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【中國環保在線 應用方案】目前，大多數火電廠末端廢水中，脫硫廢水具有含鹽量高、腐蝕性強、重金屬超標、懸浮物濃度高等特點，因此脫硫廢水的處理回收利用成為火電廠實現廢水零排放的關鍵。
我國是個水資源相對匱乏的國家，人均水資源量約為世界平均水平的28%，是13個人均水資源貧乏的國家之一。隨著我國經濟的迅速發展，社會用水量持續增長，水資源的有效利用直接影響到社會經濟的可持續發展.火電廠是我國工業用水大戶，隨著水資源的日益緊張和國家對環保的重視，火電廠的節水減污和廢水零排放勢在必行。
目前，大多數火電廠末端廢水主要有脫硫廢水、循環水排污水及少量再生廢水.脫硫廢水具有含鹽量高、腐蝕性強、重金屬超標、懸浮物濃度高等特點，是火電廠中水質惡劣的廢水，因此脫硫廢水的處理回收利用是火電廠實現廢水零排放的關鍵，也是火電廠規劃設計、環保升級改造工作面臨的新挑戰。
一、火力發電行業基本概況
在我國電力行業發展過程中，由于各種能源發電技術的起點不同，各子行業處于不同的發展階段。火力發電技術起步較早，發展技術較為成熟，在豐富的煤炭資源支持下，火電行業已經步入成熟期。由于我國以煤為主的能源結構決定了我國火力發電行業在電力行業中占據主導地位，目前我國約有70%的發電量來自于火力發電。
截至2015年底，我國的總發電量已經達到57399億kW•h，其中燃煤電廠的發電量為38977億kW•h，占總發電量的68%。截至2016年3月，京津冀地區投產或在建單機100MW及以上等級機組的火電廠中，北京共13家，投產及在建機組總功率約9040MW；北京共21家，投產及在建機組總功率約15582MW；河北省共74家，投產及在建機組總功率約43659MW。
雖然燃煤電廠具有布局靈活，一次性建造投資少，發電設備年利用小時數高等特點，但是受燃煤品質和發電工藝條件的限制，產生的燃燒副產物多，不加控制排放對環境污染巨大。因而，自2012年1月起，在全國范圍內實施《火電廠大氣污染物排放標準》，要求火電廠的燃煤機組排放廢氣須經脫硫設備處理后，再排放入大氣中。
二、火電廠脫硫廢水產生及處理工藝
自該標準實施以來，電廠的煙氣凈化技術得到廣泛實施。目前，我國絕大多數電廠采用了石灰石-石膏濕法脫硫技術脫除煙氣中的二氧化硫。在濕法煙氣脫硫工藝中，為了維持系統穩定運行和保證石膏產品質量，需要控制漿液中氯離子濃度不能過高，因此需要產生一部分漿液，從而產生脫硫廢水。脫硫廢水是近十多年來濕法脫硫帶來的新問題。脫硫廢水成因復雜、污染物種類也比較多，含鹽量很高，如果直接排放，很容易造成二次污染，是脫硫電廠難處理的廢水之一。
目前，我國火電廠脫硫廢水零排放處理技術主要包括兩種。一種是膜濃縮+蒸發結晶法，一種是煙氣蒸發處理法。膜濃縮+蒸發結晶法將脫硫廢水經膜濃縮減量后進入蒸發器加熱至沸騰，廢水中水逐級蒸發成水蒸氣經冷卻后凝結成水循環利用，廢水中的溶解性固體被截留在蒸殘夜中，終以晶體的形式析出。此方法可以回收水資源和結晶鹽，且膜系統對廢水的高倍濃縮大大降低了零排放成本。因此，為了確保蒸發結晶器正常運行和保證結晶鹽品質，需要對脫硫廢水進行嚴格的預處理，如去除廢水中的硬度、有機物和重金屬等。煙氣蒸發處理法是利用煙氣余熱對廢水進行噴霧蒸發處理，操作簡單，運行成本低，但是煙道處理法不能回收水資源，而且尚有大量潛在影響不能確定，包括對后續除塵等工藝的影響、固廢綜合利用及可能引起的煙道腐蝕問題等。因此，在煙氣蒸發處理脫硫廢水方面，應加強相關影響研究。
三、火電廠脫硫廢水水質特點
脫硫廢水通常的產量為，每1000MW裝機容量產生的廢水在7——10 m³/h左右，僅占電廠廢水總量的5%以下。據此此計算，京津冀地區每天約排放11471 m³，每年排放約418萬m³脫硫廢水。
但是由于其成分復雜，含鹽量高，相較電廠其他廢水來說處理難度高，成為電廠廢水零排放的一個關鍵點。
燃煤電廠脫硫廢水根據所用燃煤不同，水質有一定的波動，但是通常具有以下特點：
1)脫硫廢水懸浮物(TSS)濃度高，通常會達到10000mg/L以上。
2)溶液呈酸性，pH值在4——6.5之間。
3)含鹽量(TDS)較高，通常在25000——40000mg/L之間。
4)Ca2+、Mg2+硬度高[3]，特別是Mg2+，通常接近5000mg/L左右。此外，硫酸根的濃度大，CaSO4處于飽和狀態。
5)Cl-離子含量較高，通常在10000——15000mg/L之間。
常規處理采用三聯箱工藝，通過加藥中和、硫化物除重金屬以及混凝沉淀等步驟，去除廢水中的懸浮物、重金屬、部分鈣鎂，然后調節pH值，使排水達到火電廠石灰石石膏濕法脫硫廢水水質控制指標DL/T997—2006及污水綜合排放標準GB8978—1996標準，排入市政污水管網或廠區回用。
四、火電廠廢水排放的相關政策法規
近年來，隨著《新環保法》、《國務院辦公廳關于推行環境污染第三方治理的意見》、《水污染行動計劃》等一系列法規政策的出臺和實施，提高用水效率，實現節水和廢水的有效再利用已成為必然的選擇。尋求處理效果更好、工藝穩定性更強、運行費用更低的水處理工藝，實現廢水零排放的目標，已成為產業發展的內在需求。
燃煤火電廠是我國工業用水的大戶，其用水量和排水量十分巨大，在工業用水中約40%用于燃煤火電廠，燃煤火電廠每年排水約占全國工業企業排放量的10%。由于濕法脫硫后產生的廢水對環境影響大，因此需要對其進行深度處理。我國早在2006年就已頒布《火力發電廠廢水治理設計技術規程》，明確提出：火電廠的脫硫廢水處理設施要單獨設置，優先考慮處理回用，不設排放口，必須實現廢水零排放。2015年4月16日，國務院印發了《水污染防治行動計劃》，實行廢水“零排放”將勢在必行，未來火電廠將面臨著更加嚴峻的廢水治理壓力。 2016年11月7日，國家發改委、國家能源局召開新聞發布會，對外正式發布的《電力發展“十三五”規劃》里明確提到：火電廠廢水排放達標率實現。2017年1月環境保護部發布《火電廠污染防治技術政策》的公告，里明確提到：防治火電廠排放廢水造成的污染，明確火電廠水污染防治應遵循分類處理、一水多用的原則。鼓勵火電廠實現廢水的循環使用不外排。
然而現實情況下，因脫硫廢水水質具有重金屬含量高、PH值偏酸性、氯離子含量超高、濁度大、腐蝕性強等特點，處理難度大，目前國內真正實現廢水“零排放”的電廠。隨著環保意識的逐步加強及相關法律法規的實施，電廠廢水零排放是必然趨勢。
五、脫硫廢水脫鹽回用處理工藝
脫硫廢水首先通過調節池，再調節池內調節脫硫廢水水量水質，之后進入到一級預處理工藝，在該工藝階段投加石灰、硫化物、PAC、PAM，將脫硫廢水中的Mg2+以及其他金屬離子進行去除。在二級預處理工藝中投加Na2CO3、PAC、PAM等藥劑，去除水中的硬度(Ca2+)，在經過相應的預處理后進入到ROWER設備內，進行脫鹽濃縮，濃水進入到下一步處理工藝，產水達到相關設計要求，進行回用或者其他處理工藝。
ROWER設備簡介
ROWER反滲透濃水及高鹽廢水再生處理設備作為綠邦膜院士團隊的科研成果輸出，在標準化、模塊化、系列化設計理念的指導下，經過對傳統離子交換膜組器結構和性能的改造升級而研發出的創新系列設備。該設備分為A、B、C、三種型號，分別用于反滲透濃水再生利用，高鹽廢水濃縮以及物料脫鹽等方面的應用，適用于電力、化工、能源、食品、醫藥等工業領域，同時根據特定需求，亦可用于物料濃縮、提純、分離等過程。
ROWER設備可將反滲透濃水或高鹽廢水進行再濃縮減量化處理。應用該設備后，整個回用水系統的回收率可提高到90%以上，極大地減少了濃縮液的排放量和后續蒸發系統的處理量。ROWER設備運行穩定，使用壽命長，噸水運行費用低，可大幅降低企業在實現污水“零排放”過程中的工程實施難度以及投資和運行成本。
ROWER設備的核心技術為離子交換膜技術。離子交換膜是一種含離子基團、對溶液中的離子具有選擇透過能力的高分子膜。根據對選擇透過的離子類型分為陽離子交換膜和陰離子交換膜。陽離子交換膜中含有固定的負電荷基團，在直流電場力作用下選擇透過陽離子，而陰離子交換膜含有固定的正電荷基團，利用相反的作用選擇透過陰離子。離子交換膜的選擇透過性是依靠直流電場力和膜的特性來實現的，所以也稱為離子選擇透過性膜。ROWER設備的主要技術原理為在直流電場的作用下，通過離子交換膜的選擇透過性，將原水中的鹽份以陰陽離子的形式濃縮，排出的淡化液可直接用于前段生產工藝，實現水資源的再生利用。
與其他壓力驅動設備相比，ROWER設備在處理高鹽廢水上具有以下特點：
1)高鹽廢水如果采用壓力驅動的運行工藝，運行壓力非常高，對配套的水泵、管閥件要求也隨之提高。
2)壓力驅動工藝出水，淡水水質電導率一般為固定脫鹽率，而ROWER設備應用靈活，工藝可調節，操作維修方便。
3)ROWER設備運行壓力低(ROWER≤0.15MPa， 12%濃度時，反滲透需要12MPa的運行壓力)，耗能低，使用壽命長，經濟效益顯著。
4)ROWER設備為標準化、模塊化的設備，單個設備的尺寸為L*B*H=1350*850*1450mm。
六、應用案例
ROWER脫硫廢水脫鹽回用處理工藝流程圖
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