，39]，脫硫廢水的噴入使得煙氣減溫增濕，有利于除塵效率的提高[26，28，32，40-41]；②脫硫廢水噴入煙道可以增加吸收塔入口煙氣的含濕量，有效地減少由于脫硫前后煙氣含濕量變化而引起水的損失，減少了煙氣脫硫工藝過(guò)程水的用量[28-40]；③對(duì)腐蝕的影響，控制煙氣溫度在酸露點(diǎn)以上，不會(huì)造成除塵器等的腐蝕[26，28]。但不可否認(rèn)，此技術(shù)可能存在以下缺點(diǎn)：脫硫廢水中的大顆粒物質(zhì)可能會(huì)造成噴嘴的堵塞與磨損，造成噴嘴霧化效果下降；脫硫廢水不能完全蒸發(fā)造成可能煙道的腐蝕穿孔[28，32]。

曾有文獻(xiàn)報(bào)道此技術(shù)在美國(guó)、日本等有所應(yīng)用[24，32-38]，但據(jù)2011年美國(guó)EPA的一份報(bào)告顯示，此技術(shù)目前在美國(guó)沒(méi)有大規(guī)模應(yīng)用案例[42]。美國(guó)EPA對(duì)此技術(shù)的可行性存在質(zhì)疑：一是脫硫廢水蒸發(fā)后，高腐蝕的含氯物質(zhì)不能完全被除塵器捕集，造成其在脫硫塔或是其他設(shè)備上積累，引起嚴(yán)重腐蝕，增加運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用[43-46]；二是脫硫廢水中重金屬等物質(zhì)在飛灰中的富集影響飛灰的再利用以及用戶的安全[42]。

2.4其他技術(shù)

2.4.1人工濕地

人工濕地利用包括濕地植物、土壤及微生物活動(dòng)在內(nèi)的自然過(guò)程降低廢水中的金屬、營(yíng)養(yǎng)素以及總懸浮顆粒物的濃度。人工濕地由若干包含植物和細(xì)菌的單元組成，電廠可根據(jù)去除污染物的種類(lèi)選擇合適的單元。人工濕地可以有效降低金屬、營(yíng)養(yǎng)性物質(zhì)以及總懸浮顆粒物濃度，但是必須在低氯情況下進(jìn)行[13]。

2.4.2蒸汽濃縮蒸發(fā)技術(shù)

蒸汽濃縮蒸發(fā)技術(shù)是利用蒸發(fā)對(duì)廢水進(jìn)行蒸發(fā)濃縮產(chǎn)生蒸餾水和濃縮水，濃縮通過(guò)結(jié)晶器或是噴霧干燥進(jìn)一步的蒸發(fā)，產(chǎn)生蒸餾水和固體廢棄物，固體廢棄物進(jìn)行回收或是填埋處理。為了防止蒸發(fā)器結(jié)垢，需要對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)處理，去除廢水中的鈣鎂離子。

國(guó)內(nèi)河源電廠采用了此技術(shù)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)出力為22m3/h，包括脫硫廢水18m3/h和其他廢水4m3/h，采用“預(yù)處理+深度處理”的方式，其中預(yù)處理分為混凝沉淀系統(tǒng)、水質(zhì)軟化系統(tǒng)和污泥處理系統(tǒng)；深度處理則采用4效立管強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶工藝，預(yù)處理出水依次進(jìn)入1～4效蒸發(fā)結(jié)晶罐進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶。經(jīng)計(jì)算，此脫硫廢水處理系統(tǒng)的總投資在(7000～7500)萬(wàn)元，運(yùn)行成本高昂[47]。

蒸汽壓縮蒸發(fā)是一項(xiàng)成熟的技術(shù)，目前，在國(guó)外已有部分應(yīng)用[48-50]，但隨后被證明經(jīng)濟(jì)性上存在問(wèn)題[11，13]。

2.5脫硫廢水處理技術(shù)總結(jié)

如表1所示，以處理效率、二次污染、運(yùn)行成本及是否達(dá)標(biāo)排放作為技術(shù)指標(biāo)對(duì)脫硫廢水處理技術(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。從表1中可以看出，除沉淀池外，各脫硫廢水處理技術(shù)都能使脫硫廢水達(dá)標(biāo)排放，其中生物處理、混合零價(jià)鐵技術(shù)、人工濕地可以將廢水中重金屬濃度降至非常低的水平，而與飛灰混合、蒸發(fā)池、煙道蒸發(fā)、蒸汽濃縮蒸發(fā)可以實(shí)現(xiàn)脫硫廢水的零排放；但是有些技術(shù)受到運(yùn)行成本太高的限制，如生物處理、蒸汽濃縮蒸發(fā)等，而有些技術(shù)還在研究階段，應(yīng)用不成熟，如混合零價(jià)鐵技術(shù)；有些技術(shù)雖然運(yùn)行成本低，但是可能會(huì)對(duì)電廠的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響，如煙道蒸發(fā)技術(shù)。

表1　各脫硫廢水處理技術(shù)特點(diǎn)

3　國(guó)內(nèi)脫硫廢水處理現(xiàn)狀及趨勢(shì)

圖9是國(guó)內(nèi)脫硫廢水處理的技術(shù)路線，目前，國(guó)內(nèi)脫硫廢水的處理主要依靠化學(xué)沉淀工藝，其能滿足現(xiàn)有脫硫廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，但是隨著《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》（水十條）的頒布，國(guó)家開(kāi)始加大對(duì)脫硫廢水的處理力度，化學(xué)沉淀法的應(yīng)用將會(huì)受到限制。且隨著飛灰資源化，與飛灰混合方法不再適用。

圖9　國(guó)內(nèi)脫硫廢水處理展望圖

此外，較之美國(guó)，國(guó)內(nèi)脫硫廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)硒、汞等的排放標(biāo)準(zhǔn)不高，因此深度處理技術(shù)在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)不適用。但是未來(lái)，脫硫廢水的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)趨嚴(yán)，深度處理技術(shù)將引起業(yè)界廣泛關(guān)注。有些地區(qū)由于環(huán)保壓力，部分電廠被要求脫硫廢水零排放，而蒸汽濃縮蒸發(fā)技術(shù)成本太高，蒸發(fā)池的應(yīng)用受地域的強(qiáng)烈限制，因此，煙道蒸發(fā)技術(shù)在未來(lái)一段時(shí)間將會(huì)受到重視，其面臨的重大技術(shù)缺陷需要被重新評(píng)估與攻克。

4　結(jié)　語(yǔ)

本文介紹了脫硫廢水產(chǎn)生的背景及燃煤品質(zhì)、石灰石品質(zhì)、脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及運(yùn)行、脫硫塔前污染物控制設(shè)備、脫水設(shè)備等對(duì)脫硫廢水水質(zhì)、水量的影響，進(jìn)一步概述了各種脫硫廢水的處理技術(shù)，將其分為傳統(tǒng)工藝、深度處理工藝、零排放技術(shù)和其他技術(shù)4類(lèi)。就目前國(guó)內(nèi)脫硫廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)而言，除沉降池外，其他技術(shù)，如化學(xué)沉淀、煙道蒸發(fā)等技術(shù)都能使脫硫廢水達(dá)標(biāo)排放。但通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)形勢(shì)的分析，認(rèn)為未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，傳統(tǒng)工藝應(yīng)用受限，深度處理工藝不適用，而作為零排放的蒸發(fā)池、煙道蒸發(fā)會(huì)引起廣泛關(guān)注，但是其面臨的重大技術(shù)缺陷需要被重新評(píng)估與攻克。

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·技術(shù)信息·

Research and application progresses of flue gas desulfurization (FGD) wastewater treatment technologies in coal-fired plants

MA Shuangchen1，YU Weijing1，JIA Shaoguang2，CHAI Feng1，ZHANG Runpan2
（1College of Environmental Science and Engineering，North China Electric Power University(Baoding)，Baoding 071003，Hebei，China；2Hebei Electric Power Design & Research Institute，Shijiazhuang 050031，Hebei，China）

Abstract：Water quality and influence factors of flue gas desulfurization(FGD) wastewater and characteristics of treatment technologies were summarized. Future development of FGD wastewater treatment technologies was pointed out. Understanding the characteristics of FGD wastewater is critical to managing its impacts on wastewater system of power plant，the use of coal and limestone，as well as the design and operation of the scrubber. FGD wastewater treatment technologies are classified into four categories，namely，traditional treatment technologies，such as chemical precipitation，advanced treatment technologies，such as biological treatment，zero discharge technologies，such as evaporation treatment in flue duct and other technologies，such as vapor-compression evaporation，respectively. Because of the low discharge standard in China，all technologies except precipitation pond can meet the standard. Up till now，chemical precipitation，as a mature technology，is widely applied in many power plants，which can make FGD wastewater meet the discharge standard，but has low treatment efficiency on Cl?、Hg and Se. By viewing the FGD wastewater treatment situation in China，evaporation treatment in flue duct，as zero discharge method，is considered a potential technology，which has low operating cost but has the possible problems of system corrosion and negative effect on fly ash reuse.

Key words：power plant FGD wastewater；affecting factors；wastewater treatment technologies；evaporation in flue duct

基金項(xiàng)目：北京市自然科學(xué)基金項(xiàng)目（3142017）。

收稿日期：2015-07-28；修改稿日期：2015-10-04。

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2016.01.035

中圖分類(lèi)號(hào)：X 703

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1000–6613（2016）01–0255–08