火電廠廢水零排放技術(shù)研究與應(yīng)用

趙玉龍 王志昆

摘要：火電廠作業(yè)是用水和排水的用量大戶，同時也是污染大戶。從環(huán)保角度出發(fā)，火電廠排水對受納水體的影響較大，雖然污染物的濃度不高，但由于其排放量大，使得排污總量比較大。目前，我國火力發(fā)電廠大多具備酸堿廢水、含油污水、生活污水處理的設(shè)施，加大了對廢水治理的力度?；痣姀S排水的pH值、懸浮物、氟污染是主要超標(biāo)項(xiàng)目，隨著大容量機(jī)組普遍采用電除塵器，灰場排水pH值的超標(biāo)近期內(nèi)會呈上升趨勢，因此還需高度重視。

關(guān)鍵詞：火電廠;廢水;零排放處理

火電廠作為當(dāng)前我國工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)中用水和廢水排放的大戶，在生產(chǎn)運(yùn)營過程中，深入貫徹節(jié)約發(fā)電用水的理念，提高循環(huán)水的利用效率，實(shí)現(xiàn)火電廠廢水的零排放，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、火電廠廢水的分類

（一）經(jīng)常性廢水

經(jīng)常性廢水是指原水經(jīng)過工業(yè)生產(chǎn)總體流程，需要連續(xù)或間斷性排放的廢水。具體包括化學(xué)除鹽裝置和凝結(jié)水精處理裝置產(chǎn)生的再生廢水。經(jīng)由這些裝置產(chǎn)生的廢水成分中通常含有少量的酸性和堿性物質(zhì)，一般只需要通過簡單的中和處理，就能夠使廢水達(dá)到國家制定排放標(biāo)準(zhǔn)即pH6～9。預(yù)處理系統(tǒng)中主要的廢水處理設(shè)備澄清器和過濾器等，排出的廢水多含有大量的懸浮物和泥沙，對這些廢水的處理可以通過凝聚、澄清等方式的處理就能夠達(dá)到排放要求。鍋爐、主廠房、取樣設(shè)備及化驗(yàn)室等空間產(chǎn)生的廢水，通常排出的也都是含有輕度污染物質(zhì)的廢水，可以根據(jù)電廠的實(shí)際應(yīng)用需求和用途來選擇合適的處理方式，有些水質(zhì)可以經(jīng)過處理實(shí)現(xiàn)回收利用，有些可以經(jīng)過上述方式一起收集。但是當(dāng)主廠房排出的污水中含有油類成分時，則必須經(jīng)過除油處理之后才能夠進(jìn)行進(jìn)一步的收集。

（二）非經(jīng)常性廢水

非經(jīng)常性廢水就是指在廢水處理機(jī)組進(jìn)行運(yùn)維檢修時，所不定期排出的廢水。具體包括鍋爐化學(xué)清洗廢液，空氣預(yù)熱器、除塵器、煙囪、鍋爐火側(cè)等產(chǎn)生的沖洗排水，鍋爐停爐濕保護(hù)后排出的廢水，凝汽器灌水查漏時排放的廢水等。這些廢水中一般含有大量且成分復(fù)雜的物質(zhì)，諸如COD、金屬成分等，在具體處理時難度較大，而且這些非經(jīng)常性水排出后，需要首先在貯存池中進(jìn)行妥善貯存，然后分步驟、分層次的開展污水處理工作。具體處理過程中需要用到的處理方法有氧化處理、pH值調(diào)整、凝聚、澄清、過濾等。

二、廢水零排放處理技術(shù)

（一）脫硫廢水預(yù)處理部分

脫硫廢水預(yù)處理部分主要是通過去除廢水中的固體懸浮物、鈣離子、鎂離子、重金屬離子等，達(dá)到避免對后續(xù)設(shè)備造成結(jié)垢和污堵的目的，預(yù)處理是進(jìn)行脫硫廢水零排放的基礎(chǔ)，目前，預(yù)處理主流技術(shù)是化學(xué)軟化+過濾，化學(xué)軟化包括石灰石—碳酸鈉軟化、氫氧化鈉—碳酸鈉軟化、石灰—煙道氣軟化等，其主要原理是通過添加石灰石—碳酸鈉或者氫氧化鈉—碳酸鈉與廢水中的鈣鎂離子進(jìn)行反應(yīng)沉淀，其中石灰—煙道氣軟化是利用煙氣中的二氧化碳來代替碳酸鈉與鈣鎂離子進(jìn)行反應(yīng)沉淀。過濾包括管式微濾、超濾、納濾等，其主要原理是通過過濾裝置進(jìn)一步降低脫硫廢水的濁度，從而提高脫硫廢水預(yù)處理的出水水質(zhì)。

（二）脫硫廢水濃縮減量部分

1.膜法濃縮

膜法濃縮根據(jù)原理的不同，又可以分為納濾膜、反滲透膜、正滲透膜和電滲析膜，其中較為成熟的膜濃縮工藝有海水反滲透、碟管反滲透、高壓正滲透、電滲析等，膜法濃縮優(yōu)點(diǎn)在于對水質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)、占地小、造價相對低、運(yùn)行維護(hù)簡單、業(yè)績較多;缺點(diǎn)是工藝鏈長、產(chǎn)水水質(zhì)因膜而異、需定期更換膜。

（1）海水反滲透（SWRO）。回收率一般達(dá)到40%～45%，SWRO最佳的進(jìn)水溶解性固體總量（TDS）約20g/L，濃水側(cè)最大TDS可以達(dá)到50g/L。經(jīng)過軟化處理后的脫硫廢水回收率可以適當(dāng)提高，按50%設(shè)計。

（2）碟管反滲透（DTRO）。一種特殊的反滲透形式，是專門用來處理高濃度污水的膜組件，其主要特點(diǎn)有：避免物理堵塞現(xiàn)象、最低程度的結(jié)垢和污染現(xiàn)象、濃縮倍數(shù)高。DTRO最佳的進(jìn)水TDS在40～60g/L，濃水側(cè)最大TDS可以達(dá)到100～120g/L，國內(nèi)電力行業(yè)應(yīng)用業(yè)績較多。

（3）高壓正滲透（FO）。利用半滲透膜和提取液，水分子通過半滲透膜在兩側(cè)滲透壓差的驅(qū)動下自發(fā)并且有選擇性地從高鹽水側(cè)擴(kuò)散進(jìn)入提取液側(cè)。專利提取液是由特定摩爾比的氨和二氧化碳?xì)怏w溶解在水中形成。由于氨和二氧化碳混合氣體在水中具有很高的溶解度，形成的提取液可以產(chǎn)生巨大的滲透壓驅(qū)動力（相當(dāng)于350MPa的物理壓力），從而使得水分子可以自主地滲透過膜，即使高含鹽量原水的TDS高達(dá)150g/L。

2.熱法濃縮

熱法濃縮的原理是使用電廠熱源將脫硫廢水蒸發(fā)，但不蒸干，熱源可以利用鍋爐脫硫后尾部低溫?zé)煔庥酂幔部梢岳闷渌に嚐嵩?。熱法濃縮主要包括多效蒸發(fā)、蒸汽再壓縮蒸發(fā)和低溫?zé)煔庥酂嵴舭l(fā)等，前兩者較為成熟，但投資和運(yùn)維成本較高，電力行業(yè)業(yè)績屈指可數(shù);低溫?zé)煔庥酂嵴舭l(fā)技術(shù)為近2年研究熱點(diǎn)，投資和運(yùn)維成本較低，目前電力行業(yè)投運(yùn)業(yè)績不多，但在建項(xiàng)目比較多。采用不同性質(zhì)熱源一般遵循3個原則：一是根據(jù)不同的邊界條件選擇合理經(jīng)濟(jì)的蒸發(fā)工藝、蒸發(fā)效數(shù)與蒸發(fā)溫度等;二是針對不同汽、電價格進(jìn)行合理的運(yùn)行、投資成本分析，給出最優(yōu)化的配置;三是提出合理的蒸汽抽取位置和末效蒸汽利用方案。總體而言，利用尾部低溫?zé)煔膺M(jìn)行濃縮是和膜濃縮在不同水質(zhì)條件下進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比選的又一有利選擇。熱法濃縮的優(yōu)點(diǎn)在于產(chǎn)水水質(zhì)穩(wěn)定、可濃縮到200g/L、自身可實(shí)現(xiàn)分鹽;缺點(diǎn)是占地大、造價高、對凈空要求高、對水質(zhì)適應(yīng)性較差、業(yè)績較少。

三、結(jié)束語

石灰石一石膏濕法脫硫工藝具有脫硫效率高、運(yùn)行可靠性高、適用煤種范圍廣、吸收劑利用率高、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率高和吸收劑價廉易得等諸多優(yōu)點(diǎn)，是目前世界上應(yīng)用較廣泛、技術(shù)較成熟的二氧化硫脫除技術(shù)，約占已安裝總脫硫機(jī)組容量的90%。濕法脫硫在運(yùn)行中產(chǎn)生的脫硫廢水，因其具有高鹽、重金屬、成分復(fù)雜、腐蝕性和結(jié)垢性等特點(diǎn)，成為火電廠最難處理的廢水之一。

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