亞臨界供熱機(jī)組工業(yè)廢水梯級(jí)利用及廢水零排放實(shí)施

摘 要：介紹了330MW亞臨界供熱機(jī)組工業(yè)廢水梯級(jí)利用及廢水零排放的實(shí)施的技術(shù)路線及工藝流程。

關(guān)鍵詞：廢水;零排放;梯級(jí)利用;脫硫廢水

0 引言

我國(guó)是一個(gè)淡水資源短缺的國(guó)家，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水資源短缺的矛盾日益突出，隨著人民日益增長(zhǎng)的美好生活的需求及國(guó)家建設(shè)美麗富強(qiáng)、給人民一個(gè)青山綠水美好環(huán)境的需要，保護(hù)水資源和節(jié)約用水成為保護(hù)環(huán)境的基本國(guó)策，也是企業(yè)的社會(huì)責(zé)任。實(shí)現(xiàn)廢水減量重復(fù)利用及廢水零排放成為當(dāng)前工業(yè)企業(yè)發(fā)展的重要工作任務(wù)。

現(xiàn)代電廠建設(shè)初期均有水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及建設(shè)，一般包括鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)、工業(yè)廢水處理、廠區(qū)生活污水處理、含煤廢水處理及脫硫廢水處理系統(tǒng)等。設(shè)計(jì)均考慮廢水排放的問(wèn)題，但仍存在外排廢水量的問(wèn)題，隨著環(huán)保工作的要求及國(guó)家對(duì)水資源的控制要求，且企業(yè)機(jī)組平均水耗仍較國(guó)際先進(jìn)仍有差距，必須對(duì)現(xiàn)有廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，最終達(dá)到機(jī)組平均水耗下降，真正實(shí)現(xiàn)廢水減量重復(fù)利用及廢水零排放。

實(shí)現(xiàn)所謂”零排放”（Zero Liquid Discharge），是指無(wú)限地減少污染物和能源排放直至零的活動(dòng)，廢水零排放是一種理想的封閉用水系統(tǒng)，是對(duì)電廠的用水及排水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)電廠無(wú)污廢水外排，在廠內(nèi)回收處理、循環(huán)利用，最終無(wú)法利用的廢水轉(zhuǎn)化為固體廢渣。目前，國(guó)內(nèi)陸續(xù)有部分電廠開(kāi)展了廢水零排放的研究及工程應(yīng)用，并取得了取得較好的節(jié)水效益及環(huán)保效果。

真正實(shí)現(xiàn)電廠廢水零排放是一項(xiàng)很復(fù)雜的系統(tǒng)工程，應(yīng)統(tǒng)籌考慮全廠的給水及排水系統(tǒng)。企業(yè)要對(duì)各個(gè)用水子系統(tǒng)選擇合適的用水方式，使其產(chǎn)生的廢水量最少，這些廢水要被完全的分級(jí)利用或回用，同時(shí)還要把末端廢水終級(jí)處理后才能達(dá)到真正零排放，本文介紹了330MW亞臨界供熱機(jī)組實(shí)施廢水零排放的工藝路線及技術(shù)方案。

1 減量及梯級(jí)利用

對(duì)企業(yè)全廠水系統(tǒng)以及水平衡等方面的分析，提出系統(tǒng)優(yōu)化方案，通過(guò)水系統(tǒng)優(yōu)化工程的開(kāi)展，實(shí)現(xiàn)廢水分級(jí)、分質(zhì)利用，減少?gòu)U水排放量。

根據(jù)生產(chǎn)最低需求或水質(zhì)指標(biāo)的特點(diǎn)，將全廠的用水系統(tǒng)進(jìn)行模塊化區(qū)域分類，在生產(chǎn)運(yùn)行中開(kāi)展統(tǒng)一調(diào)度管理、區(qū)域指標(biāo)控制的分類集中控制方式。分為生產(chǎn)來(lái)水模塊、冷卻水模塊、除鹽水模塊、低含鹽工業(yè)水模塊、高含鹽生產(chǎn)綜合廢水模塊、生活水模塊、脫硫用水模塊、熱網(wǎng)水系統(tǒng)模塊、終端水用戶模塊。

對(duì)全廠水系統(tǒng)全面梳理，根據(jù)設(shè)備對(duì)水質(zhì)的要求匹配水源，優(yōu)化系統(tǒng)避免高質(zhì)低用，最大限度的降低高濃鹽水量。

按照水質(zhì)、水量通過(guò)廢水回用減少?gòu)U水量，如圖1所示。

2 廢水濃縮

廢水經(jīng)廢水回用自減量后，需進(jìn)行濃縮減量處理的廢水為：循環(huán)水排污水和反滲透排濃水。

廢水濃縮減量處理分為兩部分，一部分為利用成熟的普通脫鹽集成技術(shù)進(jìn)行的小濃縮減量處理，以滿足排放的濃鹽水小于或等于脫硫吸收塔需要的補(bǔ)充水量;另一部分為通過(guò)脫硫吸收塔進(jìn)行的大濃縮減量處理。

通過(guò)全廠水系統(tǒng)的梳理、改造，實(shí)現(xiàn)除脫硫廢水外無(wú)其他外排廢水，高鹽脫硫廢水經(jīng)雙堿法軟化、膜法預(yù)處理，經(jīng)MVR蒸發(fā)器濃縮結(jié)晶，產(chǎn)生淡水回用系統(tǒng)，結(jié)晶鹽達(dá)到工業(yè)鹽二級(jí)品質(zhì)。如圖2所示。

熱電廠廢水零排放改造方案首先進(jìn)行廢水梯級(jí)利用治理，對(duì)反滲透濃水、輔機(jī)循環(huán)水、部分酸堿廢水等工業(yè)廢水進(jìn)行梯級(jí)利用及減量，并對(duì)脫硫廢水進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)脫硫廢水零排放，最終實(shí)現(xiàn)全廠廢水零排放。

3 脫硫廢水零排放處理工藝路線

脫硫廢水零排放處理技術(shù)路線采用“預(yù)處理+膜法分鹽+膜濃縮+機(jī)械式蒸汽再壓縮（MVR）”的技術(shù)路線，結(jié)晶鹽達(dá)到二級(jí)工業(yè)鹽品質(zhì)。

工藝流程如下：

預(yù)沉系統(tǒng)：脫硫廢水（12m3/h）→三聯(lián)箱（加石灰、有機(jī)硫、絮凝劑、助凝劑）→澄清池（功能說(shuō)明：去掉水中懸浮物、重金屬、氟離子）。

軟化系統(tǒng)：澄清池→水泵（12m3/h）→氫氧化鈉和碳酸鈉加藥軟化預(yù)處理→水泵（9.5m3/h）→管式超濾膜（8.6m3/h）→水泵→鈉濾膜分鹽（6.2m3/h）→中間水箱（功能說(shuō)明：加藥形成氫氧化鎂和碳酸鈣沉淀，經(jīng)管式超濾過(guò)濾除去沉淀物，水中主要成分為硫酸根離子、氯離子、鈉離子;經(jīng)鈉濾分鹽后，水中硫酸根離子隨鈉濾濃水排至脫硫溢流漿液箱，鈉濾產(chǎn)水鹽分主要為氯化鈉）。

濃縮系統(tǒng)：預(yù)處理來(lái)水（6.2m3/h）→高壓反滲透膜濃縮系統(tǒng)（3m3/h）→中間水箱（功能說(shuō)明：為降低蒸發(fā)能耗，鈉濾產(chǎn)水經(jīng)高壓反滲透再濃縮，高壓反滲透濃水進(jìn)入MVR系統(tǒng)進(jìn)行蒸發(fā)）。

蒸發(fā)系統(tǒng)：中間水箱（3m3/h）→緩沖箱→蒸發(fā)結(jié)晶器→冷凝水回用至化學(xué)清水箱。

結(jié)晶系統(tǒng)：結(jié)晶處理流程：濃縮液→增稠器→離心機(jī)→干燥→打包外運(yùn)。

脫硫廢水核心技術(shù)為膜強(qiáng)化軟化（TUF）+納濾（SCNF）+機(jī)械式蒸汽再壓縮（MVR），主要去除脫硫廢水中的懸浮物、鈣鎂離子、重金屬，確保后端系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行，并完成一價(jià)離子和二價(jià)離子的分離，實(shí)現(xiàn)分鹽處理及高品質(zhì)工業(yè)鹽、高品質(zhì)石灰石漿液的回收利用，降低固體廢物的排放量。

預(yù)處理軟化系統(tǒng)采用針對(duì)脫硫廢水自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的藥劑軟化和膜過(guò)濾相結(jié)合膜強(qiáng)化軟化處理技術(shù)。該技術(shù)通過(guò)傳統(tǒng)藥劑軟化處理降低水中鈣鎂硬度，同時(shí)利用管式超濾膜的高效截留與高透水率作用，將藥劑軟化形成的微小固體顆粒完全截留，使得廢水中的鈣鎂硬度幾乎完全脫除。軟化系統(tǒng)出水進(jìn)入納濾裝置進(jìn)行一價(jià)、二價(jià)離子的分離。

第二段為蒸發(fā)結(jié)晶（MVR），其原理是：熱力蒸汽再壓縮時(shí)，根據(jù)熱泵原理，來(lái)自沸騰室的蒸汽被壓縮到加熱室的較高壓力;即能量被加到蒸汽上。由于與加熱室壓力相對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽溫度更高，使得蒸汽能夠再用于加熱。為此采用蒸汽噴射壓縮器。它們是根據(jù)噴射泵原理來(lái)操作，沒(méi)有活動(dòng)件，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單而有效，并能確保最高的工作可靠性。使用一臺(tái)熱力蒸汽壓縮器與增加一效蒸發(fā)器具有相同的節(jié)省蒸汽和節(jié)能效果。熱力蒸汽壓縮器的操作需要一定數(shù)量的新蒸汽，即所謂的動(dòng)力蒸汽。這些動(dòng)力蒸汽必須被傳送到下一效，或者被送至冷凝器作為殘余蒸汽。包含在殘余蒸汽中的剩余能量大約與動(dòng)力蒸汽所提供的能量相當(dāng)。蒸發(fā)出的結(jié)晶鹽經(jīng)流化床干燥處理后由噸袋結(jié)晶鹽打包封裝，最終產(chǎn)品為純度高于97.5%的袋裝氯化鈉，達(dá)到《GB/T5462-2003工業(yè)鹽》標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的精制工業(yè)鹽二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)固體廢物的綜合利用和減量處置。

脫硫廢水零排放放處理系統(tǒng)處理水量6t/h，脫硫廢水水質(zhì)如表1所示。

能耗與藥劑費(fèi)用總計(jì)為55.2元/m3。上述能耗及藥劑費(fèi)用是根據(jù)調(diào)試期運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)計(jì)算，代表性不強(qiáng)，還需進(jìn)一步根據(jù)運(yùn)行情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)廢水減量利用及廢水零排放的實(shí)施，可實(shí)現(xiàn)企業(yè)的全廠廢水零排放，徹底解決廢水外排的問(wèn)題，履行企業(yè)的社會(huì)責(zé)任。同時(shí)可滿足國(guó)家將來(lái)對(duì)廢水的監(jiān)管要求，改善本地區(qū)的水環(huán)境質(zhì)量，確保電力與環(huán)境的可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展，推進(jìn)電廠未來(lái)發(fā)展，建設(shè)綠色環(huán)保型電廠;同時(shí)也具有為其他企業(yè)解決全廠廢水排放的技術(shù)難題，提供可供借鑒的解決方案。

作者簡(jiǎn)介：

謝國(guó)峰（1976- ），男，寧夏人，高級(jí)工程師，研究方向：火力發(fā)電廠設(shè)備管理。