0引言

目前，燃煤发电是我国最主要的火电形式，以煤为主体。在火力发电厂，为防止其产生的硫化物对大气的污染，必须对其进行脱硫。根据烟气脱硫产品的干湿状态，可以将其分为湿法、半干法和干法。在这两种工艺中，以石灰石膏法、双碱法湿法为代表。火力发电厂采用石灰石膏湿法脱硫工艺时，会排放出大量的脱硫废水，其中包括水力旋流器溢流液、脱水机滤液和清洗系统冲洗液。脱硫污水的种类及浓度受煤种、煤硫含量、灰分含量、石灰石纯度、脱水效果及脱硫操作条件的影响。

1项目概述

某电厂以供应电网用电和工业园用电为主，装备了两台装机容量为60万 kW的发电机，年发电量为50亿千瓦时。因其历史悠久，所排出的污水水质波动大，钙镁离子浓度较高。随着我国电力工业的发展，新一代火力发电厂启动了对火力发电厂烟气脱硫废水的“零、无害化”治理。在此基础上，提出了一种利用膜浓缩—蒸发—结晶法处理含硫废水的新工艺。

 该工艺的基本原理为：先对含硫废水进行预处理，再用膜法进行浓缩。最终，利用该工艺将废水蒸发、结晶，使其达到零排放的目的。它的进水指标是 pH值7~9,COD80~100 mg/L，氯离子11000~1500 mg/L, BOD3.8~4.0 mg/L。结果表明，处理后的废水各项指标均满足国家再生水指标要求，终端产品的蒸发结晶性能均满足《工业盐》1类要求。

 2运行情况

2.1处理水质和工艺流程

因为薄膜富集—汽化—结晶过程是成本最低廉的过程，所以本文着重介绍了薄膜富集—汽化—结晶过程。某火力发电厂的烟气脱硫系统全部为湿法脱硫，总的废水量为40立方米/小时，其水质如表1所示，完全达到了设计的要求。从表1可以看出，该进水是一种高硬度、高含盐量的污水。

表1某电厂烟气脱硫废水设计水

某火力发电厂的脱硫废水先用水泵抽到污水收集池进行暂存、均质处理。本项目的污水收集池为地面池，并做了封闭防腐和配套的除臭系统。因为废水的 COD和 COD都很低，所以可以长时间的储存，而不用担心会因为缺氧而被酸化。废水经缓冲处理、水质调节后，进入反应池，脱除钙镁离子。然后，泵入管式膜系统及纳滤膜系统，将其中的盐分分离出来。污水经进膜系统处理后，分别进入 SCRO、 DTRO两种膜系统，实现了污水的减量。最后，将浓溶液送入 MVR蒸发器，净化固态盐分。与此同时，反应器与管式膜片上的污泥分配到淤渣机与淤渣池中，然后一同输送到碳酸钙浆中的脱硫塔中。从纳滤系统中排出的浓缩液体，以及从污泥脱水器中排出的污水，都被再次抽回到污水收集槽中，暂时存放起来。图1中描述了流程。

图1零排放工艺流程图

2.2运行效果简析

根据火力发电厂燃煤烟气中含盐量高，含盐量高的特点，采用石灰、氢氧化钠、碳酸钠等化学试剂，对其进行了预处理。并对其中的重金属离子进行了分离处理。在此基础上，通过增设分离装置，对分离过程中产生的高质量工业盐和高质量的石灰石浆等进行分离，从而达到降低固废排放的目的。膜浓缩装置利用 SCRO+ DTRO两种模式，以浓缩和减少污水为主，使得后续的污水产量减少75%以上。在汽化结晶过程中，为了确保后续盐分的稳定，电站还设置了纳滤分盐系统[5]。

进入零排放过程的水量为40立方米/小时，进入蒸发结晶过程的水量为10立方米/小时，经过蒸发结晶后，系统尾端出水为0。通过对污水进行预处理，并采用管式超滤技术对污水进行了深度处理，出水水质较好，达到了 DTRO的进水要求。

本项目中，共设 DTRO、 SCRO两台，日处理能力为8立方米，浓缩水送至蒸发结晶处，经蒸发结晶处理后，将浓缩水送至蒸发结晶处。DTRO工艺出水经过预浓缩后，得到了降低水量的效果，回收率可达45%。采用双膜法处理后，浓缩水的含盐量达到120000毫克/升，每小时减少8立方米。火力发电厂的污水经过前处理、添加药剂的软化、净化后，以高含盐量为主。高盐分污水进入蒸发浓缩装置后，经结晶盐沉淀后烘干包装，然后出售，从而达到了污水的零排放。生产出的盐类均符合《工业盐》一级品标准。从总体上看，本工艺具有较高的脱硫污水回收率，污水中的煤浆经排水处理后，既可以用作燃料，又可以回收冷凝水。但是，由于高污泥收率，高反渗透系统运行压力，以及高成本的进口膜也是制约这一技术发展的瓶颈。

3技术分析

3.1预处理+管式膜的去除效果分析

结果表明，前处理工艺对污水中 COD的去除率仅为8.61%,SO42-的去除率仅为8.92%,Cl-的去除率仅为7.45%。该工艺对水中钙、镁离子有很好的脱除率，可达98.7%，镁离子脱除率达98.9%。这可能是由于在预处理过程中加入了一些与钙、镁离子相结合的碱性物质。而在预处理过程中，采用管状滤膜分离亚纳米尺度及更大尺度的悬浮粒子，从而达到脱钙、脱镁的目的。同时，由于管状膜对阴离子没有截留和阻断电流的能力，所以对SO42-和Cl-的脱除效率不高。与传统的“石灰+碳酸钠软化+沉淀池+过滤器处理”相比，该工艺显著缩短了工艺路线，减少了占地面积，而且产水水质稳定，便于维护和管理。

3.2纳滤膜的去除效果分析

预处理+管式膜法对SO42-和Cl-的去除效果不佳，需辅以纳滤技术。纳滤的作用是将二价的离子保留下来，让一价的离子透过。实验结果表明，在纳滤系统中，硫酸根离子的脱除率可达93.4%。然后，纳滤生成的浓缩物回流到预处理段，使进水中的SO42-浓度增加，使反应式1中的反应平衡，从而降低Ca2+。在此过程中，非滞留的钠、氯离子将通过后续的富集单元进行富集，从而获得高质量的晶态盐萃取。

3.3双膜系统装置效果分析

SCRO是一种适用于高盐度污水处理的新型双模膜，可实现对高盐度污水的预浓缩和减量处理，并具有抗污染和耐压等级高的特点。在本研究中，经过预处理、管式膜、纳滤膜等处理后，进入 SCRO的主要原料为含1.5%左右的氯化钠溶液。利用 SCRO的截获技术，达到了对氯化钠的有效截获。而较高浓度的浓盐水则通过 DTRO膜进行进一步的浓缩和降低。采用 DTRO工艺后，出水总量下降了75%，采用 SCRO- DTRO双膜法进行预处理，出水回收率超过80%。

3.4MVR蒸发工艺分析

本项目拟利用 MVR蒸发-结晶技术，实现高浓缩出水的蒸发-结晶，工艺成熟，能耗低，运行稳定。本课题提出的 MVR汽化结晶器采用闪蒸槽与结晶器的高集成度一体化结构，采用短程互联的方式，通过对结晶器出口与闪蒸槽进口的协同优化，实现汽化过程中最优汽化方向与最短汽化距离的设计，以防止高浓度盐液因汽化而导致的汽化堵塞，并降低汽化过程的热能损耗。蒸馏结晶法可得到氯化钠晶体，其纯度大于98.0%。

4结语

随着国家对环境保护的认识，以及对节约能源的需求，火力发电厂对脱硫废水的“零废液”排放给予了更多的关注。在对已有的运行数据和技术进行分析的基础上，提出了电厂废水零排放技术的未来发展方向，重点是研发和制备性能稳定、容易维护且经济实用的膜技术，并对各种技术的参数进行优化，以提高能源效率和处理效果，最终实现电厂脱硫废水零排放的目标。

参考文献

[1]张净瑞.管式微滤膜在电厂脱硫废水处理的应用研究[J].环境科学导刊，2022，41（6）：44-48.

[2]杨若雪.电厂废水分类处理及回用技术研究与应用[J].中国设备工程，2022（21）：231-233.

[3]王铮，赵航，晋银佳，等.燃煤电厂高盐废水零排放处理技术及应用研究进展[J].电气技术与经济，2022（5）：69-71.