西安熱工院四問火電廠廢水處理

水處理網(wǎng)訊:自然資源是人類寶貴的財(cái)富，伴隨著城市的發(fā)展，過度開發(fā)使得自然資源存量開始“預(yù)警”， 水資源就是其中之一。為了能夠循環(huán)利用被污染的水資源，廢水處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。廢水處理， 顧名思義就是利用物理、化學(xué)和生物的方法對(duì)廢水進(jìn)行處理，使廢水凈化，減少污染，以達(dá)到廢 水回收、復(fù)用的目的。本期雜志就帶領(lǐng)讀者通過“四問”讀懂與你我息息相關(guān)的廢水處理。

Q1 火電廠廢水如何處理？

火電企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水種類多，水質(zhì)差異大，主要有循環(huán)水排污水、 脫硫廢水和其他廢水。下面我們一起看看，這些廢水都是怎樣處理的。

循環(huán)水排污水

循環(huán)水系統(tǒng)是火電廠取用排水水量最大的系統(tǒng)， 是廢水處理的重點(diǎn)。在加強(qiáng)循環(huán)水補(bǔ)充水預(yù)處理及 水穩(wěn)劑性能優(yōu)選基礎(chǔ)上，從源頭減少循環(huán)水排污水 量，排污水可梯級(jí)利用作為脫硫、輸煤、除渣等系統(tǒng)用水。

脫硫廢水

脫硫廢水懸浮物、鎂離子、氯離子和含鹽量濃 度高，且含有一定的重金屬，是廢水治理的難點(diǎn)。經(jīng) 三聯(lián)箱處理后滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，如環(huán)保進(jìn)一步要求廢水 零排放，通常的處理工藝路線為濃縮減量→固化。

其他廢水

其他廢水主要包括生活污水及工業(yè)廢水和 含煤廢水等其他生產(chǎn)廢水。 生活污水：經(jīng)生物處理、過濾、消毒后可 作為循環(huán)水補(bǔ)充水或綠化用水。 工業(yè)廢水：應(yīng)以“分類收集、分質(zhì)回用” 為原則，低鹽廢水收集后處理回用，高鹽廢水 可作為脫硫工藝用水或與脫硫廢水合并處理。 含煤廢水：懸浮物、色度高，水質(zhì)特殊， 應(yīng)單獨(dú)處理后在本系統(tǒng)循環(huán)利用。

Q2 華能掌握哪些先進(jìn)技術(shù)？

華能老牌科技企業(yè)——西安熱工院，擁有各項(xiàng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的廢水處理技術(shù)，在廢水處理界 可以說是無(wú)人能望其項(xiàng)背。華能在火電廠廢水治理方面形成了以專利、國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組成的技術(shù)體系， 在火電廠廢水減量、循環(huán)水處理及末端廢水零排放技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)上，西安熱工院均發(fā)揮了重要的行業(yè)技術(shù)引領(lǐng)作用。讓我們一睹這些領(lǐng)先技術(shù)的風(fēng)采，看看它們都運(yùn)用在哪些方面吧。

廢水減量運(yùn)用技術(shù)

1.水平衡優(yōu)化節(jié)水技術(shù)

該技術(shù)在查清火電廠的用水水平，分析火力發(fā)電 廠水量分配、消耗及排放之間平衡關(guān)系的基礎(chǔ)上，按 分類回收、分質(zhì)回用，梯級(jí)利用、循環(huán)利用的原則， 對(duì)水平衡進(jìn)行優(yōu)化，提高用水效率，降低單位發(fā)電量 取水量，為電廠節(jié)取水、減排水、回收廢水提供了可 靠的技術(shù)支持。近年來(lái)，該技術(shù)已完成數(shù)百家電廠水 平衡試驗(yàn)項(xiàng)目，得到電廠的高度好評(píng)。該研究成果運(yùn) 用于編制電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)，獲得華能科技進(jìn)步獎(jiǎng)1項(xiàng)。

2. 凝結(jié)水精處理混床布水關(guān)鍵技術(shù)

機(jī)組啟動(dòng)期間，凝結(jié)水流量經(jīng)常會(huì)突然增大產(chǎn)生 水錘，造成高速混床多孔板擰水帽式布水裝置變形和 損壞，導(dǎo)致出水水質(zhì)惡化和運(yùn)行周期大幅度縮短。針對(duì)此問題，西安熱工院開發(fā)了專利產(chǎn)品：雙層多孔板 式布水裝置，徹底解決了這一問題，使周期制水量增 加 30% ～ 80%，顯著降低了再生次數(shù)，從而減少了酸 堿耗量和廢水量。該技術(shù)已于 2019 年 7 月經(jīng)中國(guó)電機(jī) 工程學(xué)會(huì)鑒定為“國(guó)際領(lǐng)先技術(shù)”，已成功應(yīng)用于國(guó) 內(nèi) 26 家電廠 121 臺(tái)機(jī)組。

3. 基于樹脂圖像智能識(shí)別的凝結(jié)水精處理關(guān)鍵技術(shù)

西安熱工院首次提出混床樹脂體外分離輸送過程 智能監(jiān)測(cè)控制方法，解決了樹脂界面自動(dòng)識(shí)別的難題， 在樹脂顏色發(fā)生變化后仍然準(zhǔn)確識(shí)別，并且提出了在 不改造分離塔的前提下改變陽(yáng)陰樹脂比例的新工藝， 可使混床周期制水量提高 30% 以上，大幅度降低了 酸堿用量和廢水排放量，使出水水質(zhì)達(dá)到國(guó)際最好水平，避免了汽輪機(jī)的腐蝕、結(jié)垢和積鹽問題。該技術(shù)已于 2018 年 11 月經(jīng)中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)鑒定為“國(guó) 際領(lǐng)先技術(shù)”，并成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi) 20 多家電廠 40 多臺(tái)機(jī)組。

4. 發(fā)電廠液態(tài)加氧技術(shù)

該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了將極難溶于水的氧氣在線、連續(xù)、 穩(wěn)定溶解于除鹽水中，并革新了加氧工藝的適應(yīng)范圍， 提高了加氧系統(tǒng)的控制精度，消除了傳統(tǒng)加氧工藝的 安全隱患，奠定了加氧工藝大規(guī)模安全應(yīng)用的技術(shù)基 礎(chǔ)；能夠有效抑制鍋爐流動(dòng)加速腐蝕、顯著降低鍋爐 結(jié)垢速率、大幅提高凝結(jié)水精處理運(yùn)行周期，帶來(lái)可 觀的節(jié)能減排效益和安全效益。該技術(shù)已于 2019 年 5月經(jīng)中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)鑒定為“填補(bǔ)國(guó)內(nèi)外加氧技術(shù) 領(lǐng)域空白”、“國(guó)際領(lǐng)先技術(shù)”，該產(chǎn)品已成功應(yīng)用 于國(guó)內(nèi)外 30 多家電廠 60 多臺(tái)機(jī)組。 5. 膜法水處理系統(tǒng)運(yùn)行故障診斷技術(shù) 該技術(shù)通過掃描電鏡、能譜分析、X 射線衍射等 先進(jìn)分析手段，能夠快速、準(zhǔn)確地確定系統(tǒng)故障原因， 并根據(jù)污堵物質(zhì)的定性和定量分析結(jié)果，通過實(shí)驗(yàn)室 動(dòng)態(tài)模擬提出相應(yīng)的解決方案，可快速、有效地解決 膜系統(tǒng)存在的故障，恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行性能。目前，已指導(dǎo)國(guó)內(nèi)多家電廠進(jìn)行膜系統(tǒng)更換。此外，在反滲透、 超濾、EDI 全膜水處理系統(tǒng)的應(yīng)用方面首次制定了三項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、一項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

循環(huán)水處理運(yùn)用技術(shù)

1.慢速脫碳處理工藝

慢速脫碳處理工藝源自中德合作項(xiàng)目，主要用于 處理高碳酸鹽硬度、高濁度的地表水，中水以及作為循 環(huán)水排污水系統(tǒng)的預(yù)處理系統(tǒng)。該工藝耐沖擊負(fù)荷能 力強(qiáng)、混凝反應(yīng)效果好、出水濁度低，其運(yùn)行控制理 念在同類絮凝澄清系統(tǒng)中具有普遍可適用性。該研究 成果獲得華能科技進(jìn)步獎(jiǎng)，已在國(guó)內(nèi)多家火電廠應(yīng)用。

2. 循環(huán)水高濃縮倍率控制技術(shù)

該技術(shù)是通過循環(huán)水補(bǔ)充水處理、循環(huán)水旁流處理、 循環(huán)水藥劑性能優(yōu)選等技術(shù)措施的有機(jī)結(jié)合，將濃縮倍 率由常規(guī)的 3 ～ 5 倍提高至 7 倍以上，安全、穩(wěn)定運(yùn)行 的循環(huán)水控制技術(shù)，可經(jīng)濟(jì)化實(shí)現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)深度節(jié)水 減排。近年來(lái)已指導(dǎo)完成數(shù)家電廠循環(huán)水高濃縮倍率控制技術(shù)方案設(shè)計(jì)，并獲得華能科技進(jìn)步獎(jiǎng) 1 項(xiàng)。

3. 循環(huán)水排污水深度處理技術(shù)

該技術(shù)采用“雙堿法軟化—過濾—反滲透”工藝， “石灰 / 氫氧化鈉—碳酸鈉”雙堿法高效澄清池作為軟 化澄清處理單元，通過反應(yīng)沉淀，去除鈣離子、鎂離 子和硅酸鹽等結(jié)垢性離子，以及懸浮物和膠體；再依 次經(jīng)過高效纖維過濾器和超濾裝置進(jìn)行精細(xì)化過濾， 進(jìn)一步去除微細(xì)顆粒物；出水進(jìn)入反滲透脫鹽，反滲 透產(chǎn)水回用優(yōu)先作為鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)水源，剩余的可 作為工業(yè)水回用，反滲透濃水作為脫硫工藝補(bǔ)水水源。 該工藝大大節(jié)約了新鮮水的取水量，在西安熱工院已經(jīng)投運(yùn)的循環(huán)水排污水深度處理項(xiàng)目中均達(dá)到了預(yù)期 的處理效果，為電廠創(chuàng)造了實(shí)際的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益。

末端廢水零排放運(yùn)用技術(shù)

1. 濱海電廠高鹽廢水資源化利用技術(shù)

濱海電廠（指的是沿海直流冷卻電廠，不是特定 的一個(gè)廠，該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于華能玉環(huán)電廠）高鹽廢水 主要為脫硫廢水及精處理再生廢水，西安熱工院采用 兩級(jí)納濾—兩級(jí)反滲透—電解和加碳固氨—反滲透— 氨回收—電解技術(shù)分別對(duì)脫硫廢水、精處理再生廢水 進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)了濱海電廠高鹽廢水低成本、資源化 回用及零排放。該技術(shù)與蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)相比，投資可 降低 80% 以上，運(yùn)行成本降低 90% 以上。2018 年 6 月經(jīng)中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)鑒定，該技術(shù)為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，總體技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

2. 旁路煙氣蒸發(fā)技術(shù)

脫硫廢水旁路煙氣蒸發(fā)技術(shù)采用高溫?zé)煔猓?50 攝氏度）對(duì)高鹽末端廢水進(jìn)行固化處置，是西安熱工院在國(guó)內(nèi)首次提出的、 具有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的末端廢水固化技 術(shù)。該技術(shù)自 2015 年開始研發(fā)，通過小試、 中試、示范工程三個(gè)階段進(jìn)行驗(yàn)證，并于 2018 年在黃臺(tái)電廠建成脫硫廢水旁路煙氣 蒸發(fā)科技示范工程。2019 年 5 月經(jīng)中國(guó)電 機(jī)工程學(xué)會(huì)鑒定，整體技術(shù)性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

2. 旁路煙氣蒸發(fā)技術(shù) 脫硫廢水旁路煙氣蒸發(fā)技術(shù)采用高溫 煙氣（350 攝氏度）對(duì)高鹽末端廢水進(jìn)行固 化處置，是西安熱工院在國(guó)內(nèi)首次提出的、 具有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的末端廢水固化技 術(shù)。該技術(shù)自 2015 年開始研發(fā)，通過小試、 中試、示范工程三個(gè)階段進(jìn)行驗(yàn)證，并于 2018 年在黃臺(tái)電廠建成脫硫廢水旁路煙氣 蒸發(fā)科技示范工程。2019 年 5 月經(jīng)中國(guó)電 機(jī)工程學(xué)會(huì)鑒定，整體技術(shù)性能指標(biāo)達(dá)到 國(guó)際領(lǐng)先水平。

Q3 廢水處理在華能有哪些示范項(xiàng)目？

黃臺(tái)電廠脫硫廢水旁路煙氣蒸發(fā)示范工程

脫硫廢水是火電廠治理難度最大的廢水，也是治理難度最大的工業(yè)廢水之一，傳統(tǒng)上多采用蒸發(fā)、結(jié)晶等工藝實(shí)現(xiàn)零排放（零液體排放），存在化學(xué)藥劑 投加量大、投資費(fèi)用高、蒸干后鹽分難以處置等問題。 為此，西安熱工院首創(chuàng)性地提出將脫硫廢水噴成霧狀后，抽取少量 300 ～ 350 攝氏度的高溫?zé)煔馐怪舾?的新型零排放工藝路線，并持續(xù)研發(fā)攻關(guān)，在黃臺(tái)電廠順利建成示范工程。 該示范工程是集團(tuán)公司首套利用空預(yù)器前高溫 煙氣蒸發(fā)干燥脫硫廢水的零排放工程，脫硫廢水噴成 細(xì)霧狀后在高溫?zé)煔庵斜谎杆僬舾?，鹽分則進(jìn)入粉煤 灰中，無(wú)固體廢棄物產(chǎn)生，具有綠色、節(jié)能、環(huán)保等 諸多優(yōu)點(diǎn)，示范效應(yīng)良好；同時(shí)，該工程也是國(guó)內(nèi)唯 一一臺(tái)在同一個(gè)機(jī)組上設(shè)置了氣流式霧化和高速旋轉(zhuǎn) 霧化兩種不同霧化方式的熱煙氣蒸發(fā)系統(tǒng)，為后續(xù)深入研究對(duì)比兩種霧化方式提供了先進(jìn)技術(shù)平臺(tái)。 該技術(shù)突破了當(dāng)前電力行業(yè)高鹽、高污染廢水處 理的技術(shù)瓶頸，經(jīng)中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)組織專家鑒定， 整套技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化后， 可大幅度提高中國(guó)工業(yè)廢水治理水平。

烏海熱電廠循環(huán)水排污水深度處理示范工程

烏海熱電廠循環(huán)水排污水深度處理示范工程為該廠零排放規(guī)劃的前期工程，設(shè)計(jì)循環(huán)水排污水深度處 理系統(tǒng)采用雙堿法軟化高效澄清池 + 纖維過濾器 + 浸 沒式超濾 + 反滲透工藝，處理水量為 300 立方米 / 小時(shí)。 系統(tǒng)產(chǎn)水作為循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)水，部分去化學(xué)制水車間 作為鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)水源；預(yù)處理高效澄清池排污輸 送至原中水系統(tǒng)板框壓濾機(jī)進(jìn)行脫水處理。 該項(xiàng)目建設(shè)之初已經(jīng)考慮為無(wú)人值守。高效澄清池可根據(jù)進(jìn)水流量自動(dòng)調(diào)節(jié)加藥量及實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排泥；高效過濾器 和超濾系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)反洗運(yùn)行；反滲透裝置加藥量可根據(jù) 系統(tǒng)進(jìn)水流量自動(dòng)調(diào)節(jié)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)定期自動(dòng)或半自動(dòng)清洗；同時(shí)各水泵和水箱液位設(shè)置了必要的連鎖控制，確保系 統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。系統(tǒng)建成后達(dá)到設(shè)計(jì)出力及設(shè)計(jì)水質(zhì)要 求，運(yùn)行穩(wěn)定性高，為后續(xù)零排放工程做好前期準(zhǔn)備。

Q4 放眼全球，廢水處理還有哪些先進(jìn)技術(shù)？

正滲透

正滲透是一個(gè)利用溶液間的滲透壓差為推動(dòng)力、 自發(fā)性滲透驅(qū)動(dòng)的新型膜分離過程，因不需要施加壓 力，在水處理領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，是目前水處理最 前沿技術(shù)之一，可應(yīng)用于濃鹽水處理及零排放系統(tǒng)， 可有效降低能耗和運(yùn)行費(fèi)用。 正滲透膜通常由活化層和支撐層組成，當(dāng)原水流 過活化層一側(cè)，滲透壓遠(yuǎn)高于原水的汲取液同時(shí)流過 正滲透膜的支撐層一側(cè)，水分子自發(fā)由原水側(cè)向汲取 液側(cè)不斷流動(dòng)，由于正滲透膜對(duì)原水中的鹽分和其他 污染物具有截留作用，因此原水中的溶質(zhì)被濃縮，同 時(shí)汲取液則被透過正滲透膜的水分子稀釋。 為解決汲取液循環(huán)回收利用的難題，美國(guó)哈佛大學(xué)率先提出了氨—二氧化碳汲取液體系，氨和二氧 化碳混合氣體在水中具有很高的溶解度，形成的汲 取液可以產(chǎn)生巨大的滲透壓驅(qū)動(dòng)力使得水分子滲透過 膜，可使高含鹽量原水的總?cè)芙庑怨腆w（TDS）高達(dá) 200,000 毫克 / 升。稀釋后的汲取液可以通過加熱蒸發(fā) 分解其中的溶質(zhì)而得到循環(huán)利用，與克服水的蒸發(fā)潛 熱相比較，汲取液中溶質(zhì)熱分解所需的能量更低。分 解后氨和二氧化碳?xì)怏w通過冷凝回收再溶解到汲取液 中進(jìn)行重復(fù)使用，除去了溶解氨和二氧化碳以后的水 即為比較純凈的產(chǎn)水。 目前，正滲透技術(shù)已應(yīng)用于美國(guó) Permian Basin 頁(yè)巖氣 廢水處理、國(guó)內(nèi)長(zhǎng)興和王曲電廠脫硫廢水零排放等項(xiàng)目。

雙極膜電滲析

雙極膜是一種新型離子交換復(fù)合膜，它通常由陽(yáng) 離子交換層和陰離子交換層復(fù)合而成，不同電荷密度、 厚度和性能的膜材料在不同的復(fù)合條件下，可制成不同 性能和用途的雙極膜。雙極膜電滲析（bipolar membrane electrodialysis，BMED）是在水解離和普通的電滲析原理 基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它是以雙極膜代替普通電滲析的部 分陰、陽(yáng)膜或者在普通電滲析的陰、陽(yáng)膜之間加上雙極 膜構(gòu)成的。

BMED 技術(shù)在工業(yè)高含鹽廢水領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的 潛力和優(yōu)勢(shì)，但關(guān)于 BMED 資源化處理高含鹽廢水的 工業(yè)化應(yīng)用尚未有報(bào)道，研究多停留在實(shí)驗(yàn)室小試或 中試階段。目前，BMED 技術(shù)普及的最大經(jīng)濟(jì)障礙在于 投資成本昂貴。 全球范圍內(nèi)擁有雙極膜電滲析專利技術(shù)的企業(yè) 不多，主要的 4 家企業(yè)是蘇伊士環(huán)境集團(tuán)、日本的 Astom、法國(guó)的 Eurodia、以及捷克的 Mega 公司。