某電廠2X300MW燃煤機組廢水處理回用及零排放技術(shù)方案

文_丁朝輝 大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司

1 某電廠廢水概況

經(jīng)過對某電廠2×300MW燃煤機組的考察，對電廠廢水初步分析可以分為兩大類水，即：一普通廢水，經(jīng)過成熟處理工藝，絮凝、沉淀、中和和壓濾等工藝，達(dá)到電廠廢水綜合利用；二含高鹽廢水，即部分酸堿再生水、循環(huán)外排廢水（含鹽量5000mg/L以上）和脫硫廢水（20000mg/L左右），這部分廢水含鹽成分較高，按照國家最新環(huán)保要求，必須達(dá)到除鹽零排放要求。

2 零排放處理技術(shù)

2.1 方案介紹與比選

2.1.1 混鹽工藝

主要工藝路線為預(yù)處理+減量化+蒸發(fā)結(jié)晶。此工藝主要優(yōu)點是系統(tǒng)相對簡單，處理步驟少，運行容易控制，設(shè)備投資一般，運行費用一般；缺點是產(chǎn)生大量固體雜鹽廢物，處置費用高昂。該方案主要用于早期零排放項目。

2.1.2 煙道噴霧工藝

主要工藝路線為預(yù)處理+減量化+煙道噴霧干燥。此工藝主要優(yōu)點是投資成本和運行成本相對較低，容易控制；缺點是高濃度雜鹽濃縮液直接噴煙道會對煙道產(chǎn)生結(jié)垢、污堵、腐蝕等不良影響，長期運行后的各方面影響評價還有待考察。

2.1.3 結(jié)晶鹽分鹽提純零排放工藝

目前國內(nèi)脫硫廢水主流工藝為分鹽提純工藝，采用納濾膜進(jìn)行鹽份分離，反滲透膜進(jìn)行減量化及水資源回收，最后蒸發(fā)結(jié)晶。此方案可做到真正的零排放，系統(tǒng)中除干污泥外，沒有其它廢棄物排出；結(jié)晶出的氯化鈉可作為產(chǎn)品出售，大大降低廢物處置費用，同時還彌補一部分運行成本。

根據(jù)本項目的情況，我們推薦選擇結(jié)晶鹽分鹽提純零排放工藝以達(dá)到脫硫廢水資源化、減量化處理目的。

2.2 結(jié)晶鹽分鹽提純零排放工藝流程說明

2.2.1 預(yù)處理單元

2.2.1.1 反應(yīng)沉淀池

反應(yīng)沉淀池的目的主要是降低Ca2+、Mg2+、SiO2、懸浮物等的濃度，減輕其對蒸發(fā)單元的影響，并且去除部分SO42-離子保證納濾單元進(jìn)水水質(zhì)穩(wěn)定。 本項目反應(yīng)沉淀池投加石灰乳、碳酸鈉、PAC、PAM等藥劑以保證去除效果。反應(yīng)中生成的大量CaCO3、Mg(OH)2、CaSO4等沉淀在PAC和PAM的作用下，在沉淀區(qū)進(jìn)行固液分離，形成污泥排出系統(tǒng)。排泥進(jìn)入污泥收集池，污泥壓濾后外運，上清液進(jìn)入管式微濾膜。設(shè)計反應(yīng)沉淀池一座，反應(yīng)區(qū)設(shè)計流量為35m3/h，沉淀區(qū)為130m3/h。

2.2.1.2 管式微濾膜

管式膜的結(jié)構(gòu)是膜被澆鑄在多孔材料管的內(nèi)部。含被過濾物質(zhì)（固體）的水流透過膜后，再透過多孔支撐材料，進(jìn)入產(chǎn)水側(cè)（水被凈化）。被膜截留的固體顆粒在水流的推動下，不會停留在膜的表面，而是在膜表面起到一定的沖刷作用，避免污染物在膜表面停留。反應(yīng)沉淀池里的上清液通過泵提升進(jìn)入管式微濾系統(tǒng)，在壓力和速度的驅(qū)使下，廢水通過管式微濾膜以大流量錯流過濾的方式，使懸浮固體物質(zhì)與液體分離。在每一個膜組列中，廢水經(jīng)泵抽送經(jīng)過膜管的流速很高，在膜表面形成平行湍流，產(chǎn)生一個剪切作用，起到清洗膜的作用。

管式微濾單元主要由循環(huán)泵、管式微濾膜及膜架、清洗裝置、相關(guān)控制閥門及匹配管道組成。設(shè)計管式微濾膜2套，每套處理量為18m3/h。管式微濾膜出水進(jìn)入超濾水池，并在其中通過加酸調(diào)節(jié)pH值。

2.2.2 納濾單元

由于廢水中氯化鈉和硫酸鈉的含量很接近，單獨提取一種鹽都會造成很大損失，并且增加雜鹽處理量，因此考慮采用納濾分離手段將氯化鈉和硫酸鈉分開，達(dá)到分鹽的目的。

納濾膜本質(zhì)上是一種寬松反滲透膜，由于特殊的膜材料，使其對一價離子具有很高的透過性（NaCl在透過膜后損失很小），而對二價離子具有很高的截留能力（硫酸根幾乎被全部截留）。經(jīng)過納濾后，淡水側(cè)鹽分以氯化鈉為主（含量可達(dá)97%以上），只有極少量的硫酸鈉，濃水側(cè)以硫酸鈉為主，含有部分氯化鈉。

納濾膜共有兩套，每套處理量為18m3/h，其中淡水側(cè)產(chǎn)水為13m3/h，進(jìn)入氯化鈉水箱；濃水側(cè)濃水為5m3/h，回流至反應(yīng)沉淀池原水入口處。

2.2.3 海水反滲透單元

反滲透設(shè)施產(chǎn)水的關(guān)鍵條件有兩個：一是一個有選擇性的膜，我們稱之為半透膜；二是一定的壓力。

在水中多種雜質(zhì)中，溶解性鹽類是最難清除的。因此，經(jīng)常根據(jù)除鹽率的高低來確定反滲透的凈水效果。反滲透除鹽率的高低主要決定于反滲透半透膜的選擇性。

本項目NF淡水側(cè)產(chǎn)水主要以氯化鈉為主，TDS在10000mg/L左右，利用海水反滲透膜進(jìn)一步濃縮減量。本項目針對水質(zhì)特點選用優(yōu)質(zhì)的抗污染海水反滲透膜，具有膜表面平滑、抗污染能力強等眾多優(yōu)點，能夠確保產(chǎn)水水質(zhì)達(dá)到既定標(biāo)準(zhǔn)排放并長期穩(wěn)定運行。

設(shè)計氯化鈉SWRO裝置1套，每套處理量為25m3/h，產(chǎn)水量為17.5m3/h，濃水為7.5m3/h，排列方式一級兩段。產(chǎn)水進(jìn)入反滲透水箱。

2.2.4 DTRO單元

DT膜技術(shù)即碟管式膜技術(shù)，是一種專利型膜分離設(shè)備。碟管式膜組件具有專利的流道設(shè)計形式，采用開放式流道，料液通過入口進(jìn)入壓力容器中，從導(dǎo)流盤與外殼之間的通道流到組件的另一端。在另一端法蘭處，料液通過8個通道進(jìn)入導(dǎo)流盤中。被處理的液體以最短的距離快速流經(jīng)過濾膜，然后180。逆轉(zhuǎn)到另一膜面，再從導(dǎo)流盤中心的槽口流入到下一個導(dǎo)流盤，從而在膜表面形成由導(dǎo)流盤圓周到圓中心，再到圓周，再到圓中心的雙”S”形路線。濃縮液最后從進(jìn)料端法蘭處流出。DT組件兩導(dǎo)流盤之間的距離為4mm，導(dǎo)流盤表面有一定方式排列的凸點。這種特殊的水力學(xué)設(shè)計使處理液在壓力作用下流經(jīng)濾膜表面，遇凸點碰撞時形成湍流，增加透過速率和自清洗功能，從而有效地避免了膜堵塞和濃度極化現(xiàn)象，成功地延長了膜片的使用壽命。清洗時也容易將膜片上的積垢洗凈，保證碟管式膜組適用于處理高渾濁度和高含砂系數(shù)的廢水，適應(yīng)更惡劣的進(jìn)水條件。

2.2.5 STRO單元

STRO是一種可靠滲透的分離方法。滲透現(xiàn)象描述的是半透膜兩側(cè)低濃度溶液和高濃度溶液相互傳遞的一種現(xiàn)象。膜允許水分子通過而截留了鹽和水中的其它組分。半透膜允許水分子從低濃度側(cè)擴散到高濃度側(cè)，直到兩側(cè)達(dá)到相同的鹽濃度滲透平衡。在反滲透過程中壓力作用于濃水側(cè)促使水分子通過半透膜。大部分的溶解鹽、有機物、細(xì)菌和固體懸浮物等不能透過膜隨系統(tǒng)濃縮液一起排出。所得產(chǎn)水無需進(jìn)一步處理就可使用。

2.2.6 污泥處理單元

反應(yīng)沉淀池排泥通過污泥泵輸送至污泥收集池，在污泥收集池中進(jìn)行調(diào)質(zhì)濃縮后，送入壓濾機壓濾外運。

2.2.7 輔助加藥單元

輔助加藥單元主要包括以下裝置：反滲透清洗裝置、DTRO/STRO清洗裝置、石灰乳投加裝置、碳酸鈉投加裝置、鹽酸加藥裝置、氫氧化鈉加藥裝置、助凝劑加藥裝置、混凝劑加藥裝置、次氯酸鈉加藥裝置、阻垢劑加藥裝置、還原劑加藥裝置等。

2.2.8 蒸發(fā)結(jié)晶單元MVC+MVR（機械蒸汽再壓縮）

本項目采用一套”MVC+MVR”蒸發(fā)結(jié)晶單元對DTRO產(chǎn)生的濃鹽水進(jìn)行處理，處理量為3m3/h（NaCl），經(jīng)高倍濃縮后進(jìn)行分鹽結(jié)晶，回收高品質(zhì)凝水的同時獲得滿足工業(yè)鹽標(biāo)準(zhǔn)的NaCl。

經(jīng)預(yù)熱后濃鹽水進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，在加熱器內(nèi)換熱升溫，達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計的閃蒸溫度。循環(huán)液進(jìn)入結(jié)晶器內(nèi)，在液面完成閃蒸，二次蒸汽通過壓縮機升溫、升壓作為加熱蒸汽進(jìn)入換熱器殼側(cè)。凝水通過凝水罐完成收集，進(jìn)入預(yù)熱系統(tǒng)回收熱量。

3 結(jié)論

通過結(jié)晶鹽分鹽提純零排放工藝的介紹，得到以下結(jié)論：結(jié)晶鹽分鹽提純零排放工藝作為一種高效的廢水處理回用及零排放技術(shù)方案鹽脫除率可達(dá)92%。對結(jié)晶分離出的固體鹽進(jìn)行資源化利用，生產(chǎn)出可以滿足工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)的固體鹽產(chǎn)品，提高了經(jīng)濟效益，同時避免了高含鹽廢水污染環(huán)境和回收水資源。