摘要：通過(guò)對比火電廠(chǎng)廢水近零排放技術(shù)及工程實(shí)例，分析廢水實(shí)現近零排放技術(shù)路線(xiàn)，以及兩種蒸發(fā)結晶和兩種煙道蒸發(fā)工藝特點(diǎn)、進(jìn)水水質(zhì)要求、工程造價(jià)等，為火電廠(chǎng)滿(mǎn)足節水要求、提高廢水復用率、實(shí)現廢水近零排放提供參考。結果表明，高運行費的蒸發(fā)結晶與技術(shù)不成熟的煙道蒸發(fā)相比，兩者各有利弊，應根據當地政策要求、水質(zhì)情況和現場(chǎng)實(shí)際情況分析決定技術(shù)路線(xiàn)。
1 實(shí)現近零排放的關(guān)鍵
火電廠(chǎng)實(shí)現近零排放是將所有廢水重復利用后，形成終極廢水進(jìn)行處理，即脫硫廢水?；痣姀S(chǎng)廢水按照不同來(lái)源，主要分為生產(chǎn)廢水、生活污水以及冷卻水排水。其中，生產(chǎn)廢水包括化學(xué)再生廢水、脫硫廢水、含油廢水、含煤廢水、排泥廢水、除灰廢水及其他工業(yè)廢水。各類(lèi)廢水經(jīng)過(guò)重復利用、梯度利用、回用等方式再次利用，最終形成高含鹽量的廢水，并經(jīng)脫硫裝置使用形成脫硫廢水(如循環(huán)水排水、各種膜法工藝形成的濃水等都可以作為脫硫工藝水)。因此，火電廠(chǎng)廢水實(shí)現近零排放的關(guān)鍵在于處理脫硫廢水。
2 脫硫廢水常規工藝
脫硫廢水成分復雜。具有高濁度、高鹽分、強腐蝕性及易結垢等特點(diǎn)。其中Cl離子濃度超過(guò)10000mg/l。pH為.5~6.5。含有大量亞硝酸鹽、懸浮物、重金屬離子等。由于水質(zhì)不同于其他的工業(yè)廢水。處理難度較大。必須對其進(jìn)行單獨處理。目前大多數老舊電廠(chǎng)采用化學(xué)沉淀法處理脫硫廢水。主要是通過(guò)氧化、中和、沉淀、絮凝等工藝去除脫硫廢水中的重金屬和懸浮物等污染[１]?；瘜W(xué)沉淀法具有操作簡(jiǎn)單、運行費用較低的優(yōu)點(diǎn)。但在實(shí)際運行中存在較多問(wèn)題。如出水中SS和COD指標不達標。此外。在污泥脫水處理中。也存在板框壓濾機故障率高、運行維護困難等問(wèn)題。雖然常規脫硫廢水處理工藝可以滿(mǎn)足達標排放要求。但無(wú)法實(shí)現廢水近零排放。
3 脫硫廢水近零排放處理工藝
截止目前，火電廠(chǎng)脫硫廢水處理大致分為3類(lèi)。
①經(jīng)常規處理后，達標排放；
②經(jīng)常規處理后，進(jìn)行梯級復用，可用于撈渣機(部分電廠(chǎng)干除渣后已經(jīng)取消)、干灰拌濕和灰場(chǎng)噴灑，不對外排放；
③深度處理，實(shí)現近零排放:當火電廠(chǎng)灰渣綜合利用程度較高，干灰渣和灰場(chǎng)不能容納全部脫硫廢水時(shí)，通過(guò)對脫硫廢水進(jìn)行深度處理，實(shí)現廢水不外排。
目前，主流的脫硫廢水深度處理工藝由３個(gè)模塊構成，即預處理、濃縮和結晶。
3.1 預處理過(guò)程
預處理工程主要對脫硫廢水進(jìn)行軟化，降低后續工藝結垢風(fēng)險，可以去除懸浮物、重金屬和濁度，對脫硫廢水中有機物和氨氮去除效果較差，此過(guò)程對藥劑的依賴(lài)性較強，并隨著(zhù)脫硫廢水水質(zhì)變化，藥劑投加量差異很大，對系統運行費用產(chǎn)生直接影響。常用的軟化方法包括石灰軟化法、純堿軟化法和樹(shù)脂軟化法等，以及上述方法的組合處理工藝[２]。
3.2 濃縮過(guò)程
濃縮過(guò)程主要由過(guò)濾膜實(shí)現，經(jīng)過(guò)充分軟化處理的廢水，含鹽量約在30000mg/L~60000mg/L，通過(guò)濃縮處理后含鹽量提高到200000mg/L，回收約70％~90％的水。常用的過(guò)濾膜有微濾膜(MF)、超濾膜(UF)、納濾膜(NF)、反滲透膜(RO)和正滲透(FO)[３]。針對不同脫硫廢水的水質(zhì)特點(diǎn)，可用多種膜組合技術(shù)來(lái)實(shí)現廢水濃縮。
3.3 結晶過(guò)程
結晶過(guò)程也可稱(chēng)為固化處理，是近零排放處理工藝的核心模塊，結晶過(guò)程所得鹽分的純度是由前序工藝(如，漢川項目采用分鹽膜將廢水中的氯化鈉和硫酸鈉進(jìn)行分離，便于后續蒸發(fā)結晶獲得高純度的氯化鈉工業(yè)鹽)以及系統總體工藝設計決定。目前，國內外結晶過(guò)程的主要工藝包括蒸發(fā)結晶、直接煙道蒸發(fā)、旁路煙道蒸發(fā)等。
3.3.1 蒸發(fā)結晶是廢水近零排放處理中常用的方法之一，其基本原理為:進(jìn)入蒸發(fā)器的廢水通過(guò)蒸汽或電熱器加熱至沸騰，廢水中的水分逐漸蒸發(fā)成水蒸汽，水蒸氣經(jīng)冷卻后重新凝結成水而重復利用，廢水中的溶解性固體被截留在蒸殘液中，隨著(zhù)濃縮倍數的提高，最終以晶體形式析出。蒸發(fā)結晶可采用多效強制循環(huán)蒸發(fā)結晶MED工藝或蒸發(fā)機械再壓縮蒸發(fā)結晶MVR工藝技術(shù)兩種方案[４]。目前的河源電廠(chǎng)、恒益電廠(chǎng)、長(cháng)興電廠(chǎng)、漢川電廠(chǎng)等實(shí)現了脫硫廢水的近零排放。
3.3.2 直接煙道蒸發(fā)是將脫硫系統排出的廢水漿液與加壓空氣混合后，廢水經(jīng)霧化噴入空預器與除塵器之間煙道內，霧化液滴與高溫煙氣充分接觸，氣液兩相發(fā)生強烈熱交換后蒸發(fā)，煙氣溫度降低至酸露點(diǎn)以上。廢水蒸發(fā)后所析出的金屬鹽、懸浮物等物質(zhì)隨煙氣進(jìn)入后面的除塵系統中被脫除[５]。該工藝目前在臨汾電廠(chǎng)、濰坊、土右等電廠(chǎng)應用。
3.3.3 旁路煙道蒸發(fā)是從空預器與SCR之間的煙道中引出少量煙氣，進(jìn)入蒸發(fā)結晶器，利用高溫煙氣將濃水迅速蒸發(fā)，廢水蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸氣和結晶鹽隨煙氣一起進(jìn)入除塵器，從而達到除鹽效果[６]。該技術(shù)已在萬(wàn)方鋁業(yè)熱電廠(chǎng)投入使用。
4 廢水近零排放展望
從技術(shù)普遍實(shí)施難度看，現有的蒸發(fā)結晶工藝相對復雜，成本高，結晶后產(chǎn)生的混鹽作為固廢加以處理，達到可銷(xiāo)售工業(yè)鹽等級的不滿(mǎn)足《中華人民共和國鹽業(yè)管理條例》中第十七條“禁止利用鹽土、硝土和工業(yè)廢渣、廢液加工制鹽”規定.煙道氣蒸發(fā)等由于項目相對較少，技術(shù)成熟度有待于進(jìn)一步實(shí)踐驗證。煙道氣蒸發(fā)后煙氣中的鹽含量將提高，“加重對環(huán)境質(zhì)量的影響”是否會(huì )成為輿論的關(guān)注有待觀(guān)察.從經(jīng)濟性看，脫硫廢水通過(guò)灰場(chǎng)噴淋、撈渣機、達標排放等方式是目前最簡(jiǎn)單經(jīng)濟實(shí)用的方式，煙道氣蒸發(fā)相對較為經(jīng)濟，蒸發(fā)結晶工藝經(jīng)濟性相對較差，在目前火電普遍虧損的背景下難以實(shí)施。
綜上所述，高運行費的蒸發(fā)結晶與技術(shù)不成熟的煙道蒸發(fā)相比，兩者各有利弊，應根據水質(zhì)情況分析決定技術(shù)路線(xiàn)，隨著(zhù)低成本、低能耗、高去除率、綠色環(huán)保的脫硫廢水處理技術(shù)不斷開(kāi)發(fā)，脫硫廢水處理技術(shù)將助成電廠(chǎng)實(shí)現近零排放，直到實(shí)現低成本廢水零排放。
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