廢水零排放處理在大同發(fā)電公司的實(shí)踐與應(yīng)用

文_李先宏 李澤 李晉

1 國電電力大同發(fā)電有限責(zé)任公司 2 國能朗新明環(huán)保科技有限公司

1 工程概況

國電電力大同發(fā)電有限責(zé)任公司是我國西電東送的重要電廠之一，主要擔(dān)負(fù)向首都輸送優(yōu)質(zhì)電能的任務(wù)，一期裝機(jī)規(guī)模建設(shè)6臺200MW超高壓機(jī)組，二期建設(shè)2臺600MW亞臨界直接空冷機(jī)組，三期建設(shè)2臺660MW超臨界直接空冷機(jī)組，目前總裝機(jī)容量達(dá)到3120MW。全廠廢水主要由主廠房排廢水、化學(xué)超濾反滲透排廢水、除鹽系統(tǒng)再生沖洗排廢水、主廠房疏放廢水、循環(huán)水排污水、煤場及輸煤通道各轉(zhuǎn)運(yùn)站產(chǎn)生的含煤廢水、凈水場排泥水、灰水系統(tǒng)排水、脫硫廢水、機(jī)房雜排水等組成，收集于廠區(qū)煤場西側(cè)區(qū)域的廢水收集池。為滿足國家對火力發(fā)電企業(yè)廢水環(huán)保零排放要求，進(jìn)一步合理利用水資源和保護(hù)環(huán)境，通過建設(shè)全廠廢水零排放處理系統(tǒng)，不但實(shí)現(xiàn)水資源回收再利用，減少新鮮補(bǔ)水，而且對膜處理工藝產(chǎn)生的濃縮液進(jìn)行干灰拌濕處理，以實(shí)現(xiàn)末端廢水最終零排。

2 工藝處理流程

2.1 工藝流程

根據(jù)小試試驗(yàn)及可行性研究報(bào)告，國電電力大同發(fā)電有限責(zé)任公司廢水零排放項(xiàng)目設(shè)計(jì)工藝流程為半軟化預(yù)處理+管式膜（TUF）+多段式SCRO膜濃縮（一段SCRO+二段SCRO）+干灰拌濕。

2.1.1 半軟化預(yù)處理工藝

根據(jù)廢水收集池的廢水水質(zhì)，采用NaOH+Na2CO3半軟化工藝，通過投加NaOH和Na2CO3，使廢水中形成Mg(OH)2和CaCO3沉淀，起到對廢水中Mg2+部分去除和Ca2+等離子完全去除目的，該工藝有效降低系統(tǒng)運(yùn)行藥劑成本。

2.1.2 管式膜（TUF）處理工藝

沉淀池出水懸浮物濃度穩(wěn)定在100mg/L左右，經(jīng)過化學(xué)加藥軟化處理后，NaOH與廢水中的Mg2+反應(yīng)形成Mg(OH)2，Na2CO3與廢水中的Ca2+反應(yīng)形成CaCO3，此時(shí)懸浮物濃度大幅度提升，TUF配置需提高出水水質(zhì)，降低廢水中懸浮物濃度，并需耐受高pH和高懸浮物濃度，通過管式膜處理系統(tǒng)對廢水中懸浮物進(jìn)行攔截，降低出水SDI值。

2.1.3 多段式SCRO膜濃縮工藝

經(jīng)過管式膜處理后，產(chǎn)水中主要含有NaCl和Na2SO4成分，其余離子（如Ca2+、F-等）和有機(jī)物含量較低，為增加系統(tǒng)膜通過流速，降低后段SCRO系統(tǒng)濃縮時(shí)結(jié)垢與濃差極化風(fēng)險(xiǎn)，采用兩級分段式SCRO工藝對TUF系統(tǒng)出水進(jìn)行濃縮處理。由于廢水水質(zhì)波動大，進(jìn)水TDS變化大，為保證SCRO系統(tǒng)濃水TDS穩(wěn)定性，系統(tǒng)回收率需根據(jù)進(jìn)水TDS波動而變化，即進(jìn)水TDS低時(shí)需提高SCRO系統(tǒng)回收率，進(jìn)水TDS高時(shí)需降低SCRO系統(tǒng)回收率，具體回收率調(diào)整幅度視現(xiàn)場水質(zhì)實(shí)際情況而定。

2.1.4 干灰拌濕處理工藝

經(jīng)SCRO濃縮后的濃鹽水含鹽量約為5%～6%，進(jìn)入終端干灰拌濕處理裝置，經(jīng)均勻混合后，進(jìn)入灰場。此工藝充分結(jié)合電廠所處環(huán)境，選擇投資最低，運(yùn)行成本最省工藝，避免MVR蒸發(fā)結(jié)晶工藝所帶來的高能耗以及精制工業(yè)鹽處理困難等問題。

2.2 工藝流程說明

2.2.1 加藥軟化系統(tǒng)

通過向1#反應(yīng)池中投加NaOH，調(diào)節(jié)pH至10.5～10.8，使少部分鎂離子以沉淀形式去除。并使水中碳酸氫根轉(zhuǎn)化為碳酸根比例增加，起到減少氫氧化鈉與碳酸鈉加藥量的目的。2#反應(yīng)池主要通過向反應(yīng)池中投加純堿Na2CO3，進(jìn)一步去除金屬離子，使水中大部分離子（鈣、鎂、鋇、錳）生成碳酸物沉淀，達(dá)到去除凈化目的。

2.2.2 TUF管式膜系統(tǒng)

管式微濾膜是一種基于錯(cuò)流過濾機(jī)理的微孔膜，進(jìn)料為含大量懸浮固體混合液，以循環(huán)泵送往TUF膜管，在內(nèi)部高速流動，產(chǎn)水透過膜層和支撐層到達(dá)膜管與膜殼內(nèi)的空間，然后從產(chǎn)水管引出送往后續(xù)設(shè)備，濃縮液則回流到前端濃縮槽內(nèi)。由于產(chǎn)水不斷送出，懸浮固體逐漸在槽內(nèi)濃縮，為維持一定固含量范圍，間歇或連續(xù)排出一定量濃縮液至污泥脫水設(shè)備，水回送至濃縮槽內(nèi)。

2.2.3 一二段SCRO裝置

將管式超濾膜產(chǎn)水送入反滲透系統(tǒng)，在經(jīng)過預(yù)處理的原水進(jìn)入反滲透裝置之前，加入高效化學(xué)分散劑，防止反滲透濃水中碳酸鈣鎂、硫酸鈣等難溶鹽濃縮后析出結(jié)垢并堵塞膜片，配置必要的加藥裝置，加藥系統(tǒng)由計(jì)量泵和計(jì)量箱組成。

SCRO系統(tǒng)運(yùn)行一定周期后，會出現(xiàn)不同程度污堵，當(dāng)逆向沖洗不能很好恢復(fù)反滲透系統(tǒng)通量時(shí)，采用化學(xué)清洗方式將膜表面污堵物洗下來。反滲透預(yù)處理越完善，膜元件清洗周期越長，清洗越容易。當(dāng)反滲透裝置壓差上升、產(chǎn)水量或脫鹽率下降至一定數(shù)值時(shí)，反滲透裝置需進(jìn)行化學(xué)清洗，采用分段清洗，可以保證每一段膜元件有合適循環(huán)量并達(dá)到預(yù)期清洗效果。

3 系統(tǒng)運(yùn)行過程及參數(shù)分析

3.1 藥劑軟化

根據(jù)廢水收集池水質(zhì)數(shù)據(jù)，Ca2+濃度為496～732mg/L，Mg2+濃度為154～350.4mg/L，SO42-濃度為1098～1621mg/L，水質(zhì)變化幅度較大，為了能夠保證SCRO系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行，對水質(zhì)進(jìn)行模擬計(jì)算，認(rèn)為主要是硫酸鈣結(jié)垢影響。因此，在硫酸根最大時(shí)，Ca2+控制在50mg/L以內(nèi)，SCRO回收率可控制為90%，根據(jù)水質(zhì)通過試驗(yàn)，最終采用NaOH+Na2CO3加藥方式對廢水進(jìn)行軟化，pH在10.5左右，在去除鈣離子的同時(shí)，部分鎂離子與OH-結(jié)合生成氫氧化鎂沉淀，此軟化又稱為即為半軟化法。

3.2 管式膜（TUF）系統(tǒng)運(yùn)行

管式膜（TUF）系統(tǒng)運(yùn)行前期操作壓力上升速率過快，主要是由于設(shè)備初啟動未進(jìn)行徹底化學(xué)清洗去除膜表面污染物，導(dǎo)致通量較低。管式膜（TUF）系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)水流量存在波動（由于運(yùn)行過程執(zhí)行的是運(yùn)行+反洗/氣洗+運(yùn)行步驟），平均產(chǎn)水流量以保證一段SCRO原水箱液位基本保持恒定為調(diào)整原則。

3.3 SCRO系統(tǒng)運(yùn)行

SCRO系統(tǒng)運(yùn)行主要是對TUF系統(tǒng)產(chǎn)水進(jìn)行濃縮處理，以達(dá)到干灰拌濕系統(tǒng)水量平衡要求，運(yùn)行數(shù)據(jù)如表1、表2所示。

通過以上數(shù)據(jù)，一段SCRO脫鹽率基本穩(wěn)定在95%以上，二段SCRO脫鹽率穩(wěn)定在98%左右，隨著SCRO系統(tǒng)進(jìn)水電導(dǎo)率變化，操作壓力呈現(xiàn)正相關(guān)形式變化，而系統(tǒng)回收率因需控制濃水含鹽量而呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)變化趨勢。同時(shí)，由于采用半軟化法，未投加足量NaOH促使廢水pH提升至11.50左右，導(dǎo)致未產(chǎn)生足量的Mg(OH)2，從而降低了對SiO2、F-等污染物去除率，增大了二段SCRO濃縮液側(cè)污堵風(fēng)險(xiǎn)，從系統(tǒng)長期運(yùn)行穩(wěn)定性考慮，必要時(shí)可考慮全軟化處理或考慮對污染因子的單獨(dú)去除。

表1 一段SCRO系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄

表2 二段SCRO系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄

4 結(jié)語

廢水零排放處理在國電電力大同發(fā)電有限責(zé)任公司的成功應(yīng)用，經(jīng)過長期運(yùn)行實(shí)踐，在運(yùn)行工況、藥劑調(diào)配、指標(biāo)控制等方面精細(xì)化管理，可實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)長期、穩(wěn)定運(yùn)行。驗(yàn)證了半軟化預(yù)處理+管式膜（TUF）+多段式SCRO膜濃縮（一段SCRO+二段SCRO）+干灰拌濕工藝處理系統(tǒng)是可行的，而且能夠?qū)崿F(xiàn)低成本零排運(yùn)行，因此具有在火電廠廢水零排放處理系統(tǒng)的借鑒意義。