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实现火电厂废水零排放技术和工艺

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实现火电厂废水零排放技术和工艺

发布日期:2021-02-22 作者:苏州荣轩环保有限公司

1、实现近零排放的关键


  火电厂实现近零排放是将所有废水重复利用后,形成终极废水进行处理,即脱硫废水。火电厂废水按照不同来源,主要分为生产废水、生活污水以及冷却水排水。其中,生产废水包括化学再生废水、脱硫废水、含油废水、含煤废水、排泥废水、除灰废水及其他工业废水。各类废水经过重复利用、梯度利用、回用等方式再次利用,最终形成高含盐量的废水,并经脱硫装置使用形成脱硫废水(如循环水排水、各种膜法工艺形成的浓水等都可以作为脱硫工艺水)。因此,火电厂废水实现近零排放的关键在于处理脱硫废水。


2、脱硫废水常规工艺


  脱硫废水成分复杂,具有高浊度、高盐分、强腐蚀性及易结垢等特点,其中Cl离子浓度超过10000mg/l,pH为4.5~6.5,含有大量亚硝酸盐、悬浮物、重金属离子等。由于水质不同于其他的工业废水,处理难度较大,必须对其进行单独处理。目前大多数老旧电厂采用化学沉淀法处理脱硫废水,主要是通过氧化、中和、沉淀、絮凝等工艺去除脱硫废水中的重金属和悬浮物等污染。


  化学沉淀法具有操作简单、运行费用较低的优点,但在实际运行中存在较多问题,如出水中SS和COD指标不达标。此外,在污泥脱水处理中,也存在板框压滤机故障率高、运行维护困难等问题。虽然常规脱硫废水处理工艺可以满足达标排放要求,但无法实现废水近零排放。


3、脱硫废水近零排放处理工艺


  截止目前,火电厂脱硫废水处理大致分为3类。


  ①经常规处理后,达标排放;


  ②经常规处理后,进行梯级复用,可用于捞渣机(部分电厂干除渣后已经取消)、干灰拌湿和灰场喷洒,不对外排放;


  ③深度处理,实现近零排放:当火电厂灰渣综合利用程度较高,干灰渣和灰场不能容纳全部脱硫废水时,通过对脱硫废水进行深度处理,实现废水不外排。目前,主流的脱硫废水深度处理工艺由3个模块构成,即预处理、浓缩和结晶。


  3.1 预处理过程


  预处理工程主要对脱硫废水进行软化,降低后续工艺结垢风险,可以去除悬浮物、重金属和浊度,对脱硫废水中有机物和氨氮去除效果较差,此过程对药剂的依赖性较强,并随着脱硫废水水质变化,药剂投加量差异很大,对系统运行费用产生直接影响。常用的软化方法包括石灰软化法、纯碱软化法和树脂软化法等,以及上述方法的组合处理工艺。


  3.2 浓缩过程


  浓缩过程主要由过滤膜实现,经过充分软化处理的废水,含盐量约在30000mg/L~60000mg/L,通过浓缩处理后含盐量提高到200000mg/L,回收约70%~90%的水。常用的过滤膜有微滤膜(MF)、超滤膜(UF)、纳滤膜(NF)、反渗透膜(RO)和正渗透(FO)。针对不同脱硫废水的水质特点,可用多种膜组合技术来实现废水浓缩。


  3.3 结晶过程


  结晶过程也可称为固化处理,是近零排放处理工艺的核心模块,结晶过程所得盐分的纯度是由前序工艺(如,汉川项目采用分盐膜将废水中的氯化钠和硫酸钠进行分离,便于后续蒸发结晶获得高纯度的氯化钠工业盐)以及系统总体工艺设计决定。目前,国内外结晶过程的主要工艺包括蒸发结晶、直接烟道蒸发、旁路烟道蒸发等。


  3.3.1 蒸发结晶是废水近零排放处理中常用的方法之一,其基本原理为:进入蒸发器的废水通过蒸汽或电热器加热至沸腾,废水中的水分逐渐蒸发成水蒸汽,水蒸气经冷却后重新凝结成水而重复利用,废水中的溶解性固体被截留在蒸残液中,随着浓缩倍数的提高,最终以晶体形式析出。蒸发结晶可采用多效强制循环蒸发结晶MED工艺或蒸发机械再压缩蒸发结晶MVR工艺技术两种方案。目前的河源电厂、恒益电厂、长兴电厂、汉川电厂等实现了脱硫废水的近零排放。


  3.3.2 直接烟道蒸发是将脱硫系统排出的废水浆液与加压空气混合后,废水经雾化喷入空预器与除尘器之间烟道内,雾化液滴与高温烟气充分接触,气液两相发生强烈热交换后蒸发,烟气温度降低至酸露点以上。废水蒸发后所析出的金属盐、悬浮物等物质随烟气进入后面的除尘系统中被脱除。该工艺目前在临汾电厂、潍坊、土右等电厂应用。


  3.3.3 旁路烟道蒸发是从空预器与SCR之间的烟道中引出少量烟气,进入蒸发结晶器,利用高温烟气将浓水迅速蒸发,废水蒸发产生的水蒸气和结晶盐随烟气一起进入除尘器,从而达到除盐效果。该技术已在万方铝业热电厂投入使用。


4、废水近零排放展望


  从技术普遍实施难度看,现有的蒸发结晶工艺相对复杂,成本高,结晶后产生的混盐作为固废加以处理,达到可销售工业盐等级的不满足《中华人民共和国盐业管理条例》中第十七条“禁止利用盐土、硝土和工业废渣、废液加工制盐”规定。烟道气蒸发等由于项目相对较少,技术成熟度有待于进一步实践验证。烟道气蒸发后烟气中的盐含量将提高,“加重对环境质量的影响”是否会成为舆论的关注有待观察。


  从经济性看,脱硫废水通过灰场喷淋、捞渣机、达标排放等方式是目前最简单经济实用的方式,烟道气蒸发相对较为经济,蒸发结晶工艺经济性相对较差,在目前火电普遍亏损的背景下难以实施。


  综上所述,高运行费的蒸发结晶与技术不成熟的烟道蒸发相比,两者各有利弊,应根据水质情况分析决定技术路线,随着低成本、低能耗、高去除率、绿色环保的脱硫废水处理技术不断开发,脱硫废水处理技术将助成电厂实现近零排放,直到实现低成本废水零排放。


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