在电厂烟气脱硫装置的浆液循环过程中，烟气中的重金属元素和Cl-等杂质会逐渐富集到脱硫废水中。为了维持脱硫装置浆液循环系统物质的平衡（一般要求浆液中Cl-含量低于20g/L），防止脱硫设备的腐蚀和保证石膏质量，必须从系统中排放一定量的废水。脱硫废水虽然水量不大，但由于废水中SS（悬浮物）含量高，并富集了第一类污染物（镉、汞、铬、铅、镍等重金属离子）、第二类污染物（氟化物、硫化物、铜、锌等），并有较高的COD（化学需氧量）、Cl-浓度，必须经过处理才能排放或回用。目前，火电领域脱硫废水处理工艺主要是根据《火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标》（DL/T997-2006）来选定的。采用的主要工艺方法为物化法（即“三联箱”处理工艺），即针对脱硫废水的水质特点，设置一套完整的化学处理系统，通过pH值调整以及氧化、中和、沉淀、絮凝等方法去除脱硫废水中的污染物。随着环保要求的提高，国内脱硫系统几乎均采用了该方法。虽应用广泛，但其设备较多、系统复杂、一次投资大，工作环境差，运维要求高，三联箱系统出水中SS和COD（化学需氧量）往往不能稳定达标排放。
目前，一种以高分子复合亲水聚合物药剂为核心处理药剂的一体化废水处理工艺，在某些电厂的脱硫废水处理回用项目中得到初步应用。本文将收集、整理的一体化废水处理工艺实例数据进行对比，分析采用该工艺处理前后，脱硫废水与外排清水中污染物含量变化、外排泥渣沉淀物成分以及药剂用量，判断新型脱硫废水处理工艺的实际处理效果，并通过与传统“三联箱”处理工艺的对比，分析其经济性，判断其推广应用价值。这样可以为相关技术人员选择火电厂废水处理工艺路线，实现废水达标排放或零排放提供借鉴和参考。
1、概述
某火电厂一期#1、#2（2×310MW）机组烟气脱硫采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺。电厂脱硫系统建设时未设计独立的脱硫废水处理系统，脱硫废水直接排放到灰渣缓冲池。目前，脱硫废水处理方式已不适应环保形势的要求，因此，电厂决定新建一套一体化脱硫废水处理系统。其废水来自石膏真空皮带机脱水系统的滤液水和石膏旋流器出水，经处理后的排水复用到干灰伴湿系统。根据脱硫系统水量分析，两台机组的脱硫废水设计值为15m3/h。该项目于2016年6月20日开工建设安装，历时半个月，7月5日建设完工并完成各项调试工作。
脱硫废水呈弱酸性，悬浮物高，含盐量高，脱硫废水的排放超标项目主要为SS、COD、硫化物。重金属除汞离子超标外，其他重金属如镉、铬、铅、镍等含量较低。废水一体化处理系统进水水质情况如表1所示。
脱硫废水一体化处理系统处理出水水质主要指标，需满足《火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标》（DL/T997-2006）中脱硫废水处理系统出口的污染物最高容许排放浓度的要求。水质化验表明，废水中SS、COD、硫化物、总汞含量超标，需重点处理。
2、工艺技术原理及方案
2.1 工艺原理
脱硫废水一体化处理系统是以高分子复合亲水聚合物药剂为核心的，并配套适应于火电厂相关实际需要的一种脱硫废水处理工艺及设备。它与重金属的结构和反应机理是将物理反应的吸附和化学反应的配位融为一体，并且其聚合物链上的自由电子对可与活性修饰基进行协同反应，使重金属沉淀变得非常稳定。该工艺具有用量少，絮凝速度快，受共存盐类、pH值及温度影响小，生成污泥量少，容易处理等优点。
2.2 工艺方案设计
废水一体化处理系统及其配套的高分子聚合物药剂，同步处理重金属及SS，同时去除硫化物及部分COD等污染物，再采用常规曝气和氧化还原工艺去除余下的COD、硫化物等污染物，整个处理过程只需加1种药剂，且为直接加入，不需配制成水剂。其工艺流程如图1所示。
废水旋流器顶流重力自留至缓冲调节池，进行曝气，再由调节池提升泵送入1级搅拌絮凝室。同时，高分子复合亲水聚合物药剂从反应池上部的干粉投药机投入并由搅拌机搅拌。药剂的投入量可以根据脱硫废水进水量及水质情况（如SS含量），通过给药机的变频投药装置自动调节，废水从1级搅拌絮凝室流进入2级搅拌絮凝室。2级搅拌絮凝室主要目的是对1级搅拌絮凝室反应效果的补充和促成较大矾花的形成。处理过的污水经过1～4级重力沉降室，水中的矾花会沉降下来，达标排放的清水从4级重力沉降室上部溢出。产生的底部污泥周期性地排出，并进行脱水处理。
脱硫废水一体化处理系统采用模块化设计，一个模块单元的废水处理能力约为15m3/h，设计水力停留时间为25～35min，同步完成凝聚、澄清、污泥浓缩的作用。
3、处理后回用水水质采样数据分析
3.1 取样指标范围
项目运行后，根据试验方案及现场实际，分别对以下进出水水质指标，如SS、COD、硫化物、总汞等进行对比检测分析。
3.2 水样测定
取样方法：水样在脱硫废水处理系统出口取样；依据FederalLawGazette-BGBLIp.l108，样品应在2h内采集完毕并混匀。可连续采样或者间隔采样。间隔采样时，至少等量采集5个样品，最小取样间隔不得小于5min。
分析方法：所有项目的分析按照GB8978中规定的方法进行，即SS含量采用重量法、COD采用重铬酸钾法、重金属离子采用分光光度法；采集的分析水样应按照DL/T938的要求保存。
3.3 水质数据分析
项目运行后，根据试验方案、现场实际情况，以及试验相关单位的具体要求，分别对以下一体化处理系统进、出水水质指标，包括SS、COD、硫化物、总汞含量进行对比检测分析。其检测结果情况分类汇总如表2所示。
将上述处理前后污染物数据绘制成趋势曲线，如图2、图3、图4和图5所示。
由图2数据分析可知，进水悬浮物平均含量在3800～31800mg/L，经处理后，出水悬浮物含量≤19.38mg/L，远低于DL/T997-2006标准中规定的要求范围，去除率达到99.9%。
由图3数据分析可知，进水COD含量在≤220mg/L情况下，处理后出水COD含量可降至70mg/L，远低于DL/T997-2006标准中规定的COD含量≤150mg/L要求范围。
由图4数据分析可知，进水中的硫化物含量平均去除率为93.5%，达到预期效果，出水中的硫化物指标符合DL/T997-2006标准中规定的硫化物含量≤1.0mg/L的排放标准。
由图5数据分析可知，进水中的总汞含量平均去除率为63.7%，出水中的总汞指标符合DL/T997-2006标准中规定的汞含量≤0.05mg/L的排放标准。
3.4 絮凝沉淀物（泥渣）的成分分析
絮凝沉淀物经抽滤（中速滤纸，抽滤压力-0.054～-0.050MPa，抽滤时间1.5～2.0min，直至无水滴产生）形成泥渣，对试验期间泥渣成分检测分析结果如下。
过滤泥饼（渣）中，平均水分含量为38.63%，剔除水分后，泥渣中组成石膏的钙基、硫酸根成分约占渣中总质量的88.86%。由于在处理过程中，无需采用石灰浆液（Ca（OH）2）和HCl对废水pH值进行调制中和，相对于“三联箱”处理工艺（须将pH值调节至9.0～9.5），处理后的清水中钙离子（Ca2+）及氯离子（Cl-）明显降低。据估算，钙离子的浓度可减少2200mg/L（使用石灰水将pH值调节至9.5时，需加入5%石灰水80L/m3），每天废水总量减少20ｔ。
3.5 出水中污染物浓度达标情况
该项目中脱硫废水中SS、COD、硫化物、总汞超标严重，经一体化处理系统处理后，其在出水中最高浓度与《火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标》（DL/T997-2006）对比如表6所示。
从表6可以看出，在一个月试验期间，虽然脱硫废水水质及水量有一定的波动（SS浓度的波动幅度最大，达到3800～31800mg/L），经一体化处理系统处理后，脱硫废水中的SS、COD、硫化物、总汞的浓度在出水中显著下降，并远优于《火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标》（DL/T997-2006）中的排放标准，实现脱硫废水长期、稳定的达标排放，并为废水零排放的深度处理创造了条件。
4、与传统“三联箱”处理工艺的对比分析
4.1 优点
通过该脱硫废水一体化项目的工程实施与试运分析，相对于传统“三联箱”处理工艺，脱硫废水一体化处理工艺具有如下优点。
4.1.1 工艺流程短，现场操作简单
脱硫废水一体化处理工艺只需要加一种干粉药剂（经统计，试验项目中药剂吨水单位消耗量为0.452kg/t），大幅简化了加药系统和处理工艺流程，操作简单，易于掌握。
4.1.2 结构紧凑，适应能力强，处理效率高
脱硫废水一体化处理工艺采用了一体化的模块式设计，可以方便组合，满足不同装机容量火电机组对脱硫废水处理能力的要求。
4.1.3 项目占地面积小，基建投资较小
相对于相同处理能力下的“三联箱”系统，脱硫废水一体化处理工艺极大地降低占地面积，节省投资成本，缩减建设周期。
4.1.4 可方便地实现远程自动控制
由于废水一体化处理工艺的集成化、模块化设计，加药系统简单，从而较容易实现远程自动启停、监控、调节与故障判断分析，便于火电厂脱硫DCS系统集中控制。
4.1.5 相较于“三联箱”工艺，减少了渣浆量
作为废水零排放的预处理工艺，脱硫废水一体化处理工艺可减轻除盐系统的负载，节约处理成本。
4.2 不足
脱硫废水一体化处理工艺存在以下问题：所需药剂必须事先根据收集废水污染物成分数据进行配比试验，再根据最佳的处理效果确定药剂配方，故药剂的适应能力有一定局限。当电厂补充水及煤种变化较大时，需要适当调整药剂配方。
总之，通过项目实施与试运结果分析可知，相较于传统“三联箱”处理工艺，脱硫废水一体化处理系统具有工艺流程简单、建设工期短、设备可靠性好、处理效率高和便于实现自动控制的优点。
5、结论
电厂脱硫废水采用废水一体化处理系统处理后，各污染物排放均达到甚至优于《火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标》（DL/T997-2006标准）的规定。由于本项目脱硫废水中原有重金属离子含量偏低，经处理后汞离子去除效果明显，其他重金属离子含量变化不明显，但已符合相关排放标准，故未对药剂成分作进一步调整。因此，人们可以运用脱硫废水一体化处理工艺替代“三联箱”，并将其作为废水零排放的预处理工艺，该系统可靠性、处理成本有明显优势，应用前景光明。（来源：湖南大唐节能科技有限公司）
