摘 要
目前电厂的取排水指标已成为考核电厂运行的重要技术经济指标之一。根据电厂的水源条件，通过对传统电厂废水处理中的难点——脱硫废水处理，进行了分析和探讨。其中蒸发塘方案不论在投资、运行费还是占地面积上都有绝对的优势，可最终实现脱硫废水真正意义上的“零排放”。
关键字：脱硫废水 蒸发处理 间冷机组
0 引 言
甘肃电投常乐电厂4×1000MW工程位于甘肃省酒泉市瓜州县境内，工程系新建性质，本期建设规模为4×1000MW间冷机组。电厂水源为疏勒河干流双塔水库地表水。瓜州地处河西走廊西部的安敦盆地，属于典型的温带大陆性荒漠戈壁干旱气候区，主要特点是降雨量少，年最大蒸发量大。
1 脱硫废水处理系统工艺及回用概况
1.1 湿法脱硫废水水质
燃煤电厂湿法脱硫废水与电厂其它系统所产生的废水差异较大，其水质较为特殊，它与煤质、脱硫工艺、烟气成份、灰份、吸收剂等多种因素有关。通常脱硫废水含有高浓度的悬浮物、高氯根、高含盐、高浓度重金属废水，对环境污染性极强,处理难度也较大，也是电厂实现“零排放”的最大难点。
本工程四台机脱硫废水排放总量为30t/h，脱硫废水在脱硫岛内处理，去除高悬浮物和重金属后，其中24t/h作为捞渣机补水或灰场喷洒用水，剩余部分6t/h进行深度处理。
1.2 脱硫废水常规处理后出水的回用现状及存在问题
目前，国内对脱硫废水预处理后出水的处置方式主要为优先考虑处理回用，如无回用条件时，有的就直接排放了。由于预处理后的脱硫废水虽然满足达标排放要求，但依然为高氯根、高含盐、且含有微量重金属的废水，如不深度处理，其废水回用范围局限性很大，排放则风险很大。
湿法脱硫废水常规处理后出水的现状及存在问题见表1。
表1 燃煤电厂脱硫废水常规处理后的回用现状及存在问题
2 脱硫废水零排放工艺介绍
从表1可以看出，目前国内电厂脱硫废水采用常规处理后回用仍存在诸多问题。
基于上述现实，从电厂长远稳定运行和区域生态环境等角度综合考虑，本工程计划将常规预处理后的脱硫废水进行深度处理，最终实现真正意义上的“零排放”。
目前，脱硫废水零排放处理工艺有多种选择，基本原理都是通过不同方法将脱硫废水进行浓缩，使水中溶解的盐分达到接近饱和状态，再送入结晶器进行结晶处理。目前，比较常用的浓缩技术主要是蒸发浓缩，另外，近年来反渗透及正渗透(MBC)作为一种处理高盐水的新技术，也在脱硫废水处理中应用。
水质软化系统是后续蒸发结晶系统长期、连续、稳定、高效运行的先决条件，也是保证后续系统产生的结晶盐纯度保障。因此在进入浓缩系统之前，采用投加碳酸钠，并保持水中一定的pH值，去除水中硬度。
脱硫废水TDS约为25000～35000ppm，首先经过预浓缩，减小进入浓缩系统的水量，适当降低浓缩系统的造价。
废水烟道气蒸发工艺是将脱硫废水雾化后喷入空气预热器和低温省煤器间的烟道，利用热烟气使废水完全蒸发，废水中的污染物转化为结晶物或盐类等固体，随烟气中的飞灰一起被电除尘器收集下来，从而除去污染物，实现废水的零排放。
蒸发塘原理是利用自然气候条件(光照、风吹等)将塘内的水以水蒸汽的形式转移到大气中，具有处置成本低、运营维护简单、使用寿命长、抗冲击负荷好等特点。
以下就脱硫废水零排放处理方案进行介绍。
2.1 “常规预处理+蒸发+结晶”技术方案(方案一)
该工艺工艺流程如下：
2.2 “常规预处理+正渗透(MBC)+结晶”技术方案(方案二)
该工艺工艺流程如下：
常规两级澄清预处理→过滤→弱酸离子交换器→一级反渗透预浓缩装置→淡水回收利用→反渗透浓水MBC浓缩→结晶干燥
2.3 “常规预处理+高效反渗透+蒸发+结晶”技术方案(方案三)
工艺流程：
常规预处理→加药软化→管式膜过滤→反渗透→蒸发→结晶干燥
上述三个方案均是物理、化学处理方法，即利用各种手段先将废水中盐份进行浓缩，使水中溶解的盐份达到接近饱和状态，再进行结晶处理。从而回收水量、排放固体盐份。他们工艺复杂、运行成本高。
2.4 废水烟道气蒸发技术方案(方案四)
2.4.1 废水烟道气蒸发工艺简介
脱硫废水预处理进行初步的固液分离后，固态物形成泥饼外运，废水经管道进入废水箱，在废水箱中通过搅拌器的搅拌作用保持均匀状态，然后由废水泵以一定的流量和压力泵入气体雾化喷嘴;将其喷入空预器与低温省煤间的烟道内，利用烟道内的高温烟气将雾化后的废水液滴蒸干，废水中的污染物形成细小固体结晶随烟气中的灰尘进入电除尘器被电极捕捉，进入除尘器灰斗外排，从而除去污染物，部分水份在脱硫塔中重新凝结被回收利用，最大程度节水节能，到达脱硫废水的零排放。
目前该工艺在国内首台试验样机于2011年12月在内蒙古上都电厂6x600MW机组的#4机上开始投入试运行，在试运行初期，曾经出现过
(1)喷嘴堵塞情况，经过对喷嘴结构和形式的调整，此问题在后期已解决;
(2)烟道内结垢情况较为严重，在检修过程中发现，烟道内壁有7～8cm厚的不规则结垢层，针对此问题出现后期增加吹灰器，目前运行良好。
试运结果表明：废水被完全蒸发，未对除尘器、脱硫系统带来不利影响，同时由于废水的喷入，烟气中含湿量提高，飞灰电阻率下降，电除尘效率显著提升。
2.5 蒸发塘技术方案(方案五)
针对火力发电厂的间冷塔内具有内部空气温度高、空气流速大、上拔力大等优点，通过蒸发、风吹等作用脱硫废水中水分被空气带走，盐分留到废水池内。该布置结构有利于提高自然蒸发池内介质的蒸发效率，且受外界环境气候变化的影响明显降低。因此，间冷塔内的脱硫废水自然蒸发是一条切实可行的脱硫废水净化途径。
在不影响空冷系统管道及地下设备的前提下，将自然蒸发池合理的布置于间冷塔内，即实现了利用塔内空气流动特性来提高蒸发池内介质的蒸发效率，又充分利用了间冷塔的内部空间以减少塔内回填的土方量。
2.5.1 本工程蒸发池设计方案
甘肃省酒泉市瓜州县深居内陆，属于典型大陆性温带干旱季风气候区，气候特征是冬寒冷长，夏热短，春迟秋早。近年年均降雨量53.6mm，年平均蒸发量2577.4mm。本工程四台机脱硫废水排放总量为30t/h，脱硫废水在脱硫岛内处理，去除高悬浮物和重金属后，其中24t/h作为捞渣机补水，剩余6t/h排入蒸发塘，进行自然蒸干。蒸发塘净蒸发面积S=50m×80m。蒸发塘水深H=≈2m。有效容积V≈8000m3。
蒸发塘共1个，占地50米×80米，深2米，布置在冷却塔内。脱硫废水中的水分自然蒸发，盐分考虑综合利用或送至危废处理中心。
2.5.2 蒸发池防渗设计
蒸发塘的环境污染隐患主要是地下水污染，因此其防渗建设成为关键措施。本工程蒸发塘采用双人工衬层防渗，设置渗滤液收集系统，大大减少了泄漏量，防止污染地下水，保证水质安全。防渗材料选用用合成材料土工膜，其投资费用低，防渗效果好。蒸发塘的周围设置地下水水质监控井，跟踪监测周围地下水水质。
2.5.3 运行方式及蒸发产品处置
脱硫废水输送采用钢骨架塑料复合管，由设置在脱硫区域的输送泵送至蒸发塘。蒸发塘采取分格蒸发，分块管理。可提高蒸发塘的使用效率，可灵活处置蒸发盐分的处置问题，蒸发盐分考虑综合利用或送至危废处理中心。
2.6 本工程脱硫废水处理方案
本工程脱硫废水经过用中和、絮凝、沉淀和过滤等处理后，一部分作为湿式捞渣机补水，利用碱性灰渣的中和及吸附作用，对酸性脱硫废水进行中和和吸附回用，其余部分排至布置在间冷塔内的蒸发塘进行自然蒸发处理。
3 五种方案技术经济比较
3.1 各种脱硫废水处理方案比较
3.2 投资及运行费用
投资中含设备、管道、控制、土建及专利费用。运行费用中含药剂费及电费等。
3.3 占地面积
前三个方案占地面积基本相当约为1500m2，许多设备须布置在室内，方案四烟道气蒸发设备可室外布置，占地约130m2。蒸发塘占地面积约2.0h布置在冷却塔内。
4 结论
上述5个方案用于脱硫废水的零排放处理，在技术上均可行，前三个方案在设备投资、运行费用相当高昂、占地面积大且大体相当;方案四烟道气蒸发方案投资、运行费较少，但实际应用目前有三个成功的案例，但其对烟温的要求较高。方案五有效的利用的间冷塔内部的空置面积，且其技术简单，运行费用低，可操作性强，能够满足我国西北干旱地区新建间冷机组脱硫废水排放的要求且具有以下特点：
(1) 工艺简单、处理成本低。
(2) 系统可靠性高。
(4) 操作方便。
(5) 利用自然能源对废水进行蒸发，无需其它能源。
(6) 适用范围广。
(7) 实现真正意义上的脱硫废水零排放。
