燃煤电厂废水零排放系统的应用

随着社会经济的快速发展，人们的生活质量得到了提高，工业也取得了快速的进步。因此，日常生活和生产中对水资源的需求逐渐增加。作为一个水资源紧张的国家，水资源供需矛盾和水资源污染一直是国家关注的重点。

为了提高水资源利用率，加快水资源保护，在工厂生产中应采取废水回收策略，加快工业废水的优化处理。现阶段，作为水资源需求大、废水产量大的主要地区，电厂不仅可以解决废水排放问题，而且还可以循环利用水资源，减少水的浪费。

然而，废水的零排放处理将增加处理成本，废渣处理和实施的有效性也需要进一步的探索和研究，因此，如何优化污水处理工艺是火电厂生产经营中需要考虑的关键问题之一。

1传统加工技术

早期，国家对燃煤电厂脱硫废水的处理限制较少，传统的处理工艺相对广泛，主要包括煤田喷洒、灰场喷洒和液压冲洗。煤场喷洒和灰场喷洒是为了安全和抑尘，将脱硫废水喷洒到煤场和灰场，其在实际应用中存在废水消耗小的问题，其次，由于该过程没有对污染物本身进行任何处理，在其转移过程中容易对周围环境造成一定的污染。

液压冲灰是将脱硫废水混合成液压除灰系统，可同时输送和中和灰分。但是，此过程不能用于气动除灰和其他类型的装置，并且废水量相对较小，每小时难以吸收几吨甚至十吨以上的新生废水，并且由于氯离子含量高，它会对相关的金属管道造成一定的腐蚀。

2脱硫废水处理技术

为了保证石膏的质量和脱硫系统的稳定运行，要严格控制氯离子浓度<2×104mg/L，需要排放一定量的脱硫废水。为参考尚未投产的项目，常用的处理技术有混凝沉淀法、废水再利用法、预处理+浓缩结晶+固体废物处理法、烟道处理方法，微滤/超滤+反渗透法在实际工程中的优缺点，并选择最经济高效的废水处理技术。

2.1混凝沉淀法

混凝沉淀法(俗称三箱法)是一种传统的物理化学方法，主要由中和、沉淀、絮凝和澄清四部分组成。

具体过程:(1)中和。通过在中和盒中加入石灰乳或其他碱性化学试剂，ph值提高到9.0~9.5，锌、镍、铬等重金属离子可生成不溶性氢氧化物。同时，石灰浆液中的钙离子和废水中的氟离子生成不溶性氟化钙。

(2)降水。通过向沉淀池中加入有机硫化物，铅离子和汞离子可以反应生成不溶性硫化物沉淀。

(3)絮凝。通过在絮凝箱中加入絮凝剂，可将胶体颗粒和悬浮颗粒冷凝成较大的颗粒，添加助凝剂可加强絮凝，促进氢氧化物和硫化物的沉淀程。

(4)澄清。絮凝后的废水进入澄清槽进行澄清。澄清罐上的部分是清水，通过调节酸碱度达到标准后可直接排放;污泥沉积在澄清罐底部，经过压力过滤后，大部分污泥形成泥饼，被运出进行集中处理，一小部分污泥继续作为接触污泥返回中和池。

混凝沉淀法能有效去除脱硫废水中的重金属、悬浮物、氟离子等污染物，但对溶解的钙离子、氯离子、硫酸根离子等等。此外，该技术消耗大量药物，运营成本高。如果热电厂的煤源发生变化，该技术将显示出较差的适应性。

2.2废水的再利用

废水再利用可用于煤田喷洒或液压冲灰和除渣系统

2.2.1用于煤田喷洒或液压冲灰

将脱硫废水喷洒到煤堆中，会降低煤含水量的增加，不会影响煤的燃烧性能。但是，由于水的蒸发，含盐量会结晶，从而导致锅炉设备腐蚀。此外，液压除灰系统还可以与少量废水混合。由于脱硫废水的含量低于灰水，对灰水的组成影响不大，因此该方法不适用于采用气动除灰的发电厂。

为了减少粉尘，湿式粉煤灰是将脱硫废水喷洒到粉煤灰中的一种节水方法。随着粉煤灰的干燥输送逐渐采用，这种方法也逐渐被淘汰。

2.2.2用于除渣系统

将脱硫废水作为补充供水引入除渣系统。高温矿渣中含有大量的碱性氧化物，可与酸性脱硫废水中和，沉淀废水中的重金属离子。炉渣可以吸附废水中的悬浮物和金属氢氧化物沉淀，也可以从炉渣的废热中直接获得脱硫废水蒸发结晶过程中所需的热量。然而，这种方法会导致系统堵塞、设备和管道腐蚀问题。

2.2.3废水再利用的特点

以上两种垃圾回收方法都高效节能，但目前大多数发电厂都有良好的干灰利用，缺乏煤田喷施和液压冲灰的实施条件。由于上述原因，脱硫废水的再利用处理方法只能消耗少量的脱硫废水。

2.3预处理+蒸发结晶+固体废物处理方法

蒸发结晶法是利用蒸发器浓缩脱硫废水，所得浓缩水结晶干燥后形成固体盐，所得产品水可直接重复利用。蒸发结晶法对废水质量和燃煤品种具有广泛的适应性，目前也被广泛应用。

中国河源发电厂和恒义发电厂均采用蒸发结晶工艺处理脱硫废水。不同的是，河源发电厂在蒸发器前建立了预处理系统，并通过添加石灰和碳酸钠进行软化，进行沉淀和澄清处理，最终结晶盐组合物相对纯净，可以作为商品盐出售。此外，增加预处理系统可以显著降低设备缩放的可能性，从而降低设备维护成本。

预处理系统的设置为正常的后续处理过程奠定了良好的基础。常用的预处理方法有石灰软化法、碳酸钠软化法和离子交换法。西安热力工程学院采用石灰-苏打二级化学沉淀预处理艺术，使钙和镁离子的含量能够满足蒸发结晶进水水质的要求。华能长兴电厂采用软化预处理+反渗透+正渗透+MVR垂直降膜蒸发器+强制循环结晶的组合工艺。脱硫系统运行稳定数年，可实现零排放。

2.4烟道处理方法

烟道处理方法的原理是将脱硫废水送至空气预热器和静电除尘器之间的烟道，利用雾化喷嘴对脱硫废水进行雾化，使高温烟气产生的热量使废水的液滴蒸发，蒸发后的残留固体物质与粉煤灰一起由静电除尘器收集。

该方法工艺简单，投资少，占地少，具有极高的节能环保价值。但是，必须严格控制烟道中废水的蒸发过程，以确保其在进入集尘器电极之前完全蒸发，否则会腐蚀吸尘器的电极板，降低吸尘器的使用寿命。在实际操作中，烟气湿度的增加可能会导致除尘器硬化和烟气排放温度低等问题。

根据不同的蒸发位置，烟道蒸发技术可分为低温烟道蒸发技术和高温烟道旁路蒸发技术。低温烟气蒸发技术采用空气预热器后的低温烟气作为废水蒸发的热源，不会影响机组的煤耗。然而，其操作风险高，容易引起烟道结垢和腐蚀等问题。

高温烟道旁路蒸发技术利用高温烟气的余热蒸发水，生成的结晶盐和固体杂质可以返回主烟道，并最终被静电除尘器捕获。脱硫废水高温旁路烟气蒸发系统结构简单，可实现液滴的完全高效蒸发，对主烟道影响小。

2.5超滤/微滤+反渗透法

由于反渗透过程要求进水SDI指数小于4~5，选择超滤/微滤作为反渗透预处理工艺，可以改善水质，为后续处理提供保证。三箱处理的脱硫废水从澄清器进入超滤/微滤膜，可拦截剩余的悬浮物和金属化合物。

与传统的蒸发结晶技术相比，反渗透膜的脱盐率达到90%以上，有的甚至达到98%。反渗透设备工艺简单，自动化监控程度高。当超滤膜、微滤膜和反渗透膜出现问题时，也可以单独更换，操作相对方便。当膜的产水能力下降时，表明此时膜污染和膜堵塞，需要定期清洗或离线清洗。

3结论

处理燃煤电厂脱硫废水的主要困难包括废水污染成分差异大、水量波动大、硬度高、易结垢、氯离子浓度高，易腐蚀等。近年来，许多学者对零排放处理技术做了大量的研究。随着联合技术的发展和新技术路线的提出，脱硫废水的近零排放或零排放基本可以实现。随着燃煤电厂脱硫废水处理技术的提高，在未来，这些技术不仅可以用于处理脱硫废水，而且还可以对其他电厂废水(如含油废水、循环水废水、水处理车间废水、锅炉废水等)进行深度处理。