摘 要：本文將國內脫硫廢水處理技術分為傳統(tǒng)處理方法、達標排放和零排放三類，對各類技術進行了綜述，分析了其優(yōu)缺點，并對值得推廣的化學沉淀技術、蒸發(fā)結晶技術和煙道蒸發(fā)技術進行了總結。其中，化學沉淀技術可有效去除廢水大多數污染物，在應用中應對工藝加強精準化控制，提升廢水處理效果；蒸發(fā)結晶技術可在零排放的同時回收凈水和鹽，但目前受到國家制鹽政策的限制，可從簡化工藝流程和降低成本方面做出進一步的改進；煙道蒸發(fā)技術具有系統(tǒng)簡單和成本低的特點，但存在將污染物經粉煤灰轉移到環(huán)境中的風險，可結合針對性的污染物處理技術做進一步的完善。

關鍵詞：脫硫廢水 達標排放 零排放

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）02（a）-0093-03為了實現國家對煙氣超低排放的要求，國內大多數燃煤機組均加裝了煙氣脫硫系統(tǒng)。在諸多脫硫技術中，石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術由于脫硫效率高和適應性強等優(yōu)點得到了最廣泛的應用，據統(tǒng)計全國約有90%以上的燃煤電廠均采用了該技術，其工作原理是通過吸收漿液與煙氣的充分接觸，將煙氣中的二氧化硫吸收轉化為石膏[1]。在系統(tǒng)運行過程中，隨著漿液的循環(huán)使用，其鹽含量和雜質含量逐漸增大，為了防止對相關設備和管道造成腐蝕，需定期排出廢液將氯離子濃度控制在20000mg/L以下，由此產生了成分復雜和處理難度大的脫硫廢水[2]。該廢水的水質較為復雜，受機組燃煤品質、石灰石品質、脫硫系統(tǒng)設計及運行、脫硫塔前污染物控制設備以及脫水設備等多種因素的影響，一般呈弱酸性，氯離子和懸浮物含量極高（分別能達到1萬～2萬mg/L和數萬mg/L），且含有多種有害重金屬（如Hg、Pb、Cr、Cd等），直接排放會對生態(tài)環(huán)境造成嚴重的污染[3]。

早期，國家對燃煤電廠脫硫廢水并未制定嚴格的排放標準，雖然行業(yè)標準《DL/T997-2006火電廠石灰石-石膏濕法脫硫廢水水質控制指標》對廢水重金屬和懸浮物等水質指標進行了限制，但其排放標準仍然較低。2015年以來，隨著國務院《水污染行動計劃》的發(fā)布，脫硫廢水的處理被提升到了新的高度，其排放標準被逐漸提高，處理工藝也趨于多元化。本文將國內脫硫廢水處理技術分為傳統(tǒng)處理方法、達標排放和零排放三類，對各類技術進行了總結，分析了其優(yōu)缺點，并為技術的未來發(fā)展提出了相應的建議。

1 傳統(tǒng)處理技術

早期國家對燃煤電廠脫硫廢水處理的限制較少，傳統(tǒng)的處理工藝較為粗放，主要有煤場噴灑、灰場噴灑與水力沖灰等[4，5]。煤場噴灑和灰場噴灑是出于安全和抑塵等目的將脫硫廢水噴灑入煤場和灰場，在實際應用中存在廢水用量小的問題，其次由于工藝未對污染物本身進行任何處理，在其轉移過程中容易對周邊環(huán)境造成一定的污染。水力沖灰是將脫硫廢水混入水力除灰系統(tǒng)，能同時對灰分起到輸送和中和作用，但該工藝不能用于氣力清灰等類型機組，對廢水的用量較少，難以消納每小時數噸甚至十余噸的新生廢水，而且由于氯離子含量高，會對相關的金屬管道造成一定的腐蝕。

2 達標排放

脫硫廢水達標排放一般采用常規(guī)的化學沉淀技術，即“三聯箱”技術[6]。該技術的典型工藝流程如圖1所示。脫硫廢水經廢水箱緩沖后首先進入中和箱，向其中投加熟石灰或燒堿，將pH調整至9左右，大部分重金屬離子形成難溶的氫氧化物沉淀，從溶液中分離；中和箱的上清液進入沉淀箱，向其中投加有機硫TMT-15或Na2S等，將Pb2+和Hg2+等未在中和箱去除的金屬離子沉淀分離；沉淀箱的上清液進入絮凝箱，向其中投加絮凝劑和助凝劑等，廢水中的懸浮顆粒和膠體物質凝聚為大顆粒沉淀沉降分離；最后，廢水經澄清箱調節(jié)pH到中性后排出。

化學沉淀工藝對脫硫廢水中的大部分重金屬和懸浮雜質均有很好的去除效果，但由于其對工藝控制的要求較高，電廠在實際應用中往往達不到相對精準的控制要求，導致個別指標難以達到排放標準。鑒于此，電廠應加強工藝控制，針對性地分析指標超標原因，尤其對系統(tǒng)加藥方式和用量等進行必要的調整優(yōu)化。此外，化學沉淀法對于廢水中高濃度的氯離子（高達1萬～2萬mg/L）無任何去除作用，其出水的可溶性鹽含量仍然很高，限制了其回收利用與排放[3]。

3 零排放

零排放一般是指電廠通過一系列工藝流程將脫硫廢水中的污染物質固化分離，不再以液體的形式向外排放廢水[7]。目前國內主要采用的技術路線可以分為蒸發(fā)結晶和煙道蒸發(fā)兩類[4]。

3.1 蒸發(fā)結晶

蒸發(fā)結晶是指通過濃縮和加熱等方法，使脫硫廢水濃度不斷提高，最終形成過飽和溶液，析出結晶鹽并與溶液分離。其典型的技術路線可以概括為“預處理+濃縮+結晶”。預處理的主要目的在于降低廢水硬度，緩解或防止溶液在濃縮過程中結垢和堵塞，常用軟化方法主要為雙堿法，即向廢水投加“熟石灰/燒堿+純堿”，去除廢水鈣離子和鎂離子等。濃縮的目的在于增大廢水濃度，提高結晶效率和降低結晶能耗，常用的方法主要有膜濃縮，如反滲透（RO）、電滲析（ED）和膜蒸餾（MD）等以及配套使用的微濾（MF）和納濾（NF）等。結晶采用的方法主要包括多效蒸發(fā)結晶（MED）和機械壓縮式蒸發(fā)結晶（MVR）[8]。

多效蒸發(fā)結晶（MED）系統(tǒng)一般由多個蒸發(fā)器（即多效）組成，廢水和新蒸汽進入一效蒸發(fā)器發(fā)生換熱，產生二次蒸汽和濃縮液均進入第二效蒸發(fā)器繼續(xù)換熱蒸發(fā)。以此類推，前一效蒸發(fā)產生的二次蒸汽作為下一效的蒸發(fā)熱源，同時前一效產生的濃縮液進入后一效繼續(xù)濃縮，最終廢水中析出結晶鹽實現固液分離。該工藝可將蒸汽的熱能多次利用，因此能量利用率較高[4]。

機械壓縮式蒸發(fā)結晶（MVR）系統(tǒng)是將蒸汽和廢水送入加熱器進行換熱，廢水汽化產生的二次蒸汽經氣液分離后送入壓縮機，在壓縮機內被壓縮做功，熱焓提高后，再次送入加熱器與廢水進行換熱，廢水吸收熱量后產生的二次蒸汽再次進入壓縮機，以此類推循環(huán)使用，蒸汽多次進入壓縮機和加熱器，廢水隨著濃度的提高達到過飽和狀態(tài)最終析出結晶鹽[9]。

總體而言，蒸發(fā)結晶技術可將脫硫廢水中的鹽進行結晶分離和提純，同時得到可回收利用的凈水，實現廢水的零排放。然而，該工藝路線的流程和控制往往過于復雜，成本也非常之高，如廣東河源某電廠2×600MW機組采用多效強制循環(huán)蒸發(fā)結晶技術，其處理廢水能力約為20t/h，投資成本高達將近1億元；佛山某電廠采用MED+MVR相結合的處理方式，投資成本高達4600萬元[4]。此外，國家在《鹽業(yè)管理條例》中明確提出“禁止利用鹽土、硝土和工業(yè)廢渣、廢液加工制鹽”，蒸發(fā)結晶工藝得到的結晶鹽難以銷售，當作固廢處理又成本很高。若能得到國家在政策上的支持，蒸發(fā)結晶技術雖然投資成本高，但可以再實現零排放的同時回收利用部分資源（凈水和結晶鹽），從長久來看是一種較為經濟高效的廢水處理方法。該技術可以從簡化工藝流程和優(yōu)化控制等方面做出進一步的改進，在預處理軟化和結晶等環(huán)節(jié)進一步降低工藝運行成本。

3.2 煙道蒸發(fā)

煙道蒸發(fā)技術是指將脫硫廢水霧化噴射于鍋爐尾部煙道，利用其排煙余熱將廢水蒸發(fā)，蒸發(fā)產生的結晶鹽等雜質隨煙氣進入電除塵器被捕捉。按照蒸發(fā)選取煙道位置的不同，該工藝可分為低溫煙道蒸發(fā)技術和高溫煙道旁路蒸發(fā)技術[10]。

低溫煙道蒸發(fā)技術的工藝流程如圖2所示，脫硫廢水經過處理裝置后被霧化噴射于空預器和電除塵器之間的煙道，在煙道內吸收低溫煙氣熱量蒸發(fā)。然而，由于空預器和電除塵器之間煙氣的溫度一般較低，在機組額定負荷下約能達到110℃～125℃，當負荷降低時煙溫甚至會降低到100℃以下，廢水的蒸發(fā)效果不理想。當噴入煙道的廢水未能在既定時間內完全蒸發(fā)時，殘余的水分會附著于煙道內壁甚至進入電除塵器，造成煙道積灰、堵塞、腐蝕等問題，并可能影響電除塵器的安全運行，在當前國內火電機組長期低負荷運行的背景下有著非常大的安全隱患[3]。

高溫煙道旁路蒸發(fā)技術的工藝流程如圖3所示，系統(tǒng)設置與空預器并聯的煙道旁路，在空預器入口處引部分高溫煙氣進入旁路中安裝的廢水蒸發(fā)器，脫硫廢水經處理裝置處理后被霧化噴射于蒸發(fā)器中，利用高溫煙氣余熱將水分蒸發(fā)，產生的結晶鹽和固體雜質隨旁路煙氣回到空預器之后的主煙道，最終進入電除塵器被捕捉[11]。該技術以空預器之前的高溫煙氣（約300℃～400℃）為廢水蒸發(fā)熱源，雖然在機組各運行工況下可以確保廢水的蒸發(fā)效果，但會在一定程度上減少爐膛進風溫度，降低鍋爐效率，增大機組煤耗。

總而言之，煙道蒸發(fā)技術的工藝流程相對比較簡單，投資成本較低，但并未對脫硫廢水中的污染物進行徹底處理和分離，污染物最終經過電除塵器進入粉煤灰，其中所含的重金屬和氯鹽等物質可能對環(huán)境造成不同程度的污染，存在一定的環(huán)境安全隱患。低溫煙道蒸發(fā)技術存在較大的安全運行風險，高溫煙道旁路蒸發(fā)技術會在一定程度上增大機組煤耗。雖然目前國家未對廢水污染物進入粉煤灰做出任何限制，但出于環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的理念，未來煙道蒸發(fā)技術應當結合必要的重金屬等處理技術，在分離有害污染物之后再進入煙道蒸發(fā)，降低污染物經粉煤灰轉移進入環(huán)境造成的風險。

4 結語

綜上所述，目前具有推廣價值的脫硫廢水處理技術主要有化學沉淀技術、蒸發(fā)結晶技術和煙道蒸發(fā)技術，其特征分別總結如下：（1）化學沉淀技術可對大多數重金屬和懸浮物等物質起到很好的去除作用，在應用中應對加藥方式和加藥量等加強精準化控制，提升廢水處理效果。該技術不能有效去除廢水氯離子，影響了產水的回用和排放。（2）蒸發(fā)結晶技術可以在實現廢水零排放的同時，回收凈水和鹽資源，但目前受到國家制鹽政策的限制。該技術可從簡化工藝流程和降低成本方面做進一步的改進。（3）煙道蒸發(fā)技術具有系統(tǒng)簡單和成本低的特點，但存在將廢水污染物經粉煤灰轉移釋放到環(huán)境中的風險，將來可結合針對性的污染物（主要為重金屬等）處理技術做進一步的完善。

參考文獻

[1] 王敏琪.火電廠濕式煙氣脫硫廢水特性及處理系統(tǒng)研究[D].杭州：浙江工業(yè)大學，2013.

[2] 鄧佳佳.燃煤電廠煙氣脫硫吸收塔內過程優(yōu)化及脫硫廢水的零排放處理[D].重慶：重慶大學，2015.

[3] 馬雙忱，于偉靜，賈紹廣.燃煤電廠脫硫廢水處理技術研究與應用進展[J].化工進展，2016，35（1）：255-262.

[4] 楊躍傘，苑志華，張凈瑞，等.燃煤電廠脫硫廢水零排放技術研究進展[J].水處理技術，2017，43（6）：29-33.

[5] 李泊嬌，王旭東，張占梅，等.石灰石-石膏濕法脫硫廢水的處理及利用研究[J].電力科技與環(huán)保，2014，30（2）：29-31.

[6] 禾志強，祁利明.火力發(fā)電廠煙氣脫硫廢水處理工藝[J]. 水處理技術，2010，36（3）：133-135.

[7] 王森，張廣文，蔡井剛.燃煤電廠濕法煙氣脫硫廢水“零排放”蒸發(fā)濃縮工藝應用綜述[J].陜西電力，2014，42（6）：94-98.

[8] 韋飛，劉景龍，王特，等.燃煤電廠脫硫廢水零排放技術探究[J].水處理技術，2017，43（6）：34-36.

[9] 萬勇剛，徐峰，田旭峰，等.國電漢川發(fā)電有限公司脫硫廢水蒸發(fā)結晶項目工藝解析[J].華電技術，2017，39（10）：74-76.

[10]李飛.脫硫廢水煙道蒸發(fā)零排放技術簡介[J].資源節(jié)約 與環(huán)保，2017，191（10）：1-2.

[11]袁偉中，劉春紅，童小忠，等.燃煤鍋爐采用煙氣旁路干燥技 術實現脫硫廢水零排放[J].電力科技與環(huán)保，2017，33（6）：18-21.