近年來我國發(fā)展迅速，電網(wǎng)供電壓力增大，火力發(fā)電目前作為最主要的發(fā)電方式，諸如超臨界1000MW的大型機組也逐漸被廣泛投入應用。在發(fā)電過程中由于化石能源的燃燒會產(chǎn)生大量的二氧化硫氣體，當前主要通過濕法煙氣脫硫技術進行二氧化硫的吸收，但這會產(chǎn)生大量的廢水。目前機組功率的上升傳統(tǒng)的脫硫廢水處理技術已經(jīng)不能滿足脫硫廢水零排放的要求，因此脫硫廢水處理技術亟待改進。

近年來我國的高速發(fā)展對環(huán)境造成了一定的破壞，這也讓人們愈發(fā)重視廢氣、廢水的處理工作。而火力發(fā)電廠在生產(chǎn)運行的過程中會產(chǎn)生大量的含硫煙氣，目前通常使用石灰石——石膏濕法煙氣脫硫技術加以處理，這一方法可以有效緩解煙氣對于環(huán)境的污染。但是該脫硫技術會產(chǎn)生大量的廢水，隨著大型機組的投入使用脫硫廢水處理成為了火電廠面臨的難題，本文也將對超臨界1000MW機組的脫硫廢水處理進行分析，并探討廢水零排放實現(xiàn)的措施。

一、超臨界1000MW機組脫硫廢水處理現(xiàn)狀分析

超臨界1000MW機組在實際使用過程中，為了避免燃料燃燒過程中產(chǎn)生的二氧化硫對大氣造成污染，通常都會對于煙氣進行脫硫處理。目前在煙氣脫硫工作中大多使用的是濕法煙氣脫硫技術，而石灰石——石膏體系因其低廉的成本及良好的脫硫效果被各火力發(fā)電廠廣泛應用。濕法煙氣脫硫主要在脫硫塔中完成整個脫硫過程，在這一過程中會生成部分廢水，廢水內主要含有Ca2+、Mg2+、Cl-等離子，同時還有部分有機污染物，部分脫硫塔由于煙道除塵效果較差煙氣中夾帶的粉塵也會帶入部分的重金屬離子。廢水高濃度的Ca2+、Mg2+離子極易結垢，有機污染物也會在后期的濃縮過程中造成有機膜的污堵，而Cl-離子則會嚴重腐蝕設備，影響廢水處理系統(tǒng)的使用壽命，重金屬離子則對人體有著較大的危害。超臨界1000MW機組脫硫廢水較之于傳統(tǒng)脫硫廢水，其內部離子、有機物濃度更高，而且水質波動也更為劇烈，這也為廢水處理工作提高了難度。

目前我國各火力發(fā)電廠處理脫硫廢水主要使用的是三聯(lián)箱法，這是一種物理法與化學法相結合的廢水處理方法。使用三聯(lián)箱工藝進行脫硫廢水凈化時，首先需要向廢水中加入10%濃度的石灰溶液來調節(jié)廢水的pH值，當pH達到9左右時廢水中的大量Ca2+離子及重金屬離子會形成沉淀析出，不過由于氫氧化物會形成絡合物因此單純調節(jié)pH沉降效果并不理想，因此目前還會加入單質硫形成金屬硫化物沉淀來去除更多的金屬離子。隨后再向廢水中加入絮凝劑以去除懸浮的顆粒物，在絮凝池完成沉降并排入清水池。在該池中經(jīng)過最終的沉降及pH調節(jié)完成整個脫硫廢水處理工作并排放中性廢水。

使用三聯(lián)箱工藝進行脫硫廢水處理，雖然可以去除大部分的污染物，但是該方法對于Cl-一類的可溶性離子去除能力較差，導致最終排除的廢水離子濃度過高，不僅達不到排放標準還會腐蝕設備，不能滿足零排放要求，因此需要進行廢水處理工藝的優(yōu)化。

二、超臨界1000MW機組脫硫廢水零排放處理方案分析

目前火力發(fā)電廠脫硫廢水處理工作存在的最大問題便是難以將可溶性離子從廢水中脫除，針對這一問題我國的技術研究人員在傳統(tǒng)的三聯(lián)箱廢水處理工藝基礎上引入了后續(xù)的處理過程以提高對廢水中可溶性離子的分離能力，主要有兩種模式。

第一種模式是在傳統(tǒng)三聯(lián)箱廢水處理工藝的基礎上加入蒸發(fā)結晶的工序來降低廢水中的鹽濃度。該廢水處理方法前期操作與三聯(lián)箱工藝類似，也是通過pH值調節(jié)、加入單質硫來處理水中大量的Ca2+、Mg2+及重金屬離子。隨后加入絮凝劑來去除懸浮的顆粒物并加入碳酸鈉來促進剩余微量金屬離子的沉降，最終使用鹽酸調節(jié)pH至中性。為了更好地降低廢水的COD值，該工藝還在處理前加入了曝氣工序，以去除水中含有的有機污染物，便于最終的蒸發(fā)濃縮過程的進行。當廢水前期處理完成后，需要進行預熱以提升蒸發(fā)操作的效率，預熱后的廢水進入蒸發(fā)器進行蒸發(fā)濃縮，可以將鹽濃度提升十倍以上，最終形成的高濃度廢水會通過強制循環(huán)結晶操作來使鹽變?yōu)榫w析出，最終作為固體廢棄物進行后期處理。蒸發(fā)結晶操作的引入可以有效解決脫硫廢水中可溶性離子濃度過高的問題，不過這一操作工藝也存在著局限性，例如超臨界1000MW機組每天產(chǎn)生的脫硫廢水量極大，這也增加了蒸發(fā)過程的能耗，大大提升了生產(chǎn)成本。

而針對脫硫廢水中可溶性離子濃度過高的問題，研究人員還提出了利用膜分離技術來進行廢水的濃縮，從而降低廢水中的離子濃度并通過結晶得到固體狀態(tài)的鹽。目前滲透膜在超臨界1000MW機組脫硫廢水處理工作中主要使用方式為先使用反滲透技術對預處理后的脫硫廢水進行初步濃縮，隨后濃度較高的廢水再通過正滲透進行二次濃縮，最終蒸發(fā)結晶得到固體鹽。在這一處理流程中，廢水的預處理與蒸發(fā)-結晶法相同，只是澄清池的廢水在注入膜系統(tǒng)前還需要進行過濾并使用樹脂吸附以滿足膜系統(tǒng)對水質的要求[3]。由于引入了膜系統(tǒng)，因此在二次濃縮過程中大量的廢水已經(jīng)被分離，因此蒸發(fā)過程溶劑量大大減少，也降低了蒸發(fā)的能源消耗。同時經(jīng)過膜前期的濃縮，最終析出的鹽純度也更高。但是目前該脫硫廢水處理工藝也存在諸多問題，首先雖然后期蒸發(fā)量降低但是在前期的膜分離過程中也需要加入部分藥劑同時膜系統(tǒng)造價較高，成本得不到有效降低。另外正滲透過程中需要使用碳銨溶液，后期回收也需要使用大量的蒸汽，而且對于最終析出的混鹽也沒有有效的分離方法，增加了后期處理的難度。

三、超臨界1000MW機組脫硫廢水零排放處理技術改進措施

目前火力發(fā)電廠脫硫廢水零排放處理技術主要有蒸發(fā)-結晶法及膜處理法，其中膜處理法因其高效的處理能力及簡便的操作方式逐漸成為主流。在超臨界1000MW機組脫硫廢水處理過程中也基于膜處理方法進行改良以解決當前廢水處理過程中存在的問題，實現(xiàn)脫硫廢水零排放。

使用膜技術進行廢水處理時，使用正滲透技術可以有效避免高濃度廢水對于設備的腐蝕，但目前正滲透工藝效率較低且碳銨溶液回收會浪費能源，因此需要改進正滲透工藝，選取更為適宜的介質。另外目前有機污染物的去除主要是通過前期曝氣池的氧化完成的，去除效率不高容易導致后期滲透膜的污堵。針對這一問題在廢水預處理過程中操作人員可以對廢水中的有機污染物進行檢測，并添加適宜的試劑對其進行消耗同時要選取耐受性較好的膜組件，避免污堵并便于后期清洗恢復。

現(xiàn)階段在脫硫廢水處理后最終蒸發(fā)結晶得到的鹽往往為混鹽，混鹽作為一種高危固體廢棄物需要進行后續(xù)的處理，不能滿足零排放的要求同時也造成了氯化鈉的浪費。而隨著納濾技術的不斷成熟，如今在超臨界1000MW機組脫硫廢水處理工作中可以在膜濃縮之前加入納濾環(huán)節(jié)，利用納濾膜對于一價及二價的離子進行分離，這樣在后續(xù)的濃縮蒸發(fā)結晶過程中便可以實現(xiàn)氯化鈉與硫酸鈉的分別結晶。這樣可以有效降低結晶工作量還避免了混鹽的后處理工作并同時實現(xiàn)了鈉元素的回收，滿足廢水的零排放的要求。

四、結束語

隨著火力發(fā)電廠機組規(guī)模的不斷提升以及人們對于廢氣廢水處理要求的日益嚴苛，火力發(fā)電廠脫硫廢水處理工作面臨艱巨的任務。而在超臨界1000MW機組脫硫廢水處理工作中，為了滿足零排放要求，企業(yè)需要在傳統(tǒng)的三聯(lián)箱工藝基礎上引入膜技術，利用反滲透及正滲透的二次濃縮分離可溶性離子。另外還可以利用納濾技術實現(xiàn)對不同價態(tài)離子的分離，最終得到純凈的氯化鈉及硫酸鈉鹽，避免混鹽處理過程，真正實現(xiàn)脫硫廢水的零排放。