【技术贴】火电厂脱硫废水零排放处理技术浅析

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2019-05-28
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　　北极星火力发电网讯:摘要：根据国家提出的“实施国家节水行动”，“加快水污染防治”的决定，在电厂安全运行前提下，采用先进节水与废水零排放技术，使有限的水资源发挥更大经济效益，是我国发展电力工业的必然选择和发展趋势。本文列举了某电厂1000MW机组脱硫废水零排放处理中试实例，对大型火电机组脱硫废水零排放处理技术线选择与问题解决提供参考。

　　某电厂2×1000MW机组采用石灰石-石膏湿法脱硫，系统工艺要求需要连续排放一定量的废水以维持吸收塔氯离子浓度，脱硫系统设计废水处理采用常用的三联箱沉淀法，通过中和、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物，处理后废水水质达到国家《污水综合排放标准》(GB8978-2002)第一类污染物最高允许排放浓度及第二类污染物最高允许排放浓度一级标准，处理后脱硫废水主要用于锅炉渣水系统、干灰拌湿、灰场喷洒等，为进一步提高电厂节水综合利用水平，电厂委托江苏某环保科技公司进行了脱硫废水零排放处理中试。

　　根据电厂现有工艺系统、水质情况及应用要求，经过综合分析，确定电厂中试采用“化学预处理+分质(盐)+膜减量浓缩+MVR蒸发结晶”技术线进水条件

　　2)进水含盐量较高，仅采用普通卷式反渗透的浓缩倍数较低，采用极性分流(质)与高压平板膜结合的技术可以有效的提高浓缩倍数，降低蒸发水量;3)水体中主要阴离子为氯离子、硫酸根离子，其他离子共存，同时水中COD较高。采用极性分流(质)单元将氯化物与硫酸盐分离，同时分离大COD和氯化物，使得极性分流(质)产水氯化钠纯度较高，其余盐分在蒸发结晶单元利用溶解度的差异与氯化钠进行分离。

　　根据《城市污水再生利用工业用水水质》GBT19923-2005的，经过脱硫废水零排放系统处理后的产水可以回用于系统内部。

　　经过脱硫废水零排放系统后的工业盐可以达到《工业盐》GBT5462-2003标准中精制工业盐二级标准。

　　电厂中试采用“化学预处理+分质(盐)+膜减量浓缩+MVR蒸发结晶”技术线，见下列系统框图。

　　1.2.1 中试装置来水为系统三联箱出水，经过三联箱后出水悬浮物得到较好去除，直接进入GIC预处理系统加药，加药系统采用料仓加药，每种药剂配一个溶药箱一个计量箱，软化系统加药主要包括石灰、硫酸钠、碳酸钠、PFS、PAM。加药系统集装箱还包括污泥处理系统，含污泥沉淀箱、板框压滤机及其配套设备。

　　1.2.2 GIC软化产水溢流进入浸没式超滤系统将未完全沉淀的悬浮物过滤，后续膜分离及膜浓缩系统的正常运行。1.2.3过滤后的产水进入极性分流(质)系统进行分盐，分离后浓水氯离子含量较低，回用到脱硫塔系统，产水为较的氯化钠浓盐水，通过高压反渗透系统浓缩后最终浓水进入MVR蒸发系统。

　　1.3.6采用盐盐分离、盐与COD分离的工艺，只产生一种合格的工业盐(氯化钠)，简化了副产物处理环节，工业盐满足《工业盐》GBT5462-2015标准中精制工业盐二级标准，实际生产增加二级处理后产水可达到《城市污水再生利用工业用水水质》GBT19923-2005标准回用，减少场内购水成本。

　　目前较为常用的除硬技术包括石灰-碳酸钠除硬法，即双碱法;江苏某环保科技公司在双碱法的基础上做了适当改进：水质相对稳定且优时，加入硫酸钠;水质劣化时，加入适量碳酸钠，有效地降低了化学软化的药剂成本，是经济有效的除硬技术。

　　2.1.2极性分流(质)系统极性分流(质)为本工艺的核心环节，其作用在于分离浓缩二价盐的同时，负截流一价盐，使得浓水氯化钠含量降低，可以返回软化系统前端，同时可以返回脱硫塔内回用。I.若不采用极性分流(质)系统：1)软化出水直接进入抗污染反渗透或高压平板膜系统，会增加反渗透及高压平板膜的负荷，增加抗污染反渗透及高压平板膜的支数;

　　2)极性分流(质)系统对氯离子的负截流效果较好，浓水氯离子含量约2000mg/L;

　　3)极性分流(质)系统运行半个多月期间处理效果稳定，通量稳定且大于500L/支;

　　4)极性分流(质)产水钙硬1mmol/L，完全能能后续深度浓缩不结垢的要求;

　　图5 卷式反渗透系统平均通量变化曲线)经过极性分流(质)后的产水水质较好，海水反渗透设计通量可以适当增加，减少整体设备投资，运行期间平均通量大于20L/m2h，运行半个多月未进行化学清洗，通量波动不大;

　　2)运行期间反渗透系统截留率最高可达98%，平均截留率大于96%，运行稳定，产水可根据用途进行二级处理;

　　3)经过海水反渗透处理后的氯化钠溶液平均含盐量约3.5%，由于进水氯化钠与硫酸钠含量波动较大，所以海水反渗透浓水含盐量略有波动，按照中试进水氯化钠含量，实际生产大水量可继续提高该段浓缩倍数，使得最终浓水含盐量大于5%，进一步减少后续高压平板膜投资。

　　高压平板膜系统是一种超高压力的反渗透系统，最高运行压力可达到160bar，适用于高盐度废水、海水、以及各种高浓度水性物料的高倍数浓缩和处理。本次中试高压平板膜系统使用160bar级别的高压平板膜元件，最高进膜压力可达160bar，浓水最高平均含盐量大于11.5%，运行稳定，其优势在于：

　　图7 DTRO膜系统截留率及进膜压力变化曲线)运行期间高压平板膜系统平均截留率可达97%以上，运行稳定，产水可根据用途进行二级处理;

　　2)经过高压平板膜处理后的氯化钠溶液含盐量约10%-12%，系统运行压力可达150bar，系统运行稳定，运行期间仅进行了一次清洗，通量变化不大，平均通量大于100L/支膜。

　　上述经膜浓缩系统浓缩后的高盐浓水，最后进入MVR蒸发系统制取高纯度氯化钠工业盐产品，机械蒸汽再压缩蒸发(MVR)技术是采用机械压缩的方法，将二次蒸汽的温度、压力提高后做为加热蒸汽使用的一种技术，与传统蒸发器加热方式相比，在蒸发等量液体的情况下其所需能耗将大大降低，以下表所示为例，将60℃的水加热到80℃的加热蒸汽时，所需热媒提供的热量为2391.9kJ/kg，而由60℃的蒸汽加热到相同状态的加热蒸汽时，所需要的能量仅为34.27kJ/kg。因此MVR技术只需少量的动力输入就可以维持系统的运行，而无需如多效蒸发器那样为获得生蒸汽消耗大量的能量。

　　本文介绍了“化学预处理+分质(盐)+膜减量浓缩+MVR蒸发结晶”脱硫废水零排放处理技术在某电厂2×1000MW机组的中试应用情况。经检测结果和验收情况表明，各项指标达到国家、行业标准，符合电厂提升节水综合利用的要求。通过进一步概述工艺系统的GIC除硬技术、极性分流(质)系统、海水反渗透系统、高压平板膜系统、MVR蒸发系统等介绍，为脱硫废水零排放技术线的选择提供参考。就目前国内脱硫废水零排放处理技术线而言，有成熟应用的技术线较多，各种技术总体可分为浓缩减量段、尾水固化处理段两部分。浓缩减量段多采用“部分软化+常温结晶分盐+膜浓缩”等，副产硫酸钙及氯化钠纯盐等;尾水固化处理段多采用MVR蒸发、多效蒸发、旁烟道蒸发等方式。选择工艺不同的技术线，对系统投资、运行成本、产生的固体废弃物影响较大，电厂考虑全厂废水处理时，做到分质阶梯利用，无法直接利用的工业废水以脱硫系统工艺补水作为处理标准，以达到全厂废水零排放，对于部分电厂有特殊要求，可以考虑分盐蒸干等方式。

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