燃煤电厂脱硫废水零排放工艺简析

脱硫废水中的有害物质对环境和水体污染危害巨大，因此要重视脱硫废水的治理。目前普遍采取零排放的工艺技术，也取得了很好的效果。
一
燃煤电厂废水零排放概述
零排放并不是说不排放水，而是不将有害物质通过水体排放到自然环境中，电厂生产使用的水资源最终以蒸汽的形式排放到环境中，或者在电厂内部水循环系统中留存，这样大大提高了水资源利用率，同时避免自然环境遭到污染水体的污染，保证居民用水安全。从可持续发展的角度看，目前以及今后的水资源将会一直处于相对匮乏的状态，污水零排放是工业发展的必然趋势。零排放对水处理技术的要求非常之高，需要很高的技术投入，因此其资金投入与严格的管理制度与监管制度是必不可少的。
随着中国经济和电力的快速发展，在中国北方煤炭多，但缺水的地区，水资源的可用量年复一年的减少，排污费和污水总量在不断上涨。即使在水资源相对丰富的南方，随着环境的恶化、
环境保护意识提高，废水零排放的呼声也日益高涨。实现电厂废水零排放，是一项非常复杂的系统工程。我国火力发电厂多年致力于节水方法研究改进，而过去的研究目的仅仅是如何确保电厂安全运行，并没有上升到环保和节水的高度。节约用水的考虑比较少，导致在中国的电厂很少注意低水耗技术的开发，总是想着先用水，再处理废水、排放。如今的水资源短缺日益突出，在中国的北方表现尤为突出，水资源已成为我国电力工业发展的重要问题。
二
脱硫废水的水质特点及影响因素
脱硫废水的水质特点：
脱硫废水的成分及浓度对处理系统的运行管理有很大影响，是影响处理设备的选择、腐蚀等的关键性因素。脱硫废水一般具有以下几个特点：
(1)腐蚀性强
脱硫废水的腐蚀性强是因为废水中含有较多的酸性物质，这些酸性物质不仅会污染环境，也会对燃煤电厂的机械设备产生腐蚀作用，导致燃煤电厂的设备特别容易受到损害。
(2)含盐量高
脱硫废水的含盐量是根据脱硫设施运转工况发生改变的，一般情况下，脱硫废水中都会含有数万mg/L的盐量。
(3)硬度高，易结垢
脱硫废水中富集了较高的钙离子和镁离子，同时硫酸钙处于过饱和状态，在这种情况下，脱硫废水极易结垢，会对脱硫设备产生严重的损害。
三
脱硫废水零排放技术
技术Ⅰ类:强效蒸发类工艺
(1)烟道蒸发工艺
烟道蒸发工艺是一种基于喷雾干燥技术的工艺，喷雾干燥技术的基本原理是用雾化器将溶液喷入干燥塔内，以雾滴状与高温气体接触，在短时间内将雾滴干燥。最大特征是蒸发和干燥的表面积非常大，这些具有很大表面积的分散微粒，只要与高温气体接触，就发生强烈的热交换，迅速将大部分水蒸发掉，形成含水量较少的固体产物，因而干燥速度非常快。
脱硫废水烟道蒸发工艺是指在锅炉尾部空气预热器与除尘器之间的烟道内设置雾化喷嘴，用泵将脱硫废水输送至雾化喷嘴进行雾化，由于经过空气预热器之后的烟气温度较高，雾化后的液滴在高温烟气的作用下在烟道内蒸发，随烟气排出，而废水中的杂质则进入除尘系统被捕集下来，随灰一起外排，从而达到脱硫废水零排放的目的。
(2)蒸发浓缩结晶工艺
蒸发浓缩结晶工艺是利用蒸发器将脱硫废水进行浓缩。产品水回用，而浓缩水可通过结晶、干燥工艺转化为固体盐进行处置。这类技术对废水水质、机组和煤种的适用性广，具备较广的应用前景。
中国燃煤电厂常用的脱硫废水预处理方法是中和混凝沉淀法，主要目的是去除废水中的重金属离子、悬浮物等。废水从调节池进入中和池，加入熟石灰调节pH，使重金属离子生成沉淀被去除，再流入絮凝池，加入絮凝剂，废水中的微粒物絮凝形成较大的絮凝体，最后在澄清池中沉淀下来。一级混凝沉淀工艺具有严重的结垢倾向，为了消除结垢现象，后续增加Na2CO3软化再澄清过程，为两级澄清充分软化处理工艺，该工艺可以最大限度的去除水中的Ca2+、Mg2+、SO42-、F-等结垢因子，确保后续工艺的进水水质。
蒸发结晶。蒸发技术主要有两大类：多效蒸发技术(MED)和机械蒸汽再压缩技术(MVR)。多效蒸发技术(MED)是指将几个蒸发器串联起来，前一级蒸发器所产生的二次蒸汽作为后一级蒸发器的加热热源，使蒸汽热能得到多次利用，从而提高热能的利用率。机械蒸汽再压缩技术(MVR)是将从蒸发器出来的二次蒸汽经压缩机绝热压缩后送入蒸发器的加热室，二次蒸汽经压缩后温度升高，在加热室内冷凝释放热量，使料液吸收热量沸腾汽化再产生二次蒸汽经分离后进入压缩机，循环往复，蒸汽就得到了充分的利用，提高了热效率。
(3)盐浓缩工艺
盐浓缩工艺是一种深度处理工艺，它可以从常规系统处理的脱硫废水中分离出蒸馏水和高度浓缩的盐溶液副产品。
首先对脱硫废水进行预加热，通过除气器脱除空气后再次加热并给料至盐溶液浓缩器中，浆液被分配到钛合金管内壁的一层薄膜上。当浆液膜沿着管道向下流动时水分会蒸发掉。产生的蒸汽通过除雾器到达蒸汽压缩机，将它的饱和温度提高到再循环盐溶液的沸点以上，压缩后的蒸汽即可冷凝为蒸馏水回用。此外，回收盐一部分被旋流器处理，一部分被转移到成品罐中并运往市场。
技术Ⅱ类:强效蒸发类工艺
由于脱硫废水“零排放”对水盐分离程度要求很高，通常采用多重反渗透过滤工艺。反渗透工艺首先需要经过预处理。
反渗透预处理工艺以膜过滤为主，辅以杀菌工艺和沉淀工艺，目的是去除水中的悬浮物和微生物，使处理后的水质能够初步满足反渗透的进水要求。主体工艺通常采用两段反渗透系统，由于二段系统的进水为一段系统的浓水，需用专门的化学药剂对其进行处理，以确保二段系统的进水参数符合要求。同时在其进入二段系统前，可针对其水质情况，添加专业的阻垢剂和调节剂，确保系统稳定运行。产品水进入回用水池，系统中少量的浓水可用来冲渣，实现水处理系统的零排放。
四
MVR蒸发结晶技术应用典型案例简析国电汉川项目脱硫废水蒸发结晶系统
国电汉川电厂三期扩建工程脱硫废水深度处理项目是我国第一个百万机组脱硫废水零排放项目。由国电北京朗新明环保科技有限公司南京分公司EPC总包，合众高科负责脱硫废水深度处理(蒸发结晶)项目成套设备供货和技术服务。
该项目面临的难点在于水质波动性大、含盐高、水质复杂，这正是对工艺设计能力、整体技术实力的考验，针对多效蒸发器运行能耗很高的情况，总包方国电朗新明南京分公司确定采用MVR蒸发结晶技术，合众高科在引进国际知名品牌威亭技术及产品设备的基础上，通过设计、系统集成优化，为该项目设计出最佳的MVR蒸发结晶工艺方案。
汉川项目脱硫废水经预处理软化、分盐及浓缩减量后，进入MVR蒸发结晶系统，这部分浓盐水中的溶质以氯化钠为主，浓盐水量约为8t/h，蒸发出的结晶盐经流化床干燥处理后自动打包，最终产品为纯度高于97.5%的袋装氯化钠，达到《GB/T5462-2003工业盐》标准所规定的精制工业盐二级标准。
项目采用DCS控制系统，对工艺运行状态进行在线实时监控，采集工艺参数自动形成电子表格，操作人员可以随时进行工艺操作数据追踪管理，全面提高自动控制水平、改善操作人劳动强度和操作环境。该项目的实施，每年可为企业节水28万吨，减少约7000吨固体废弃物的产生。出盐干燥后的结晶盐
MVR蒸发结晶系统是最优的脱硫废水零排放解决方案选择脱硫废水由于具有高盐分、高悬浮物、高硬度、高腐蚀性的特点，其零排放的处理难点在于末端固态盐的资源化处理问题，若分离后的结晶盐不经妥善处理，遇水后仍会返回环境产生二次污染。由合众高科提供的脱硫废水MVR蒸发结晶技术可以和分盐工艺有效结合，在满足废水零排放的情况下，最终将固体废弃物转化为精制二级工业盐，和传统技术相比，MVR蒸发结晶系统更节能、更环保，较传统多效蒸发器节省约60%以上的运行成本。