火電廠廢水近零排放技術(shù)對比及建議

水處理網(wǎng)訊:摘要：通過對比火電廠廢水近零排放技術(shù)及工程實(shí)例，分析廢水實(shí)現(xiàn)近零排放技術(shù)路線，以及兩種蒸發(fā)結(jié)晶和兩種煙道蒸發(fā)工藝特點(diǎn)、進(jìn)水水質(zhì)要求、工程造價等，為火電廠滿足節(jié)水要求、提高廢水復(fù)用率、實(shí)現(xiàn)廢水近零排放提供參考。結(jié)果表明，高運(yùn)行費(fèi)的蒸發(fā)結(jié)晶與技術(shù)不成熟的煙道蒸發(fā)相比，兩者各有利弊，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)卣咭?、水質(zhì)情況和現(xiàn)場實(shí)際情況分析決定技術(shù)路線。

1 實(shí)現(xiàn)近零排放的關(guān)鍵

火電廠實(shí)現(xiàn)近零排放是將所有廢水重復(fù)利用后，形成終極廢水進(jìn)行處理，即脫硫廢水。火電廠廢水按照不同來源，主要分為生產(chǎn)廢水、生活污水以及冷卻水排水。其中，生產(chǎn)廢水包括化學(xué)再生廢水、脫硫廢水、含油廢水、含煤廢水、排泥廢水、除灰廢水及其他工業(yè)廢水。各類廢水經(jīng)過重復(fù)利用、梯度利用、回用等方式再次利用，最終形成高含鹽量的廢水，并經(jīng)脫硫裝置使用形成脫硫廢水(如循環(huán)水排水、各種膜法工藝形成的濃水等都可以作為脫硫工藝水)。因此，火電廠廢水實(shí)現(xiàn)近零排放的關(guān)鍵在于處理脫硫廢水。

2 脫硫廢水常規(guī)工藝

脫硫廢水成分復(fù)雜。具有高濁度、高鹽分、強(qiáng)腐蝕性及易結(jié)垢等特點(diǎn)。其中Cl離子濃度超過10000mg/l。pH為.5~6.5。含有大量亞硝酸鹽、懸浮物、重金屬離子等。由于水質(zhì)不同于其他的工業(yè)廢水。處理難度較大。必須對其進(jìn)行單獨(dú)處理。目前大多數(shù)老舊電廠采用化學(xué)沉淀法處理脫硫廢水。主要是通過氧化、中和、沉淀、絮凝等工藝去除脫硫廢水中的重金屬和懸浮物等污染[１]。化學(xué)沉淀法具有操作簡單、運(yùn)行費(fèi)用較低的優(yōu)點(diǎn)。但在實(shí)際運(yùn)行中存在較多問題。如出水中SS和COD指標(biāo)不達(dá)標(biāo)。此外。在污泥脫水處理中。也存在板框壓濾機(jī)故障率高、運(yùn)行維護(hù)困難等問題。雖然常規(guī)脫硫廢水處理工藝可以滿足達(dá)標(biāo)排放要求。但無法實(shí)現(xiàn)廢水近零排放。

3 脫硫廢水近零排放處理工藝

截止目前，火電廠脫硫廢水處理大致分為3類。

①經(jīng)常規(guī)處理后，達(dá)標(biāo)排放；

②經(jīng)常規(guī)處理后，進(jìn)行梯級復(fù)用，可用于撈渣機(jī)(部分電廠干除渣后已經(jīng)取消)、干灰拌濕和灰場噴灑，不對外排放；

③深度處理，實(shí)現(xiàn)近零排放:當(dāng)火電廠灰渣綜合利用程度較高，干灰渣和灰場不能容納全部脫硫廢水時，通過對脫硫廢水進(jìn)行深度處理，實(shí)現(xiàn)廢水不外排。

目前，主流的脫硫廢水深度處理工藝由３個模塊構(gòu)成，即預(yù)處理、濃縮和結(jié)晶。

3.1 預(yù)處理過程

預(yù)處理工程主要對脫硫廢水進(jìn)行軟化，降低后續(xù)工藝結(jié)垢風(fēng)險，可以去除懸浮物、重金屬和濁度，對脫硫廢水中有機(jī)物和氨氮去除效果較差，此過程對藥劑的依賴性較強(qiáng)，并隨著脫硫廢水水質(zhì)變化，藥劑投加量差異很大，對系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用產(chǎn)生直接影響。常用的軟化方法包括石灰軟化法、純堿軟化法和樹脂軟化法等，以及上述方法的組合處理工藝[２]。

3.2 濃縮過程

濃縮過程主要由過濾膜實(shí)現(xiàn)，經(jīng)過充分軟化處理的廢水，含鹽量約在30000mg/L~60000mg/L，通過濃縮處理后含鹽量提高到200000mg/L，回收約70％~90％的水。常用的過濾膜有微濾膜(MF)、超濾膜(UF)、納濾膜(NF)、反滲透膜(RO)和正滲透(FO)[３]。針對不同脫硫廢水的水質(zhì)特點(diǎn)，可用多種膜組合技術(shù)來實(shí)現(xiàn)廢水濃縮。

3.3 結(jié)晶過程

結(jié)晶過程也可稱為固化處理，是近零排放處理工藝的核心模塊，結(jié)晶過程所得鹽分的純度是由前序工藝(如，漢川項(xiàng)目采用分鹽膜將廢水中的氯化鈉和硫酸鈉進(jìn)行分離，便于后續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶獲得高純度的氯化鈉工業(yè)鹽)以及系統(tǒng)總體工藝設(shè)計決定。目前，國內(nèi)外結(jié)晶過程的主要工藝包括蒸發(fā)結(jié)晶、直接煙道蒸發(fā)、旁路煙道蒸發(fā)等。

3.3.1 蒸發(fā)結(jié)晶是廢水近零排放處理中常用的方法之一，其基本原理為:進(jìn)入蒸發(fā)器的廢水通過蒸汽或電熱器加熱至沸騰，廢水中的水分逐漸蒸發(fā)成水蒸汽，水蒸氣經(jīng)冷卻后重新凝結(jié)成水而重復(fù)利用，廢水中的溶解性固體被截留在蒸殘液中，隨著濃縮倍數(shù)的提高，最終以晶體形式析出。蒸發(fā)結(jié)晶可采用多效強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶MED工藝或蒸發(fā)機(jī)械再壓縮蒸發(fā)結(jié)晶MVR工藝技術(shù)兩種方案[４]。目前的河源電廠、恒益電廠、長興電廠、漢川電廠等實(shí)現(xiàn)了脫硫廢水的近零排放。

3.3.2 直接煙道蒸發(fā)是將脫硫系統(tǒng)排出的廢水漿液與加壓空氣混合后，廢水經(jīng)霧化噴入空預(yù)器與除塵器之間煙道內(nèi)，霧化液滴與高溫?zé)煔獬浞纸佑|，氣液兩相發(fā)生強(qiáng)烈熱交換后蒸發(fā)，煙氣溫度降低至酸露點(diǎn)以上。廢水蒸發(fā)后所析出的金屬鹽、懸浮物等物質(zhì)隨煙氣進(jìn)入后面的除塵系統(tǒng)中被脫除[５]。該工藝目前在臨汾電廠、濰坊、土右等電廠應(yīng)用。

3.3.3 旁路煙道蒸發(fā)是從空預(yù)器與SCR之間的煙道中引出少量煙氣，進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶器，利用高溫?zé)煔鈱馑杆僬舭l(fā)，廢水蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸氣和結(jié)晶鹽隨煙氣一起進(jìn)入除塵器，從而達(dá)到除鹽效果[６]。該技術(shù)已在萬方鋁業(yè)熱電廠投入使用。

4 廢水近零排放展望

從技術(shù)普遍實(shí)施難度看，現(xiàn)有的蒸發(fā)結(jié)晶工藝相對復(fù)雜，成本高，結(jié)晶后產(chǎn)生的混鹽作為固廢加以處理，達(dá)到可銷售工業(yè)鹽等級的不滿足《中華人民共和國鹽業(yè)管理?xiàng)l例》中第十七條“禁止利用鹽土、硝土和工業(yè)廢渣、廢液加工制鹽”規(guī)定.煙道氣蒸發(fā)等由于項(xiàng)目相對較少，技術(shù)成熟度有待于進(jìn)一步實(shí)踐驗(yàn)證。煙道氣蒸發(fā)后煙氣中的鹽含量將提高，“加重對環(huán)境質(zhì)量的影響”是否會成為輿論的關(guān)注有待觀察.從經(jīng)濟(jì)性看，脫硫廢水通過灰場噴淋、撈渣機(jī)、達(dá)標(biāo)排放等方式是目前最簡單經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方式，煙道氣蒸發(fā)相對較為經(jīng)濟(jì)，蒸發(fā)結(jié)晶工藝經(jīng)濟(jì)性相對較差，在目前火電普遍虧損的背景下難以實(shí)施。

綜上所述，高運(yùn)行費(fèi)的蒸發(fā)結(jié)晶與技術(shù)不成熟的煙道蒸發(fā)相比，兩者各有利弊，應(yīng)根據(jù)水質(zhì)情況分析決定技術(shù)路線，隨著低成本、低能耗、高去除率、綠色環(huán)保的脫硫廢水處理技術(shù)不斷開發(fā)，脫硫廢水處理技術(shù)將助成電廠實(shí)現(xiàn)近零排放，直到實(shí)現(xiàn)低成本廢水零排放。

[參考文獻(xiàn)]

[１]劉維平．燃煤電廠脫硫廢水處理技術(shù)研究與應(yīng)用進(jìn)展分析[J]．中國資源綜合利用，２０１８，(１１)．

[２]方緒才．脫硫廢水的零排放預(yù)處理[J]．化工設(shè)計通訊，２０１８，(１２)．

[３]楊躍傘，苑志華，張凈瑞，等．燃煤電廠脫硫廢水零排放技術(shù)研究進(jìn)展[J]．水處理技術(shù)，２０１７，(６)．

[４]李霞，張晗，涂安琪．火電廠脫硫廢水處理工藝的改進(jìn)和新工藝的探討[J]．內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，２０１８，(２３)．

[５]馬雙忱，柴峰，吳文龍，等．脫硫廢水煙道噴霧蒸發(fā)的數(shù)值模擬[J]．計算機(jī)與應(yīng)用化學(xué)，２０１６，(１)．

[６]張凈瑞，梁海山，鄭煜銘，等．基于旁路煙道蒸發(fā)的脫硫廢水零排放技術(shù)在火電廠的應(yīng)用[J]．環(huán)境工程，２０１７，３５(１０):５~９．