中國是以火力發(fā)電為主的國家，2014年火電發(fā)電量占總發(fā)電量的75.2%，年均復(fù)合增長率為7.33%。中國大部分火電廠都采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫，該系統(tǒng)在運行時會產(chǎn)生一定量的脫硫廢水，廢水中含有無機鹽、重金屬等多種污染物，不能直接排放。目前，國內(nèi)大多數(shù)電廠的濕法脫硫廢水處理系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的加藥絮凝沉淀方式進(jìn)行脫硫廢水的處理，普遍存在運行成本較高、設(shè)備故障率高等問題，因此投運效率很低，且無法去除水中的無機鹽。機械式蒸汽再壓縮蒸發(fā)器(MVR)、正滲透、煙道預(yù)熱蒸發(fā)技術(shù)能有效去除水中的無機鹽，但如果只依靠1種工藝方法，不僅設(shè)備投資成本高，而且存在工藝局限性。

　　在調(diào)研部分電廠水質(zhì)的基礎(chǔ)上，結(jié)合各種工藝的優(yōu)缺點，提出并中試論證了1種綜合處理工藝。

　　1廢水及處理難點

　　燃煤電廠脫硫廢水主要有洗水、生產(chǎn)廢水和生活污水。洗水為總廢水總量的40%——50%，是沖洗爐渣和除塵設(shè)備產(chǎn)生，主要含重金屬、無機鹽和懸浮顆粒等;生產(chǎn)廢水為廢水總量的30%——40%，主要含懸浮顆粒、油、有機物和硫化物等;生活污水主要是工作人員操作或生活廢水。脫硫廢水中的污染物成分及含量與煤種、脫硫工藝與運行方式、煙塵量、石灰石品質(zhì)、石膏脫水效果、催化還原技術(shù)(SCR)系統(tǒng)氨逃逸率等多種因素有關(guān)。

　　處理難點：1)物理化學(xué)法處理后的出水水質(zhì)不穩(wěn)定，SS和COD不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，廢水中仍有高含量溶解性無機鹽、重金屬等;

　　2)廢水中所含的Na+、Ca2+、Mg2+、SO42-和Cl-等多種無機鹽離子，MVR結(jié)晶產(chǎn)物為雜鹽，不易分質(zhì)回收，造成固廢污染;

　　3)Ca2+、Mg2+等雜質(zhì)離子含量高，易造成設(shè)備結(jié)垢或堵膜;

　　4)水量、水質(zhì)波動大，對設(shè)備穩(wěn)定性和工況適應(yīng)能力要求高;

　　5)火電盈利空間小，對廢水處理成本要求苛刻。

　　2處理新工藝

　　結(jié)合脫硫廢水水質(zhì)特點，研發(fā)適應(yīng)水質(zhì)水量波動能力強、自動化程度高、操作運行簡單、投資運行成本低的新處理工藝愈發(fā)顯得重要。推薦燃煤電廠廢水綜合處理工藝如圖1所示。

　　3新工藝的中試論證

　　3.1脫硫廢水概況

　　以北方某燃煤電廠脫硫廢水進(jìn)行中試。

　　脫硫廢水的懸浮物、氟離子和重金屬含量較高，在進(jìn)入膜系統(tǒng)前需分質(zhì)去除，不然將腐蝕中試設(shè)備，并易導(dǎo)致堵塞膜孔。廢水的無機鹽主要為氯化鈉和硫酸鈉混合物，為論證、比較正滲透和MVR蒸發(fā)濃縮這2種工藝的處理效果，故中試統(tǒng)一將廢水中鹽和質(zhì)量分?jǐn)?shù)濃縮至25%，且暫不考慮分鹽工藝。

　　3.2中試裝置

　　處理目標(biāo)：處理量10t/h，實現(xiàn)淡水回用(NH3-N的質(zhì)量濃度<15 mg/L、SS的質(zhì)量濃度< 70mg/L、COD<100mg/L)，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的濃鹽水(氯化鈉、硫酸鈉為主)。

　　處理工藝：采用圖1所述工藝。但因條件有限，暫時沒有采用煙道余熱蒸發(fā)和除塵系統(tǒng)。

　　處理設(shè)備：沉砂罐、羅茨風(fēng)機、沉降罐、藥品罐、活性炭過濾器、多介質(zhì)過濾器、超濾膜組件、反滲透膜組件、正滲透膜組件、MVR蒸發(fā)裝置及泵閥等輔助設(shè)備。

　　由實驗數(shù)據(jù)可知，處理工藝可有效去除水中的COD、F-、重金屬和無機鹽，然而正滲透和MVR蒸發(fā)產(chǎn)生的淡水，NH3-N含量仍然偏高，無法達(dá)到處理目標(biāo)，需用生化或反滲透工藝進(jìn)一步處理。正滲透和MVR蒸發(fā)工藝均能實現(xiàn)對脫硫廢水的進(jìn)一步提濃，從而煙道余熱蒸發(fā)和除塵系統(tǒng)的處理量。

　　3.3區(qū)別與優(yōu)勢

　　實現(xiàn)燃煤電廠脫硫廢水的零排放，處理后的廢水可直接回用，獲得的飛灰經(jīng)簡單處理后可直接外售，避免蒸發(fā)結(jié)晶所產(chǎn)生的固廢。

　　對上述燃煤電廠30MW水冷燃煤機組脫硫廢水處理進(jìn)行經(jīng)濟性分析(處理量4.8kt/d)可知，新工藝具有很高的性價比，較單一的MVR蒸發(fā)或膜處理系統(tǒng)而言，不僅能實現(xiàn)淡水回用和零排放，而且設(shè)備投資成本和水處理成本低。

　　4結(jié)論

　　燃煤電廠脫硫廢水具有處理水量大、懸浮含量高，含有機物、氟離子、NH3-N、重金屬及無機鹽等特點，成分復(fù)雜、處理難度大;

　　由中試水質(zhì)檢測報告可知，新工藝的各工藝段能達(dá)到預(yù)期處理效果，但淡水中仍含有一定量的TDS，如需獲得純水，則需進(jìn)一步處理。新工藝不僅能實現(xiàn)燃煤電廠脫硫廢水的零排放和淡水回收利用，而且水處理成本低;

　　煙道蒸發(fā)結(jié)晶產(chǎn)生的煤灰大部分為海綿狀玻璃體，微珠含量低。通過研磨處理后的煤灰可用作水泥、混凝土組分，作為原料代替黏土生產(chǎn)水泥熟料的原料、制造燒結(jié)磚、空心砌磚，鋪筑道路。

　　目前，新工藝尚處中試階段，缺少工程化數(shù)據(jù)支撐，汲取液內(nèi)濃差極化、正滲透膜截留率低等問題也亟待改進(jìn)。