金灣電廠廢水零排放技術(shù)研究與實踐

文_陳亮輝

廣東珠海金灣發(fā)電有限公司

1 廢水來源及回收去向

1.1 制水系統(tǒng)再生廢水及濃水

除鹽制水系統(tǒng)平均月產(chǎn)濃水14400m3，再生陽床8 次、軟化器14 次、混床8 次。再生廢水、濃水及其它正反洗水混合排放，產(chǎn)生高鹽濃廢水約2160m3。再生廢水pH 超標(biāo)，SS 較高，氯離子含量約1500mg/L，含鹽量約3000mg/L。需對除鹽制水系統(tǒng)再生廢水設(shè)施進(jìn)行改造，將高鹽的酸堿廢水分類收集、單獨處理。

1.2 精處理系統(tǒng)再生廢水

精處理系統(tǒng)共有精處理混床6 臺，正常運(yùn)行時4 運(yùn)2 備，平均每月再生8 次，產(chǎn)生混合廢水約6816m3。再生過程中廢水未進(jìn)行分類收集，廢水水質(zhì)氨氮含量為200 ～300mg/L，氯離子含量約為3000mg/L，因再生廢水只是進(jìn)行簡單中和，回水系統(tǒng)使用后增加了脫硫廢水量。因此需對精處理系統(tǒng)再生廢水設(shè)施進(jìn)行技術(shù)改造，將高鹽的氨氮廢水分類收集處理。

1.3 氨區(qū)廢水

氨區(qū)產(chǎn)生的氨氮廢水平均每月排放約為720m3，廢水氨氮含量較高，約150mg/L,氨氮廢水直接排放至工業(yè)廢水池，存在超標(biāo)排放問題。因此，需要將這部分廢水單獨回收至回水池后經(jīng)鍋爐水封槽消納處理。

1.4 脫硫廢水

金灣電廠2019年脫硫廢水雙機(jī)平均排放量為0.8～10.8m3/h，處理流程：FGD 廢水旋流器→預(yù)沉池→緩沖池→中和箱→沉降箱→絮凝箱→澄清池→清水池→清水泵→工業(yè)廢水處理系統(tǒng)→排入大海，因脫硫廢水水質(zhì)與鍋爐燃燒的煤質(zhì)、漿液濃度、氧化風(fēng)量、吸收塔內(nèi)的濃縮倍率等因素相關(guān)，水質(zhì)硬度大，含鹽量高，難以回收利用。

根據(jù)以上廢水水源梳理，只要消納完化學(xué)再生廢水、氨區(qū)廢水及精處理酸性氨氮廢水后，重點處理脫硫廢水就可以實現(xiàn)全廠零排放。

2 廢水處理技術(shù)方案比選

2.1 預(yù)處理方案

2.1.1 高效澄清器-超濾

末端廢水經(jīng)過處理后將Ca2+、Mg2+及硅等致垢離子除去，保證后續(xù)膜濃縮工藝能穩(wěn)定、安全運(yùn)行。廢水從調(diào)節(jié)池加壓后輸送至高效澄清器內(nèi)，再投加Ca(OH)2（或NaOH）以及Na2CO3進(jìn)行混凝澄清，出水進(jìn)入清水池后再加入HCl 調(diào)節(jié)出水pH 至7～7.5；出水經(jīng)過濾器過濾后增壓送至超濾系統(tǒng)處理后再作為膜濃縮系統(tǒng)水源。

2.1.2 管式微濾

末端廢水在預(yù)沉池去除大的懸浮雜質(zhì)后，經(jīng)配水井進(jìn)入反應(yīng)槽，在反應(yīng)槽1 內(nèi)投加Ca(OH)2或NaOH；后在反應(yīng)槽2 內(nèi)投加Na2CO3溶液。將水中的Ca2+、Mg2+進(jìn)行固體沉淀；經(jīng)過處理后的水溢流到濃縮池內(nèi)，用循環(huán)泵輸送到管式微濾膜進(jìn)行固液分離。

兩種方案均能滿足軟化處理要求，高效澄清器-超濾方案較為成熟，并已有應(yīng)用案例，更加適合為末端廢水預(yù)處理方案。

2.2 濃縮減量方案比選

2.2.1 膜法濃縮技術(shù)

(1）高壓反滲透

高壓反滲透是以膜內(nèi)外壓力差為推動力，將溶液分離出溶劑的分離技術(shù)。對膜一側(cè)的溶液施加壓力，當(dāng)超過它的滲透壓力時，溶液會逆著自然滲透的方向作反向滲透。在膜的低壓側(cè)得到透過的滲透液；高壓側(cè)得到濃縮的濃縮液。

(2）電滲析技術(shù)

電滲析是利用離子交換膜對陰、陽離子的選擇透過性能，在外加直流電場力的作用下，使陰、陽離子定向遷移透過選擇性離子交換膜，從而使電解質(zhì)離子從溶液中分離出來。

2.2.2 熱法濃縮技術(shù)

(1）多效蒸發(fā)

多效蒸發(fā)工作原理是利用前一級蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽汽源作為后一級蒸發(fā)器的熱源，以此實現(xiàn)蒸汽熱能的循環(huán)利用，從而提高熱能利用率。

(2）機(jī)械蒸汽再壓縮技術(shù)

MVR 的原理是將蒸發(fā)器排出的低品位二次蒸汽通過壓縮機(jī)再次壓縮到較高溫度和壓力，重新得到熱品位較高的蒸汽，取代新鮮蒸汽作為熱源。

上述濃縮工藝均能滿足末端廢水濃縮減量要求，根據(jù)目前廢水量情況，考慮將除鹽再生高鹽廢水進(jìn)行膜濃縮減量，濃縮后與脫硫廢水匯集進(jìn)入后端蒸發(fā)固化單元繼續(xù)處置。

2.3 蒸發(fā)固化方案比選

2.3.1 煙氣余熱蒸發(fā)

在電除塵器與脫硫吸收塔之間旁路設(shè)置廢水蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)，將脫硫廢水送到濃縮塔內(nèi)，使用循環(huán)泵進(jìn)行塔內(nèi)部循環(huán)噴淋，利用煙氣余熱對塔內(nèi)霧化的脫硫廢水進(jìn)行蒸發(fā)濃縮處理，水分隨煙氣經(jīng)除霧器處理后排放，濃縮液通過輸送泵送入壓濾分離裝置形成濾餅，加入石灰中和處理后外排。

2.3.2 旁路煙氣蒸發(fā)

旁路煙氣蒸發(fā)技術(shù)是利用電站鍋爐煙氣余熱，把處理后的脫硫廢水噴入單獨設(shè)置的熱煙氣蒸發(fā)器中進(jìn)行霧化干燥，采用旁路煙氣蒸發(fā)工藝可以避免傳統(tǒng)煙道噴霧干燥技術(shù)結(jié)垢、堵塞等缺點，是一種新型可靠的廢水固化技術(shù)。

2.3.3 蒸發(fā)結(jié)晶

現(xiàn)階段蒸發(fā)結(jié)晶工藝主要包括多效蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)和蒸汽機(jī)械再壓縮技術(shù)。多效蒸發(fā)技術(shù)將加熱后的鹽水在多個串聯(lián)的蒸發(fā)器中蒸發(fā)，利用前效蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽，作為后效蒸發(fā)器的熱源，后效中水的沸點溫度和壓力比前效低，之間的熱能再生利用可以重復(fù)多次。蒸汽機(jī)械再壓縮技術(shù)是指將蒸發(fā)器蒸發(fā)產(chǎn)生的原本需要冷卻水冷凝的二次蒸汽，經(jīng)加壓后，提高蒸汽壓力和飽和溫度，增加熱焓，再送入蒸發(fā)器作為熱源，替代新蒸汽循環(huán)利用。

2.3.4 主煙道蒸發(fā)

膜濃縮系統(tǒng)的濃水進(jìn)入噴霧水箱臨時儲存，再經(jīng)噴霧水泵加壓后送至煙道噴霧噴嘴，在噴嘴前另外設(shè)置一路壓縮空氣管道對廢水進(jìn)行輔助霧化，保證霧化后的液滴粒的直徑控制在50 ～100μm，使其在與煙氣接觸的過程中完全蒸發(fā)，蒸干后的鹽分通過除塵器捕集進(jìn)入灰系統(tǒng)，蒸發(fā)的水分以水蒸氣形式進(jìn)入煙氣。此技術(shù)缺點是當(dāng)廢水中大顆粒堵塞噴嘴，噴嘴霧化效果將下降；煙道內(nèi)噴嘴等設(shè)備需要檢修時不能單獨隔離；受機(jī)組負(fù)荷影響大，處理水量不足；空氣預(yù)熱器后煙溫偏低，蒸發(fā)不徹底，導(dǎo)致積灰和腐蝕等。

通過以上綜合對比，采用旁路煙道蒸發(fā)工藝系統(tǒng)簡單，投資運(yùn)行費(fèi)用較低，單獨設(shè)置干燥塔，對主煙道系統(tǒng)基本無影響?？蛇M(jìn)行底渣和飛灰分置，不影響灰的綜合利用，消除結(jié)晶鹽處置問題。

3 節(jié)水及廢水零排放改造方案

3.1 方案實施

結(jié)合煙氣蒸發(fā)工藝條件，金灣電廠選擇“預(yù)處理+膜濃縮減量+旁路煙道旋轉(zhuǎn)霧化蒸發(fā)”工藝方案。

工藝方案如下：①除鹽再生廢水先中和處理，再經(jīng)化學(xué)除硬濃縮減量處理，產(chǎn)生的濃水送至新建旁路煙道蒸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)水池；產(chǎn)生的純水為濕式電除塵器補(bǔ)水箱補(bǔ)水。②脫硫廢水經(jīng)簡單過濾處理后直接送至新建的旁路煙道蒸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)水池。

為滿足單雙機(jī)運(yùn)行不同需求，此項目采用高壓膜濃縮工藝，可在50%～80%負(fù)荷下靈活控制，實現(xiàn)運(yùn)行成本最優(yōu)化，流程如圖1：

圖1 高壓膜濃縮工藝

3.2 各系統(tǒng)技術(shù)改造措施

除鹽制水系統(tǒng)濃水及再生廢水分類收集改造，流程如下：除鹽制水系統(tǒng)→反滲透濃水→服務(wù)水箱（除鹽制水系統(tǒng)→再生廢水→分類收集→高鹽廢水→酸洗池）。全膜法制水系統(tǒng)再生廢水排放管道改造，避免機(jī)組排水槽檢修導(dǎo)致停運(yùn)制水。精處理再生廢水分類收集改造，流程如下：精處理再生廢水→樹脂沖洗水→新制水水源（酸性氨氮廢水→鍋爐水封槽補(bǔ)水源，堿性廢水→回水池補(bǔ)水源）。氨區(qū)廢水排放管道進(jìn)行改造，避免酸洗池排放口氨氮超標(biāo)。新建化學(xué)高鹽一套預(yù)處理、高壓膜濃縮減量系統(tǒng)及兩套旁路煙氣干燥塔。

4 結(jié)語

全廠廢水零排放改造后，減少脫硫廢水排放約7.9 萬t，回收再生廢水33.3 萬t。COD 可減少化學(xué)需氧量12.6t/a，折合減少污水排污費(fèi)8820 元；SS 可減排懸浮物210t/a，折合減少排污費(fèi)3.7 萬元，減少氨氮混合廢水排放約2.5 萬t，氨氮減少2.66t/a，折合減少污水排污費(fèi)2328 元。