隨著(zhù)國家生態(tài)環(huán)保要求的提高，燃煤電廠(chǎng)在2016年前均已完成電廠(chǎng)煙氣近零排放的改造。石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)因其在成本、技術(shù)和效果上的優(yōu)勢，在大多數電廠(chǎng)得到了推廣實(shí)施。石膏漿液在循環(huán)過(guò)程中，需要定期排出一部分漿液，用來(lái)對系統的氟離子和氯離子的含量進(jìn)行控制。這部分的廢水雖然占電廠(chǎng)耗水量很小，但是其含鹽量極高，污染物種類(lèi)繁多。如Cl^-，SO₄^2-，F^-，其濃度在10 000～40000 mg /L，特點(diǎn)是高含鹽，易腐蝕；飛灰、石膏晶粒、氟化鈣、酸不溶物的濃度在10000～30000 mg /L，特點(diǎn)是高濁度；Mg²⁺和Ca²⁺的濃度在10000 ～ 40000 mg /L，特點(diǎn)是高硬度，易結垢；而鉛、鉻、鎘、銅、鋅、錳、汞的濃度不定，特點(diǎn)是重金屬，污染性強。

調查發(fā)現，大多數電廠(chǎng)仍無(wú)法消納高濃度脫硫廢水，一般采取減量化后達標，最終外排。雖然均符合目前國家水質(zhì)控制要求[1]，但隨著(zhù)生態(tài)環(huán)保要求越來(lái)越嚴格，國家對電廠(chǎng)廢水管控的力度也越來(lái)越大，并提出了電廠(chǎng)廢水“零排放”的目標，而脫硫廢水成分復雜，是燃煤電廠(chǎng)廢水最難處理的一部分。因此，如何高效處理脫硫廢水、達到脫硫潑水“零排放”是燃煤電廠(chǎng)面臨的重大挑戰。

目前，國內各電廠(chǎng)脫硫廢水的處理方法主要采用化學(xué)法。對脫硫廢水零排放的技術(shù)研究主要集中在物理法上，該方法的主要步驟有3個(gè)單元——預處理單元、濃縮單元、固化單元。其中：預處理單元的技術(shù)有三聯(lián)箱、納濾等；濃縮單元技術(shù)有正滲透、反滲透、電滲析等；固化單元的技術(shù)有煙道蒸發(fā)、結晶等。國外有GE 公司的ABmet技術(shù)、Infil-co Degrement公司的IBIO技術(shù)，以及運用較多的人工濕地、鐵法等技術(shù)。

1 化學(xué)法

化學(xué)法是傳統的處理方法，也稱(chēng)化學(xué)沉淀法，是國內處理脫硫廢水的主要技術(shù)。該技術(shù)的主要原理是通過(guò)各種化學(xué)藥品除去脫硫廢水中的各種雜質(zhì)和重金屬。其工藝流程如圖1所示。

通過(guò)調節池調節脫硫廢水的pH值，在中和池中加入石灰乳進(jìn)行中和，在反應池中加入硫化物進(jìn)行沉降，在絮凝池中加入如硫酸氯化鐵等絮凝劑進(jìn)行絮凝，最后通過(guò)澄清，再次調節pH值后回用或者外排。一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)化學(xué)法的出水水質(zhì)能夠達標排放，但是Cl^-和F^-含量較高。

化學(xué)沉淀法具有工藝簡(jiǎn)單、原材料容易獲得且運行成本較低等優(yōu)點(diǎn)，是國內使用最為普遍的一種方法。但該方法也存在一些缺點(diǎn)。大量的運行經(jīng)驗結果表明：中和池中使用的石灰乳沉淀物容易堵塞管道，會(huì )給后續管道和反應池的清理帶來(lái)不便；由于在脫硫廢水中添加各種化學(xué)藥品，對藥品計量的要求嚴格，容易造成二次污染；化學(xué)法工藝流程較長(cháng)，設備較多，運行和檢修的工作也較多。

文獻[2]采用石灰乳和純堿結合的雙堿工藝，研究了脫硫廢水pH 值調節對軟化效果的影響，為廢水零排放技術(shù)中預處理技術(shù)提供了參考。

2 物理法

2.1 “預處理+反(正)滲透+蒸發(fā)結晶”技術(shù)

預處理的目的是利用反應沉淀池，脫除脫硫廢水中Ca²⁺，Mg²⁺，SiO₂，以及懸浮物等的濃度，減少對后續管道和設備的影響。然后通過(guò)膜式滲透單元進(jìn)行分鹽處理，最后通過(guò)蒸發(fā)結晶方法進(jìn)行分鹽結晶。這類(lèi)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是可以脫出含鹽濃度高的廢水，獲得標準的固體鹽，最終產(chǎn)生的水可以回用； 系統中除了干污泥外，沒(méi)有其他廢棄物排出。缺點(diǎn)是需要多個(gè)膜滲透技術(shù)配合，對水質(zhì)要求較嚴格，處理量中等。大唐集團某電廠(chǎng)采用的是“MVC+MVR”(蒸發(fā)結晶單元)對滲透膜產(chǎn)生的濃鹽水進(jìn)行處理[3]。處理量為3 m³/h (NaCl) ，除鹽率可達92%以上。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是可以結晶分離出固體狀態(tài)的鹽，且鹽的質(zhì)量可控制在工業(yè)級標準。相比化學(xué)法，其經(jīng)濟效益得到了提高，同時(shí)可以避免化學(xué)藥品的二次污染，保護水資源。

浙江某電廠(chǎng)采用的是正滲透技術(shù)，具體處理工藝包括混凝-澄清-過(guò)濾-軟化預處理單元、膜濃縮單元和蒸發(fā)結晶單元，這是國內首個(gè)運行正滲透技術(shù)的廢水零排放項目。相對于傳統滲透膜技術(shù)而言，該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是膜污染性更低，分離效果更好； 缺點(diǎn)是工藝技術(shù)更難，投資更大，技術(shù)還有待更多的實(shí)踐運用[4]。

2.2 “預處理+濃縮+煙道蒸發(fā)”技術(shù)

2.2.1 直接煙道蒸發(fā)

直接煙道蒸發(fā)技術(shù)的基本原理是先進(jìn)行預處理以提高脫硫廢水濃度，減少后續廢水處理量。濃縮后的廢水通過(guò)噴嘴進(jìn)入除塵器和預熱器之間的煙道。經(jīng)過(guò)霧化的液體會(huì )在煙氣高溫的作用下迅速蒸發(fā)，廢水中的水成為蒸氣由煙囪排出，污染物質(zhì)會(huì )由除塵器捕捉，并隨著(zhù)粉煤灰排出，從而達到廢水污染物脫離的目的。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是利用鍋爐現有設備，改造成本較低；廢水處理量較膜滲透技術(shù)較大，初期投資較低。但該技術(shù)受限于原有設備，由于處理的廢水含氯等雜質(zhì)多，容易造成煙道腐蝕和堵塞，影響機組正常運行；因為使用了煙道中的熱量，受限于出口煙溫，所以處理的廢水量較化學(xué)法來(lái)說(shuō)較低[5]。國內實(shí)際應用的內蒙古某電廠(chǎng)，采用的就是直接煙道蒸發(fā)工藝，脫硫廢水處理量為17 m³/h[6]。

直接煙道蒸發(fā)工藝流程如圖2 所示。

2.2.2 旁路煙道蒸發(fā)

旁路煙道蒸發(fā)技術(shù)的原理與直接煙道蒸發(fā)技術(shù)的原理相似，區別在于旁路煙道蒸發(fā)法需要把高溫度的煙氣從旁路引出，從非主路引出，并且增加了霧化干燥系統。相對于直接煙道法技術(shù)，該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是操作較簡(jiǎn)單，安全性較高，并且由于旁路系統的加入，對原設備的影響更小，在腐蝕性和堵塞性上遠勝于直接煙道蒸發(fā)技術(shù)。缺點(diǎn)是設備和流程更加復雜，占地面積和投資較高，后期設備保養和維護工作有所增加。國內實(shí)際運用的地方有河南某熱電廠(chǎng)，該電廠(chǎng)采用預處理+雙膜法+旁路煙氣蒸發(fā)技術(shù)，脫硫廢水處理量為20 m³/h[7]。

旁路煙道蒸發(fā)工藝流程如圖3所示。

2.3 “蒸發(fā)塘”技術(shù)

蒸發(fā)塘技術(shù)的原理是在太陽(yáng)能充足且蒸發(fā)量大的地區，利用自然條件在塘底蒸發(fā)形成礦物鹽結晶。相較于其他處理脫硫廢水的技術(shù)而言，蒸發(fā)塘技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是運行成本低，運營(yíng)效率更高且壽命較長(cháng)。缺點(diǎn)是建設時(shí)要考慮脫硫廢水含鹽量高的特點(diǎn)采取防滲透、防腐蝕措施，以免造成環(huán)境破壞； 建設投資和成本較大。我國北方燃煤電廠(chǎng)多采用節水型冷機組和灰渣綜合利用的措施，而北方地區太陽(yáng)能充足且蒸發(fā)量大，適合利用蒸發(fā)塘技術(shù)處理燃煤電廠(chǎng)的脫硫廢水，以滿(mǎn)足環(huán)保要求。目前在烏蘭察布市已經(jīng)有蒸發(fā)塘處置化工濃鹽水技術(shù)的應用[8]。呂松力等人[9]研究了將燃煤電廠(chǎng)原有的灰廠(chǎng)進(jìn)行改造，從而將脫硫廢水引流至灰廠(chǎng)改造的蒸發(fā)塘內進(jìn)行晾曬和蒸發(fā)處理。

3 生物法

生物法針對的是用物理法和化學(xué)法都很難去除的重金屬污染物，比如砷、硒[10]。該方法在國內還沒(méi)有應用，但在美國某些州由于廢水排放法規的要求，已有一定的應用。生物法是利用特定的細菌或微生物，通過(guò)好氧和厭氧過(guò)程消解污染物。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)生物反應池對應一種主要污染物，所以生物法一般需要一系列的附加反應池。

人工濕地處理系統( CWTS) 就是一種生物、物理吸附技術(shù)的應用，相對來(lái)說(shuō)是一種低能耗、低成本的廢水污染物去除方法。一般來(lái)說(shuō)，厭氧和好氧微生物的存在，會(huì )發(fā)生微生物的硝化和反硝化作用。硝化作用是一個(gè)嚴格的好氧過(guò)程，其最終產(chǎn)物是硝酸鹽。當存在厭氧條件時(shí)，這個(gè)過(guò)程就會(huì )受到限制。為了使被動(dòng)濕法過(guò)程更有效，需要在人工濕地處理系統前后引入預處理步驟，如進(jìn)行pH值的調節等。

4 金屬基吸附劑

金屬基吸附劑已經(jīng)成功應用于重金屬處理或其他工業(yè)應用，目前還未應用于國內的脫硫廢水處理工藝中，未來(lái)可以作為煙氣脫硫廢水處理的潛在技術(shù)。

金屬基吸附劑如顆粒狀的氧化鐵、氧化鋁、氧化鈦是比較有效的一種吸附劑，可以有效地去除廢水中的砷和硒。研究結果表明，氧化鈦能夠將三價(jià)的砷轉化為四價(jià)的砷，而四價(jià)的砷可以輕易地吸附在顆粒狀的氧化鋁和氧化鈦的表面[11]。目前應用最廣泛的方法是在氧化鋁的表面摻雜氧化鈦的納米粒子，來(lái)提高氧化鋁的吸收效率。

5 結語(yǔ)

隨著(zhù)對水資源重視程度的增加，重要的耗水行業(yè)火電廠(chǎng)勢必要為處理廢水積累本行業(yè)的技術(shù)經(jīng)驗。本文介紹了幾種已經(jīng)應用和未應用的廢水處理技術(shù)，以期為火電廠(chǎng)廢水處理提供相關(guān)參考。未來(lái)，針對化學(xué)法和物理法，應尋找設備、材料、添加劑的突破，降低基礎建設和運行成本；對于蒸發(fā)塘和金屬基吸附法等未應用在火電機組廢水排放的技術(shù)，應結合火電機組自身的特性，盡快尋找合適的應用技術(shù)。