近年來(lái)，我國(guó)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的要求日益嚴(yán)格，尤其是2015年國(guó)務(wù)院頒布的《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》“水十條”，更是將水環(huán)境保護(hù)上升到了國(guó)家戰(zhàn)略層面?；痣娮鳛橛盟?、排水大戶，用水占工業(yè)總量的20%，從經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和保護(hù)環(huán)境出發(fā)，節(jié)約發(fā)電用水，提高循環(huán)水的重復(fù)利用率，實(shí)現(xiàn)火電廠廢水“零排放”意義重大。
脫硫廢水主要是火電廠鍋爐煙氣濕法脫硫（石灰石/石膏法）過(guò)程中吸收塔的排放水，它與電廠其它系統(tǒng)所產(chǎn)生的廢水差異較大，是火電廠水系統(tǒng)內(nèi)水質(zhì)最復(fù)雜、污染最嚴(yán)重的水體。脫硫廢水含有高濃度的懸浮物、高氯根、高含鹽量、高濃度重金屬，對(duì)環(huán)境污染性極強(qiáng)，因此脫硫廢水零排放勢(shì)在必行。
1.脫硫廢水水質(zhì)特點(diǎn)
脫硫廢水中的污染物成分及含量與煤種、脫硫工藝與運(yùn)行方式、進(jìn)入煙塵量、石灰石品質(zhì)、石膏脫水效果、氨逃逸率等多種因素有關(guān)，它的主要特征是：
（1）呈現(xiàn)弱酸性，PH值為4-6.5；
（2）懸浮物高，一般在6000-15000mg/L之間，但顆粒細(xì)小，主要成分為粉塵和脫硫產(chǎn)物（硫酸鈣和亞硫酸鈣）；
（3）含有可溶性的氯化物和氟化物、硝酸鹽等，溶解性固體總量（TDS）在25000-60000mg/L之間，其中Cl-含量一般在5000-20000mg/L之間；
（4）含有Hg、Pb、Ni、As、Cd、Cr等重金屬離子，是電廠的一種處理難度較大的廢水。
2.脫硫廢水處理現(xiàn)狀
目前電廠脫硫廢水處理一般采用酸堿中和三聯(lián)箱處理法，利用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH到中性，絮凝去除懸浮物。此工藝主要處理了脫硫廢水中的固體顆粒物，但對(duì)于水中的溶解性離子沒(méi)有處理，排水中仍然含有大量的Cl-、SO42-、Ca2+、Mg2+，需要進(jìn)行二次處理才能實(shí)現(xiàn)零排放及回收利用。
市場(chǎng)通用零排放技術(shù)多采用“預(yù)處理單元+減量濃縮單元+固化單元”工藝，各單元設(shè)計(jì)彼此相輔相成，其目的在于滿足各自系統(tǒng)的工藝邊界條件要求，同時(shí)實(shí)現(xiàn)整套零排放系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。
預(yù)處理單元主要去除水體中的硬度離子和重金屬，以符合后續(xù)減量濃縮單元設(shè)計(jì)要求，目前主要采用二級(jí)軟化沉淀法，同時(shí)根據(jù)水質(zhì)等不同，輔以重金屬去除劑和過(guò)濾等裝置。減量濃縮單元設(shè)計(jì)則根據(jù)后續(xù)固化單元水量，確定減量濃縮單元出力要求，主要包括膜濃縮和熱蒸發(fā)兩種處理工藝。從整體經(jīng)濟(jì)性和成熟度考慮，目前市場(chǎng)上多采用膜法對(duì)廢水進(jìn)行濃縮減量，經(jīng)膜濃縮后廢水含鹽量可達(dá)8-12%。
“固化單元”是脫硫廢水“零排放”系統(tǒng)中的關(guān)鍵，根據(jù)處理程度的不同，主要分為結(jié)晶鹽資源化利用、非資源化利用兩種。結(jié)晶鹽資源化利用處理方法，大多是針對(duì)2016年后批準(zhǔn)的新建項(xiàng)目提出更高的環(huán)保要求，該處理方法需要將廢水軟化到一定程度甚至全軟化，才能進(jìn)行后續(xù)的膜法或熱法分鹽及濃縮干化處理工藝，軟化藥劑費(fèi)用高，老舊電廠難以承受這種經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。
非資源化利用處理方法，則適合大多數(shù)老舊電廠的環(huán)保改造。結(jié)晶鹽非資源化利用處理方法，目前常用的主要有兩種：主煙道霧化噴灑干燥法和高溫?zé)煔馀月芳訜嵴舭l(fā)干燥法。
這兩種方法雖都能達(dá)到廢水零排放要求，但采用主煙道霧化噴灑干燥法，水蒸氣最終隨著煙氣進(jìn)入煙道外排，無(wú)法對(duì)冷凝液進(jìn)行回收利用，且該工藝需要在除塵器前布置噴槍或者抽取除塵器前的煙氣進(jìn)行加熱，這會(huì)使得噴嘴處的濕度增大，煙氣中的灰分容易在噴槍處、旋轉(zhuǎn)噴霧處粘結(jié)，導(dǎo)致噴嘴堵塞、煙氣沖刷磨損、霧化效率下降，致使廢水難以干燥。
而采用高溫?zé)煔馀月芳訜嵴舭l(fā)干燥法抽取熱煙氣直接對(duì)廢水進(jìn)行加熱干燥，則需要抽取300℃以上溫度的煙氣，這會(huì)影響空氣預(yù)熱器對(duì)進(jìn)入鍋爐的空氣的預(yù)熱效果，導(dǎo)致入爐膛空氣溫度降低，從而影響鍋爐熱效率。
3.余熱閃蒸自結(jié)晶技術(shù)
鑒于目前脫硫廢水零排放處理工藝中存在的問(wèn)題，針對(duì)脫硫廢水的水質(zhì)特點(diǎn)，有學(xué)者提出了“余熱利用閃蒸自結(jié)晶脫硫廢水零排放技術(shù)”。該技術(shù)采用負(fù)壓多效閃蒸工藝，以廢水中石膏固體顆粒作為晶種進(jìn)行廢水中污染物的自結(jié)晶，利用脫硫入口煙氣余熱為多效蒸發(fā)提供熱源，降低系統(tǒng)能耗。無(wú)預(yù)處理，不需加藥，排出固體物為石膏和結(jié)晶鹽混合物，無(wú)其他雜物，能達(dá)到90%的水回收利用率。
“余熱利用閃蒸自結(jié)晶脫硫廢水零排放技術(shù)”工藝流程如圖1所示。
圖1 余熱閃蒸自結(jié)晶技術(shù)工藝流程圖
廢水箱中的脫硫廢水經(jīng)廢水給料泵直接送至三效閃蒸系統(tǒng)，無(wú)需經(jīng)過(guò)預(yù)處理。該工藝在每臺(tái)機(jī)組脫硫吸收塔入口煙道位置安裝一臺(tái)煙道換熱器，其工作介質(zhì)為工藝水，在煙道換熱器中利用煙氣余熱加熱，在一效真空泵產(chǎn)生的負(fù)壓工況下，生成負(fù)壓蒸汽，給脫硫廢水處理裝置提供熱源，蒸汽冷凝成水進(jìn)入循環(huán)冷凝水罐，再通過(guò)加濕水泵送到煙道換熱器，蒸發(fā)冷凝進(jìn)入循環(huán)冷凝水罐，換熱器內(nèi)的水介質(zhì)循環(huán)使用，通過(guò)工藝水定期對(duì)循環(huán)冷凝水罐進(jìn)行少量補(bǔ)充。
三效閃蒸系統(tǒng)在真空泵作用下保持負(fù)壓工況，廢水給料泵來(lái)廢水進(jìn)入一效分離器，一效分離廢水通過(guò)循環(huán)管用一效強(qiáng)制循環(huán)泵送到一效加熱器管程，來(lái)自煙道換熱器蒸汽進(jìn)入一效加熱器殼程，廢水被加熱后再回到一效分離器，在一效分離器中產(chǎn)生蒸汽進(jìn)入二效加熱器殼程，一效分離器中的廢水繼續(xù)循環(huán)進(jìn)入一效加熱器與蒸汽換熱，由于一效分離器廢水中水分蒸發(fā)，漿液濃度增加。
廢水在一效分離器中經(jīng)一效蒸發(fā)器均勻地在加熱管內(nèi)壁從下向上流動(dòng)，并利用一效強(qiáng)制循泵進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)濃縮。在蒸發(fā)器上端設(shè)有專門(mén)的汽液兩相共存的沸騰區(qū)，物料在沸騰區(qū)內(nèi)汽液混合物的靜壓使下層液體的沸點(diǎn)升高，并使溶液在加熱管中螺旋流動(dòng)時(shí)只受熱而不產(chǎn)生汽化，沸騰物料進(jìn)入一效分離室完成汽、液分離，物料在一效系統(tǒng)內(nèi)經(jīng)多次自然式循環(huán)后，完成初步濃縮的料液在壓差的作用下進(jìn)入二效分離器。
進(jìn)入二效的物料運(yùn)用與一效內(nèi)相同的原理，利用一效分離器產(chǎn)生的二次蒸汽作為后部的蒸發(fā)器的熱源，并利用循泵進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)濃縮。完成濃縮的料液在壓差的作用下進(jìn)入三效分離器，進(jìn)入三效的物料運(yùn)用與一、二效內(nèi)相同的原理，利用二效分離器產(chǎn)生的三次蒸汽作為后部的蒸發(fā)器的熱源，并利用循泵進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)濃縮。當(dāng)三效內(nèi)濃縮物料達(dá)到設(shè)計(jì)濃度時(shí)，料液被送至增稠器進(jìn)行結(jié)晶。第三效蒸發(fā)器產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)冷凝收集后可送至脫硫系統(tǒng)作為工藝水使用或其他用水。
與其他工藝相比，余熱閃蒸自結(jié)晶技術(shù)具有無(wú)需進(jìn)行預(yù)處理，利用鍋爐尾部余熱煙氣加熱脫硫廢水，不需要消耗其他熱源，系統(tǒng)的水回收率高（可達(dá)到90%以上），以脫硫廢水中的石膏固體顆粒作為結(jié)晶晶種，不需要對(duì)脫硫廢水進(jìn)行預(yù)處理，無(wú)二次廢棄固體物產(chǎn)生等特點(diǎn)，目前已在靈州電廠、大南湖電廠和大港電廠得到了成功應(yīng)用。
4.結(jié)語(yǔ)
余熱閃蒸自結(jié)晶技術(shù)為近年新提出的脫硫廢水零排放處理技術(shù)，雖已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，但因應(yīng)用時(shí)間較短，尚未實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用。然而隨著脫硫廢水零排放處理的呼聲越來(lái)越高，余熱閃蒸自結(jié)晶技術(shù)的應(yīng)用研究也將更為普遍和深入。
