燃煤電廠廢水處理及零排放技術(shù)研究

韓立洲

國能常州發(fā)電有限公司 江蘇 常州 213033

現(xiàn)階段，燃煤發(fā)電依舊是我國主要的電源供應(yīng)形式之一，同時(shí)其也是火電廢水的重要來源之一[1]。隨著社會(huì)的發(fā)展與環(huán)境保護(hù)力度的加大，現(xiàn)階段國家對于火力發(fā)電行業(yè)有了更高的要求，清潔生產(chǎn)與零排放已經(jīng)成為燃煤電廠的必然發(fā)展趨勢。目前，因?yàn)榇蠖鄶?shù)的燃煤電廠所采用的生產(chǎn)工藝比較滯后，所以其產(chǎn)生非的脫硫廢水成為了現(xiàn)階段最難處理的廢水類型之一[2]。所以，現(xiàn)階段研究燃煤電廠廢水處理與零排放技術(shù)，對于實(shí)現(xiàn)燃煤電廠的清潔生產(chǎn)與資源高效利用有著重要的意義。

1 燃煤電廠水處理方式

1.1 循環(huán)水排污水

目前，燃煤電廠以電廠循環(huán)水作為機(jī)組冷卻的水源，該項(xiàng)環(huán)節(jié)的用水量較高，約為燃煤電廠總用水量的3/5[3]。從循環(huán)水系統(tǒng)來看，現(xiàn)在大多數(shù)的燃煤電廠采用敞開式循環(huán)系統(tǒng)，而循環(huán)水系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中經(jīng)過蒸發(fā)、漏損、濃縮等工序后便會(huì)生成富含Ca2+、Mg2+等離子的鹽類，既會(huì)增加水的電導(dǎo)率，還導(dǎo)致管道出現(xiàn)堵塞及腐蝕的情況，這就會(huì)在一定程度上降低水循環(huán)系統(tǒng)的換熱效率。從現(xiàn)階段燃煤電廠所采用的循環(huán)水排污水處理方式來看，主要以濃縮脫鹽的方式為主，通過“預(yù)處理-深度除鹽”回收利用工藝來將污水中的離子除去。

1.2 除灰渣廢水

從燃煤電廠的除灰渣廢水來看，其主要為分為兩種，其一為濕式除渣廢水，其二為水力除灰廢水，因?yàn)樵摲N類型的廢水具有pH值高、含鹽量高等特點(diǎn)，這就需要先運(yùn)用“絮凝沉淀+澄清+過濾”工藝降低廢水中的pH值，使其降到6～9這個(gè)范圍之內(nèi)。因?yàn)槊夯以谘h(huán)利用的過程中很容易出現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)垢的情況，所以此時(shí)需要采用加酸、電磁防垢等方法來進(jìn)行處理，避免回水系統(tǒng)結(jié)垢。

1.3 含煤廢水

從燃煤電廠的含煤廢水來看，因?yàn)樯a(chǎn)中所產(chǎn)生的含煤廢水中含有較高的SS與COD值，所以需要對其進(jìn)行處理[4]。從傳統(tǒng)處理技術(shù)來看，一般是運(yùn)用“預(yù)沉淀+混凝澄清+過濾”工藝來對含煤廢水進(jìn)行處理，通過該工藝處理后的含煤廢水中SS濃度低于20mg/L。目前，在運(yùn)用電絮凝過濾處理工藝后，便可以使得廢水中的SS濃度低于10mg/L，經(jīng)過該工藝處理后的廢水可以直接進(jìn)行循環(huán)利用。

1.4 含油廢水

在燃煤電廠生產(chǎn)的過程中，會(huì)對輸油系統(tǒng)及設(shè)備進(jìn)行清洗，所產(chǎn)生的污水便是含油廢水。從燃煤電廠對于含油廢水的處理來看，一般采用氣浮法來進(jìn)行油水分離操作，通過對出水進(jìn)行過濾或者吸附后回收利用或者直接排放[5]。同時(shí)，在處理含油廢水的過程中也可以采用活性炭吸附法、膜過濾法等方法來進(jìn)行除油處理。在對乳化油含量較高的廢水進(jìn)行處理時(shí)，需要先將廢水進(jìn)行物化隔油處理，然后利用絮凝床來對其進(jìn)行處理，油污在于絮凝床中的填料進(jìn)行反應(yīng)分解后會(huì)形成沉淀物，經(jīng)過處理后的含油廢水既可以循環(huán)使用，也就可以運(yùn)輸?shù)矫簣鰢姙ⅰ?/p>

1.5 化學(xué)制水及精處理系統(tǒng)排水

對于化學(xué)制水的處理，因?yàn)椴煌奶幚砉に嚠a(chǎn)生的物質(zhì)存在著差異，所以對于這些化學(xué)制水的處理則需要采用中和的方式將污水的pH值調(diào)整到6～9這個(gè)范圍之內(nèi)，然后直接排放或者回收利用。對濃鹽水的中和處理則需要采用反滲透預(yù)脫鹽處理工藝，經(jīng)過“酸堿調(diào)節(jié)+絮凝沉淀+過濾澄清”工藝流程處理后便可以進(jìn)行回收利用。同時(shí)，該工藝手段可以與其他廢水混合后采用脫硫工藝補(bǔ)水。

2 燃煤電廠零排放技術(shù)

2.1 預(yù)處理技術(shù)

因?yàn)槿济弘姀S在生產(chǎn)的過程中會(huì)產(chǎn)生脫硫廢水，而脫硫廢水中富含SS顆粒、重金屬、鹽離子等物質(zhì)，所以在廢水排放之前需要對其進(jìn)行預(yù)處理，這樣才能夠符合后期水處理環(huán)節(jié)對進(jìn)水水質(zhì)的要求[6]。從現(xiàn)階段燃煤電廠所采用的脫硫工藝來看，主要以石灰-純堿軟化工藝為主，在具體操作的過程中需要在污水中添加石灰和Na2CO3來將污水中的Mg2+與Ca2+除去，這樣便可以有效的降低水的硬度。目前，盡管該工藝具有穩(wěn)定性強(qiáng)、可靠性強(qiáng)等優(yōu)勢特點(diǎn)，然而在具體應(yīng)用時(shí)需要添加大量的化學(xué)藥劑，并形成大量的污泥沉淀物，這就在一定程度上增加了后期的處理成本。同該工藝相比，燒堿軟化脫硫廢水工藝具有較高的利用效率，且具有除鎂效率高的優(yōu)勢，在具體操作的過程中需要采用CO2來對廢水進(jìn)行預(yù)處理，其比純堿具有優(yōu)勢[7]。然而，由于該工藝存在流程比較復(fù)雜、工藝控制難度高、成本高等缺陷，所以尚沒有在實(shí)際中得到應(yīng)用。另外，在預(yù)處理階段，可以采用離子交換和膜過濾軟化預(yù)處理技術(shù)，將Mg2+與Ca2+除去，這樣便可以有效的降低水的硬度。因?yàn)樵摴に噷τ谶M(jìn)水水質(zhì)的要求比較高，所以該工藝最好用在藥劑軟化后的污水深度軟化環(huán)節(jié)。

2.2 濃縮減量技術(shù)

該工藝是用來將已經(jīng)進(jìn)行預(yù)處理后的脫硫廢水進(jìn)行濃縮，在減少廢水量的基礎(chǔ)上為后續(xù)的處理環(huán)節(jié)做鋪墊，同時(shí)也有利于提升廢水處理效率。目前，常用的濃縮減量技術(shù)主要有兩種，即膜濃縮技術(shù)和熱濃縮技術(shù)。其中，膜濃縮工藝的應(yīng)用比較頻繁，在具體應(yīng)用的過程中主要涉及到三種工藝，即反滲透膜技術(shù)、正滲透膜技術(shù)、膜蒸餾技術(shù)。

其一，反滲透膜技術(shù)。從該種工藝來看，其興起于上個(gè)世紀(jì)，并也是先進(jìn)世界中最為先進(jìn)的分離技術(shù)之一，在燃煤電廠中獲得了廣泛的應(yīng)用。該工藝屬于滲透的逆過程，具體工藝流程：在高壓作用下利用半透膜的截留作用來將溶液中的溶劑與溶質(zhì)進(jìn)行分離。從該種工藝的技術(shù)優(yōu)勢來看，其不僅效率高，成本還低，并有著來能更好的環(huán)境效果，所以其在廢水處理領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是，該種技術(shù)也具有一定的缺陷，廢水中的雜質(zhì)會(huì)產(chǎn)生膜污染和膜氧化，降低其截留性能。

其二，正滲透膜技術(shù)。該工工藝屬于膜分離過程，在應(yīng)用的過程中水會(huì)從高水化學(xué)勢區(qū)通過選擇性滲透膜向低水化學(xué)勢區(qū)轉(zhuǎn)移，而選擇性滲透膜分隔的高水化學(xué)勢區(qū)與低水化學(xué)勢區(qū)會(huì)產(chǎn)生滲透壓差，這種滲透壓差則是正滲透工程中的驅(qū)動(dòng)力。所以在廢水處理的過程中，需要采用正滲透的高水化學(xué)勢區(qū)為待處理的廢水，低水化學(xué)勢區(qū)為待定選擇的汲取液。該種工藝具有低能耗、不易結(jié)垢、回收率高等優(yōu)勢。

其三，膜蒸餾技術(shù)。目前，該種分離技術(shù)屬于一種新興的技術(shù)，具體操作時(shí)需要使用疏水性微孔膜兩側(cè)蒸氣壓差來作為傳質(zhì)推動(dòng)力來實(shí)現(xiàn)膜分離過程。因?yàn)樵摲N工藝具有諸多的特征，如膜是微孔膜、微孔膜不能被處理的液體浸潤、膜不能改變操作液體中各組成的氣液平衡等特點(diǎn)，所以膜蒸餾技術(shù)具有不易被污染、操作也李曉、預(yù)處理簡單、產(chǎn)水品質(zhì)高等優(yōu)點(diǎn)。然而，該工藝在具體實(shí)踐的過程中存在能量利用率低、膜通量較小等缺陷，尤其是在大規(guī)模應(yīng)用時(shí)弊端更為突出，所以還需要進(jìn)行深入的研究，以便于更好的應(yīng)用到廢水處理中。

2.3 結(jié)晶固化技術(shù)

從燃煤電廠廢水處理與零污染排放的角度分析來看，經(jīng)過前兩個(gè)環(huán)節(jié)的處理后，脫硫廢水中的大多數(shù)SS顆粒與金屬離子都被除去了，然而其中的可溶性鹽分并沒有被有效的除去，所以還需要采用結(jié)晶固化的方式來將廢水中的鹽類與污染物進(jìn)行分離，從而確保脫硫廢水的零排放。目前，燃煤電廠所采用的結(jié)晶固化技術(shù)主要以蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)與煙道蒸發(fā)技術(shù)為主，從前者蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)來看，其是通過添加溶液的方式，將溶液本體中的溶劑蒸發(fā)形成飽和溶液，并通過進(jìn)一步的蒸發(fā)來將過量的溶質(zhì)以晶體的形狀析出，這樣便可以實(shí)現(xiàn)鹽水分離的目的。從后者煙道蒸發(fā)技術(shù)分析來看，其是借助煙道中的煙氣余熱來將霧化后的廢水進(jìn)行蒸發(fā)，這樣廢水中的污染物便會(huì)轉(zhuǎn)變成固體結(jié)晶物質(zhì)或者鹽類，并使用除塵器將其捕集，并將其從煙道除去，從而實(shí)現(xiàn)脫硫廢水的零排放。從蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)來看，引起技術(shù)比較成熟，所以在燃煤電廠中得到了廣泛的應(yīng)用。但是，該工工藝具有成本高、占地面積大、進(jìn)水水質(zhì)要求高等弊端，而煙道蒸發(fā)技術(shù)來看，其具有系統(tǒng)簡單、成本低、占地小等優(yōu)勢，并且該種工藝對于進(jìn)水水質(zhì)的要求比較低，所以具有較高的應(yīng)用價(jià)值。目前，我國已經(jīng)有很多的燃煤電廠在脫硫廢水零排放系統(tǒng)投入運(yùn)營的過程中，對于蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)的應(yīng)用比較多。

3 結(jié)束語

總而言之，燃煤電廠一直以來都是用水與廢水排放的大戶，隨著現(xiàn)階段我國廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格化，燃煤電廠必須降低運(yùn)營成本、提升水資源利用率，針對不同類型的污水采取相對性的處理方式，才能夠符合現(xiàn)階段國家環(huán)保要求。由于脫硫廢水屬于難度較大的廢水，所以在對其進(jìn)行處理的過程中，則需要采用先進(jìn)的處理工藝，并嚴(yán)格按照國家對火力發(fā)電行業(yè)清潔生產(chǎn)及零排放方面的要求，實(shí)現(xiàn)對污水的回收利用，在提升水資源利用率的基礎(chǔ)上推動(dòng)我國燃煤電廠的清潔生產(chǎn)。