電廠高鹽廢水零排放技術(shù)路線的探討

介紹了火力發(fā)電廠中廢水分類及水質(zhì)特點(diǎn),分析了高含鹽廢水零排放廢水的處理難點(diǎn),通過介紹和引用行業(yè)內(nèi)先進(jìn)的中鹽水和高鹽水的水處理技術(shù),構(gòu)建了高含鹽廢水零排放工藝路線。得出的結(jié)論是電廠淡水資源綜合利用和零排放,不能依靠單一的水處理技術(shù)來實(shí)現(xiàn),而是需要針對電廠各類含鹽廢水的特點(diǎn),制定一個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)路線。本文為火電廠實(shí)現(xiàn)廢水零排放提供了技術(shù)參考。

我國是屬于水資源嚴(yán)重短缺且分布不均的國家，隨著工業(yè)化進(jìn)程的深入，國家及社會(huì)對環(huán)境保護(hù)要求將越來越高，對電力行業(yè)的污染物排放也提出了更高的要求，發(fā)電企業(yè)廢水綜合利用和“零排放”成為環(huán)保領(lǐng)域中較為關(guān)注的課題之一。

綜合利用就是指在全廠建立水務(wù)管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，充分利用各種技術(shù)手段，使水資源在電廠內(nèi)較大限度地梯級使用和處理回用，盡量減少廢水排放量;而零排放是指電廠不向外部水域排放任何廢水。制約廢水零排放的主要因素是廢水中的高含鹽量。

一方面高含鹽廢水的直接應(yīng)用上，在電廠各系統(tǒng)中少有用武之處;另一方面在電廠現(xiàn)有廢水處理手段的基礎(chǔ)上，難以降低其含鹽量，實(shí)現(xiàn)全回收利用。“零排放技術(shù)”并非單項(xiàng)技術(shù)，而是一系列水處理技術(shù)的有機(jī)集成，應(yīng)該形成一個(gè)綜合的技術(shù)和工藝路線。

本文主要通過介紹含鹽廢水處理的工藝方法，分析和探討實(shí)現(xiàn)廢水零排放的技術(shù)和工藝路線。

1火電廠主要的含鹽廢水

1.1中等含鹽廢水

在火電廠中這類含鹽水的代表是循環(huán)冷卻水塔排污水。近些年隨著循環(huán)水預(yù)處理、旁路處理和高效阻垢劑等技術(shù)的不斷升級，電廠循環(huán)水的濃縮倍率已提升到4—5倍，盡管如此，循環(huán)水的排污量仍然很大(600MW機(jī)組達(dá)到200t/h)，用水量占到全廠淡水總用量的70%一80%。因此，循環(huán)水排污水的回收利用是電廠節(jié)水的關(guān)鍵點(diǎn)。

循環(huán)水的水質(zhì)情況如表1所示(國內(nèi)某一內(nèi)陸火電廠600MW機(jī)組)。

表1電廠循環(huán)水部分水質(zhì)指標(biāo)

從表1數(shù)據(jù)可以看出，循環(huán)水及其排污水電導(dǎo)率約在2000￣S/cm以內(nèi)，含鹽量不高，有很大的回收利用空間。

1.2高含鹽廢水

高含鹽廢水在火電廠中主要的來源是脫硫廢水和化學(xué)酸堿廢水，還包括其他廢水處理系統(tǒng)的排污水，可統(tǒng)稱為末端廢水。

以脫硫廢水為例，其水質(zhì)情況如表2600MW機(jī)組設(shè)計(jì)參數(shù))。(電極)之間，并用特制的隔板將其分開，組成除鹽(淡化)和濃(國內(nèi)某一火電廠縮兩個(gè)系統(tǒng)(如圖2所示)。

表2電廠脫硫廢水設(shè)計(jì)水質(zhì)指標(biāo)

盡管高含鹽廢水在全廠用水中的比重不大(600MW機(jī)組脫硫廢水量約5t/h)，但它卻是成為實(shí)現(xiàn)廢水零排放的關(guān)鍵。

2中等含鹽廢水處理技術(shù)

目前行業(yè)內(nèi)針對此類廢水，較為常見的是通過反滲透設(shè)備對其采取部分回收，用于循環(huán)水補(bǔ)水，達(dá)到節(jié)水的目的。雙模技術(shù)和工藝較為成熟，但存在投資和運(yùn)行成本較高、膜組件易被污染等缺陷。以下介紹兩種電吸附和電滲析技術(shù)。’

2.1電吸附

電吸附技術(shù)(Electrosorb Technology，簡稱EST)，又稱電容性除鹽技術(shù)(CDI)，是20世紀(jì)90年代末開始興起的一項(xiàng)新型水處理技術(shù)。

其基本原理(如圖1所示)是基于電化學(xué)中的雙電層理論原水從一端進(jìn)入正負(fù)極組成的空間，從另一端流出。原水在正、負(fù)極之間流動(dòng)時(shí)受到電場的作用，水中帶電粒子分別向帶相反電荷的電極遷移，被該電極吸附并儲(chǔ)存在雙電層內(nèi)。隨著電極吸附帶電粒子的增多，帶電粒子在電極表面富集濃縮，較終實(shí)現(xiàn)與水的分離，使水中的溶解鹽類滯留在電極表面，獲得凈化/淡化的出水。

圖1電吸附技術(shù)原理圖

相對于反滲透工藝來說，電吸附脫鹽技術(shù)具有常壓操作(一般為0.2—0.3MPa)、低電壓工作(1.5～2V)，且無需添加阻垢劑的特點(diǎn)。適用于處理電導(dǎo)率低于5000IxS/cm的含鹽廢水，脫鹽率和回收率均可達(dá)到在70%一80%。電吸附脫鹽工藝目前國內(nèi)已有工業(yè)應(yīng)用于循環(huán)水和化工污水處理。

2.2電滲析

電滲析技術(shù)是一種改進(jìn)的電驅(qū)動(dòng)膜分離技術(shù)，其核心原件為選擇性離子交換膜。利用陰陽離子交換膜交替排列于正負(fù)極

當(dāng)向隔室通入鹽水后，在直流電場作用下，陽離子向負(fù)極遷移，通過陽離子交換膜而被阻擋在下一陰離子交換膜;陰離子向正極移動(dòng)，通過陰離子交換膜而被阻擋在下一陽離子交換膜，從而使淡室中的鹽水被淡化，濃室(淡室相鄰的一對陰陽膜之間的空間)中的鹽水被濃縮。

圖2電滲析技術(shù)原理圖

電滲析脫鹽技術(shù)適用于處理電導(dǎo)率低于3000IxS/cm的含鹽廢水，脫鹽率和回收率均可達(dá)到在70%～80%，其工藝特點(diǎn)是投資成本不高，但日常運(yùn)行中離子交換膜有結(jié)垢和污堵的風(fēng)險(xiǎn)。

3高含鹽廢水處理技術(shù)

要達(dá)到廢水的零排放，關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)高含鹽廢水的全回收，本質(zhì)上就是要實(shí)現(xiàn)廢水中水和鹽類得分離。以下介紹幾種高含鹽廢水廢水處理的工藝。

3.1熱法蒸發(fā)結(jié)晶

熱法蒸發(fā)結(jié)晶是目前處理高鹽廢水較主要的技術(shù)路線，其原理是利用外部熱源(能量)對廢水加熱蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶處理，使廢水中水與鹽分分離，較大限度回收利用淡水。

3.1.1熱法蒸發(fā)器形式

熱法蒸發(fā)結(jié)晶工藝的核心設(shè)備是蒸發(fā)器，根據(jù)蒸發(fā)節(jié)能方式和蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)的不同，目前常見的有以下兩種：

(1)多效強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)(MED)多效強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器由換熱器和結(jié)晶蒸發(fā)器兩大部分組成;通過一臺循環(huán)泵液體在列管中循環(huán)，在高于正常液體沸點(diǎn)壓下加熱至過熱。蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入下一效蒸發(fā)器加熱或進(jìn)入冷凝器冷凝。濃縮液被循環(huán)泵送至鹽分離器，在鹽分離器內(nèi)實(shí)鹽水有效分離。

(2)機(jī)械蒸汽再壓縮蒸發(fā)(MVR)機(jī)械蒸汽再壓縮蒸發(fā)器是利用蒸發(fā)器中產(chǎn)生的二次蒸汽，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮，壓力、溫度升高，熱焓增加，然后送到蒸發(fā)器的加熱室當(dāng)作加熱蒸汽使用，使料液維持沸騰狀態(tài)，而加熱蒸汽本身則冷凝成水。相對于MED的換熱和蒸發(fā)通過兩個(gè)設(shè)備分別實(shí)現(xiàn)，效率更高，能耗大幅降低。

3.1.2蒸發(fā)結(jié)晶工藝

熱法結(jié)晶蒸發(fā)工藝過程分為兩個(gè)部分，即蒸發(fā)濃縮和蒸發(fā)結(jié)晶。如圖3所示的是一個(gè)典型的預(yù)處理+MVC蒸發(fā)濃縮+強(qiáng)制循環(huán)結(jié)晶的工藝流程。