針對(duì)國(guó)內(nèi)愈益嚴(yán)格的環(huán)保政策及逐漸深入的零排放形勢(shì)，結(jié)合脫硫廢水的水質(zhì)和主要問題，綜述了熱電廠脫硫廢水的傳統(tǒng)處理工藝和零排放工藝的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀。脫硫廢水具有高懸浮物、高鹽、水質(zhì)復(fù)雜、波動(dòng)大等特征，傳統(tǒng)處理工藝主要存在效果不穩(wěn)定、產(chǎn)水不達(dá)標(biāo)、結(jié)垢腐蝕嚴(yán)重和濃鹽水排放問題。簡(jiǎn)述了脫硫廢水傳統(tǒng)處理工藝及其改進(jìn)工藝的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀，指出其在零排放形勢(shì)下已不滿足處理要求，而逐漸轉(zhuǎn)換為預(yù)處理工藝。

重點(diǎn)論述了零排放組合工藝的預(yù)處理、重金屬去除、濃縮減量和鹽結(jié)晶固化單元工藝的研究與進(jìn)展，總結(jié)了目前脫硫廢水零排放技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程，并分析總結(jié)了若干典型應(yīng)用案例，指出“膜分離+蒸發(fā)結(jié)晶”組合工藝將會(huì)成為深度處理與零排放的關(guān)鍵工藝。零排放是未來熱電廠脫硫廢水處理的主要途徑，亟需加快新材料、新裝備、新工藝等在脫硫廢水零排放的工業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程。

火力發(fā)電是我國(guó)最重要的電力組成，盡管近10年來火電占比逐漸降低，但火電發(fā)電量和火電設(shè)備裝機(jī)量依然在逐年增加[圖1a)]。

圖1我國(guó)年度發(fā)電總量和火力發(fā)電量及年度脫硫石膏產(chǎn)生量

隨著煙氣排放管理與控制日益嚴(yán)格，煙氣脫硫是火電廠不可或缺的過程。煙氣脫硫技術(shù)主要包括前端脫硫、干法、半干法和濕法脫硫，其中濕法脫硫具有反應(yīng)快、效率高等優(yōu)點(diǎn)，全球應(yīng)用占比達(dá)85%。

濕法脫硫采用液態(tài)吸收劑吸收SO2和其它污染組分，主要包括鈉堿法、氨法、氧化鎂法、有機(jī)胺法、石灰石-石膏法等，其中石灰石-石膏法由于操作簡(jiǎn)單、效率高、技術(shù)成熟、穩(wěn)定性好而成為最主流的脫硫技術(shù)，約90%發(fā)達(dá)國(guó)家的火電廠采用該技術(shù)。

我國(guó)火電廠主要采用石灰石-石膏法脫硫，脫硫石膏產(chǎn)量逐年增加[圖1b)]，盡管濕法脫硫產(chǎn)生的脫硫廢水量少，但污染負(fù)荷高、處理難度大，已成為電廠亟待解決的難題之一。

脫硫廢水呈弱酸性且懸浮物和鹽含量極高，并含有多種重金屬，是電廠水處理中的難點(diǎn)與重點(diǎn)。脫硫廢水處理經(jīng)歷了從重力沉降到三聯(lián)箱工藝的發(fā)展，三聯(lián)箱工藝結(jié)合傳統(tǒng)混凝、化學(xué)沉淀、澄清等單元，可去除懸浮物、重金屬和部分COD，是目前主流的脫硫廢水處理工藝。

隨著水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)的提高、工業(yè)用水取水指標(biāo)的嚴(yán)格限制和工業(yè)廢水回用的強(qiáng)烈需求，火電廠脫硫廢水處理從懸浮物、COD的去除逐漸上升到重金屬去除和脫鹽，現(xiàn)有三聯(lián)箱工藝不能滿足排放要求，新型處理工藝或組合工藝的開發(fā)成為解決電廠脫硫廢水處理的重要內(nèi)容。

廢水零排放是近年來工業(yè)廢水特別是高濃高鹽廢水處理的新方向，在全球范圍內(nèi)得到廣泛的研究和應(yīng)用。針對(duì)脫硫廢水水量較少，但污染負(fù)荷高、處理難度大的特點(diǎn)，近年來脫硫廢水零排放工藝的研究和應(yīng)用成為火電廠水處理技術(shù)的重點(diǎn)內(nèi)容，也逐漸實(shí)現(xiàn)了從小試到中試及工程應(yīng)用的發(fā)展。

傳統(tǒng)的直接利用余熱蒸發(fā)的策略存在效率低、占地大、結(jié)垢、腐蝕嚴(yán)重等問題，新型零排放工藝研發(fā)與應(yīng)用成為今后火電廠脫硫廢水處理的主要內(nèi)容。

因此，本論文從脫硫廢水的產(chǎn)生及主要問題出發(fā)，介紹了傳統(tǒng)脫硫廢水的處理工藝，重點(diǎn)從預(yù)處理工藝、重金屬去除、濃縮減量、鹽結(jié)晶固化4個(gè)方面綜述了零排放形勢(shì)下脫硫廢水處理的應(yīng)用和研究進(jìn)展，以期為脫硫廢水的零排放處理提供參考。

1脫硫廢水的產(chǎn)生及主要問題

石灰石-石膏濕法脫硫采用石灰乳循環(huán)吸收煙氣中的SO2，吸收過程生成石膏，為保障石膏品質(zhì)，一般采用Cl-濃度進(jìn)行控制(控制限值一般為20000mg/L)，定期排出一定量的脫硫廢水并補(bǔ)充新鮮吸收液。

隨著脫硫吸收液的循環(huán)濃縮，脫硫廢水主要特征如表1所示:

表1脫硫廢水水質(zhì)及其排放標(biāo)準(zhǔn)(DL/T997-2006)限值濃度

1)懸浮物含量高(SS:5.0～80.7g/L)，其主要組成為微米級(jí)的硫酸鈣和亞硫酸鈣粒子，沉降性能差(圖2);

圖2兩個(gè)不同電廠脫硫廢水的粒徑分布

2)鹽含量高(TDS:18.1～121.5g/L)，主要離子為Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、F-、SO2-4和SO2-3等，屬于高鹽廢水，雖然排放標(biāo)準(zhǔn)(火電廠石灰石-石膏濕法脫硫廢水水質(zhì)控制指標(biāo)DL/T997-2006)對(duì)常規(guī)離子暫時(shí)未做限制;

3)多種重金屬超標(biāo);

4)還原性含硫物質(zhì)是COD的重要組成;

5)受煙氣成分變動(dòng)、吸收液用水的水質(zhì)差異、脫硫系統(tǒng)管理難控制等限制，脫硫廢水的水質(zhì)和水量波動(dòng)顯著，對(duì)處理工藝的適應(yīng)性提出了更高要求。

脫硫廢水處理過程的主要難點(diǎn)在于:1)采用傳統(tǒng)方法難以實(shí)現(xiàn)懸浮物的高效去除，固液分離時(shí)間長(zhǎng);2)設(shè)備和管路的結(jié)垢腐蝕嚴(yán)重;3)化學(xué)污泥具有毒性和高污染性;4)水質(zhì)水量變動(dòng)對(duì)處理工藝沖擊大。因此，脫硫廢水的處理一直是電廠亟需解決的關(guān)鍵問題，特別是在廢水排放標(biāo)準(zhǔn)逐漸嚴(yán)格的條件下，傳統(tǒng)的三聯(lián)箱工藝已經(jīng)無法滿足水處理的要求。

2脫硫廢水傳統(tǒng)處理工藝及其進(jìn)展

傳統(tǒng)脫硫廢水處理技術(shù)包括重力沉降、化學(xué)沉淀、微生物法和濕地等技術(shù)，其中化學(xué)沉淀應(yīng)用最廣泛。脫硫廢水首先需要解決的問題是去除懸浮物和重金屬。重力沉降法在初期得到應(yīng)用，但因其沉降速率慢、占地大、溶解性污染物去除效果低，逐漸被其他工藝替代?；瘜W(xué)沉淀法通過投加化學(xué)試劑與重金屬、F和S等形成鹽沉淀，是目前主要的重金屬控制策略。

三聯(lián)箱工藝是我國(guó)脫硫廢水處理應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)，將混凝與化學(xué)沉淀工藝結(jié)合實(shí)現(xiàn)懸浮物和重金屬的去除。但該工藝投藥量大、固液分離速率慢、分離效果差、污泥量大，且由于脫硫廢水的水質(zhì)波動(dòng)大，導(dǎo)致經(jīng)常出現(xiàn)出水不達(dá)標(biāo)和系統(tǒng)崩潰。

同時(shí)，三聯(lián)箱工藝處理過程產(chǎn)生的高鹽廢水仍然無法達(dá)標(biāo)排放，成為火電廠亟需解決的關(guān)鍵問題。因此，三聯(lián)箱工藝的改進(jìn)工藝和方法的開發(fā)得到大量研究，首先是反應(yīng)器的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。

Tian等采用二聯(lián)箱代替?zhèn)鹘y(tǒng)三聯(lián)箱，利用計(jì)算流體力學(xué)模擬優(yōu)化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，并采用固態(tài)藥劑的投加方式，結(jié)合澄清與過濾，去除懸浮物和重金屬。新型藥劑研發(fā)與應(yīng)用也是簡(jiǎn)化三聯(lián)箱工藝、降低運(yùn)行成本的重要手段。

華能楊柳青電廠改造后采用干粉投加的方式僅通過一種高效無機(jī)混凝劑就可實(shí)現(xiàn)脫硫廢水的達(dá)標(biāo)排放，大唐某電廠采用一體化的脫硫廢水處理設(shè)備，通過投加一種親水聚合物藥劑實(shí)現(xiàn)脫硫廢水的達(dá)標(biāo)排放。

向朝虎采用一種新型高效吸附劑簡(jiǎn)化三聯(lián)箱工藝，可減少費(fèi)用46.5萬元/a。優(yōu)化反應(yīng)過程及控制策略也是提升三聯(lián)箱工藝處理效率的有效方法。費(fèi)錫智等對(duì)廣東某電廠脫硫廢水三聯(lián)箱工藝進(jìn)行優(yōu)化，通過污泥回流實(shí)現(xiàn)了廢水的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放(DL/T997-2006);新疆某火電廠也采用了相同策略改進(jìn)三聯(lián)箱工藝。

為進(jìn)一步提高懸浮物的去除效果，保障后續(xù)處理過程的穩(wěn)定，三聯(lián)箱可與多介質(zhì)過濾或微濾(MF)等工藝結(jié)合。Enoch等將MF與化學(xué)沉淀組合，通過提高膜面流速和周期反沖控制膜污染，表現(xiàn)出穩(wěn)定的懸浮物和重金屬去除效果。周衛(wèi)青等發(fā)現(xiàn)化學(xué)沉淀-MF組合工藝可以顯著增強(qiáng)抗沖擊負(fù)荷性能、自控性和減少占地，同時(shí)滿足廢水達(dá)標(biāo)。

隨著脫硫廢水深度處理與零排放工藝的發(fā)展，三聯(lián)箱工藝成為有效的預(yù)處理工藝，其與MF或超濾(UF)的組合工藝得到了廣泛應(yīng)用。