摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，火电厂建设越来越多。目前脱硫废水处理回用及零排放技术主要围绕预处理、浓缩减量和固化结晶开展研究，针对现有的一些技术方法进行了综述，为电厂实现脱硫废水的深度处理和零排回用提供一定参考和思路。本文就基于废水零排放目标的电厂废水处理优化策略研究，以供参考。

关键词：零排放；电厂；废水处理；火力发电

引言

在当今工业发展中，燃煤电厂作为主要的能源生产设施，发挥着重要作用。然而，煤炭燃烧过程中产生的烟气中含有大量的二氧化硫（SO2），这不仅对大气环境造成严重的污染，也威胁到人类的健康。为解决这一问题，燃煤电厂广泛采用湿法烟气脱硫技术，但这一技术产生的脱硫废水同样对环境构成新的挑战。脱硫废水中含有高浓度的硫酸盐、重金属和其他有害物质，若未经处理直接排放，将对水环境造成极大的危害。因此，研究脱硫废水的有效处理及其资源化利用，不仅是解决环境污染的迫切需求，也是促进绿色能源开发的重要方向。

1废水零排放定义和实验技术路线介绍

截至2022年底，中国的火电装机容量约为1.12×108kW，占总装机容量的比例约为46%左右。这意味着火电仍然是中国主要的电力生产方式之一。而一座发电量为1.2×105的火电站每天需要消耗约6.7×104m3的水，同时每小时需要排放150m3的含硫废水。在传统的火电站废水脱硫处理中常用到石灰石-石灰/石膏湿法烟气脱硫（limestone-lime/gypsumwetFGD），使用FGD处理的废水虽然能够达到排放的标准，但水中仍然存在大量氯盐，导致水体对周围环境产生不良影响。鉴于FGD处理方法的缺陷，研究选用基于FGD处理方法改进的脱硫废水零排放技术来处理火电站的含硫废水，脱硫废水零排放技术是一种将脱硫废水经过处理后实现完全无害排放的技术。该技术主要包括废水预处理、化学处理、生物处理和深度处理，其中预处理是指对脱硫废水进行初步处理，包括固液分离、沉淀、过滤等工艺，以去除废水中的悬浮固体和颗粒物。化学处理是采用化学药剂对废水中的污染物进行去除或转化，研究中用到的化学方法包括中和沉淀、混凝沉淀等。生物处理则是利用微生物对废水中的有害有机物进行分解。为了实现零排放的效果，经过上述步骤处理的废水还需要经过深度处理，深度处理包括吸附、膜分离、高级氧化等技术。通过上述废水处理流程，可以实现废水零排放的目标。废水零排放对于环境保护、资源利用、合规要求以及公众健康和社会形象都具有重要意义，是可持续发展的重要目标之一。在废水处理中，研究对含硫废水的处理采取了物化法和吸附法两个关键步骤。物化法通过化学药品的物理性质和化学性质来去除废水中的硫化物和其他有害物质。而吸附法则利用特定的吸附剂，如活性炭或树脂，对废水中的溶解性硫进行吸附，进一步降低硫含量。完成上述预处理后，研究采用蒸发结晶技术对脱硫废水进行深度处理。这一步骤的目的是将废水中的盐分和其他可溶性物质转化为结晶状态，从而实现与水的有效分离。结晶后的盐类物质可以回收利用，为工业生产提供原料。

2基于废水零排放目标的电厂废水处理优化策略

2.1脱硫废水的资源化利用方法

燃煤电厂脱硫废水中含有硫酸盐等化学物质，通过合理的处理和技术手段，这些废水可以得到有效的资源化利用。传统的处理方法包括沉淀、过滤和中和，以去除有害成分。近年来，越来越多的研究关注将废水中的硫酸盐转化为有价值的产品。这种资源化利用的方法不仅减少了废水对环境的负面影响，还实现了废弃物的循环利用。

2.2热法浓缩工艺

热法浓缩是利用电厂热源来加热脱硫废水使其蒸发但不蒸干的过程。主要包括多效蒸发（ＭＥＤ）、机械式蒸汽再压缩蒸发（ＭＶＲ）和多级闪蒸（ＭＳＦ）等技术，热源可以利用锅炉尾部低温烟气余热或其他工艺热源。在脱硫废水回用和零排放处理过程中，膜法一般用于浓缩废水，而热法更多用于蒸发和固化。

2.3活性炭的制备

活性炭的制备方法有很多种，如磷酸活化法、锌氯化物活化法、氢氧化钾（KOH）活化法等，此次研究主要利用KOH活化法进行活性炭的制备。大多数KOH活化法使用的惰性气体为氮气，但该方法容易产生NOx对环境造成额外的污染，因此研究将N2换成了CO2。制备活性炭前需要将碳粉与KOH按照质量比1∶1.5的比例称重，并将称重好的KOH使用蒸馏水配置为KOH溶液。组装好制备仪器后将碳粉与KOH溶液混合均匀，浸渍24h。浸渍完成后将混合液进行过滤，并取出滤渣进行恒温烘干。将烘干的材料放入反应器内，打开气阀静置2min使二氧化碳充满整个反应器。制备阶段需要均匀升温到700℃，并保温2h，同时反应器中的材料需要在CO2的保护下自然冷却，冷却后使用去离子水将活性的pH值调为中性，并将材料烘干保存。在吸附法中，需要将制备好的活性炭加入待处理的废水中，匀速搅拌60min后静置2h，静置后通过调节溶液的pH值来实现金属离子以及小体积悬浮物的吸附。

2.4旁路蒸发塔蒸发

旁路蒸发塔蒸发与旁路烟道蒸发工艺相近，该工艺分别抽取空气预热器进出口烟气，经流量调节混合为一定温度的烟气再进入蒸发塔与脱硫废水进行热交换，蒸发结晶后的废水产物与烟气经风机一并送入除尘器前烟道完成捕集。该工艺独立于原系统，对原系统运行影响更小，且当脱硫废水水量变化时，可调节进入蒸发塔的混合烟气比例控制烟气温度，保证废水的快速蒸干，但工艺占地面积有所增加。

2.5蒸发结晶过程

在处理脱硫废水时，经过软化和絮凝预处理的废水大幅度减少硬度，之后被送入蒸发结晶系统。本研究采用的核心技术是基于蒸发结晶的烟气脱硫废水处理系统，这个系统利用强制循环和闪蒸容器来实现蒸发。近期，垂直管降膜蒸发器结合机械蒸汽再压缩（MVR）技术的应用在海水淡化领域取得显著成效，而这一技术在脱硫废水蒸发处理中也展现出良好的适应性和效果。在蒸发结晶过程中，首先向系统中引入硫酸钙晶种，以促进结晶过程的进行。采用晶种浆液蒸发器技术，这种设计被证明是处理含高盐废水最可靠和有效的方法。此技术能够有效地从废水中浓缩和回收硫酸钙、氟化钙、磷酸钙和二氧化硅等低溶解度盐分。在晶种浆料处理过程中，这些盐分优先沉积在蒸发器内循环的硫酸钙晶种上，而不是形成水垢沉积在传热面上。此外，系统中产生的冷凝水可以被直接回收利用，进一步提高整个处理系统的效率和环保性能。

结语

综上所述，为应对电厂废水中的氧腐蚀问题，研究应集中在开发环保和高效的防腐技术。这包括利用封闭式系统控制腐蚀物质，以及开发低毒、可生物降解的新型缓蚀剂以提高金属耐腐蚀性。优化废水处理参数，如pH、温度和缓蚀剂浓度，是提高效率的关键。同时，监控废水中的重金属和有机污染，并控制气体排放，以符合环保标准。未来研究应开发创新技术，如先进的氧化、膜技术或吸附技术，以促进资源回收利用并推动可持续发展。

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