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      火電廠廢水零排放解決方案

      • 發布日期: 2021年6月3日

      在火力發電廠過程中,水是循環使用的,水除用于汽水循環系統傳遞能量外,還用于很多設備的冷卻和沖洗。電廠廢水、污水來源不同,廢水的種類也略有差異,一般來說,火電廠廢水包括工業廢水、沖灰水、生活污水等。


      火電廠廢水的種類

      1、電廠工業廢水

      電廠工業廢水是電廠內排放的總排廢水,包括有工業冷卻水排水、化學水處理系統酸堿再生廢水、過濾器反洗廢水、鍋爐清洗廢水、輸煤沖洗、除塵廢水、含油廢水、冷卻塔排污廢水等。不同的工段,所排出的廢水種類不同,污染物也不同,含量以及排量都不固定,此類廢水中污染物有:懸浮物、油、有機物和硫化物等,這類廢水處理起來難度偏大。

      2、電廠沖灰水

      沖灰水是火電廠、燃煤電廠的主要污染源之一,一般是指用于沖洗爐渣和除塵器排灰的水,一般經灰場沉降后排出。沖灰水約占全部廢水量的40%~50%,沖灰水中的污染物種類及其含量受煤種、燃煤方式及除塵方式影響較大。燃煤電廠的沖灰水超出標準的主要指標是PH值、懸浮物、含鹽量和氟等,個別電廠還含有重金屬等污染物。

      3、電廠生活污水

      火力發電廠內,生活污水約占電廠總需水量的10%左右,生活污水中的污染物成分較復雜,主要為生活廢水,其數量、成分和污染物與電廠居民的生活習慣,用水量有關。

       

      火電廠廢水的特點

      1、不同排放來源的廢水,水質水量差異很大,電廠廢水的種類較多;

      2、廢水中的污染成分以無機物為主,有機污染物主要是油;

      3、電廠廢水間斷性排水較多。

       

      電廠廢水的危害

      火電廠廢水的危害主要是PH值及懸浮物超過排放標準,酸洗廢水則由于酸洗和純化介質的不同,廢水中含有HF、硫酸根、氫氧化氮等有毒有害化學成分。這類含有各種污染的廢水排入水體后,不但使水中原有物質組成發生變化,而且污染物還參與了能量和物質的轉化與循環過程,破壞水資源,損害水生生物資源,危及工農業生產。


      火電廠廢水零排放解決方案

      1. 火電廠廢水零排放方案

      舉例某火電廠總廢水量245m3/h?;瘜W水處理水源由循環水排污水供給(120m3/h),脫硫廢水水源由循環水排污水和廢水處理后回用水供給(240m3/h),化學再生后酸堿水調整合格后供撈渣系統和輸煤系統,水塔為開式循環冷卻水塔,含煤廢水和生活污水處理后回用。
      在實現廢水零排放項目中有2個難點:
      1)循環水排污水(水質分析見表1)。
      循環水質圖1.png


      排污水量大,正常情況下排水量在600m3/h左右,去除化學回用、工業回用和脫硫等系統回用,還有220m3/h無法回用,溶解性固體(TDS)質量濃度1.5~3g/L,直接進行蒸發濃縮、結晶處理時,設備運行經濟性差,投資成本巨大。故需要增加循環水旁路處理設備,對循環水進行除鹽處理后回用至循環水,提高循環水濃縮倍率,降低循環水排污量和補水量。
      2)脫硫廢水。水量25t/h,pH為6~9,COD為90mg/L。TDS的質量濃度高達25~40g/L,不能

      回用。通過水質分析(見表2)可知,水質中鈣、鎂、氟等離子處于過飽和狀態,具有嚴重的結垢傾向,同時水中還含有大量重金屬。處理過程中要先經過深度軟化,然后進入蒸發結晶系統,凈水進行回用,固體鹽分外運。

      脫硫廢水圖片2.png

      2. 循環水處理方案

      循環水排污水量大,且火電廠內無法全部消耗,因此,為實現廢水零排放必須提高濃縮倍率,降低循環水的排放量,并增設旁路處理裝置,將循環水排污水進行除鹽處理然后補充回循環水,同時旁路裝置產生的濃水進入蒸發結晶裝置進行處理。
      循環水旁路處理工藝流程見圖1。
      圖1.png


      1)石灰澄清加過濾處理系統。通過預處理系統,可去除大部分的碳酸鹽堿度,有機物可去除25%左右,硅化物去除30%~50%,降低TDS的含量。循環水排污水中含有大量的有機物和膠體物質。處理過程投加大量絮凝劑后,通過石灰加藥澄清池后可以去除大部分懸浮物,為后續多級多介質過濾器和超濾分擔壓力。


      2)低壓反滲透處理系統。超濾+反滲透雙膜技術在處理循環水排污水領域有很多應用實例。但聚合氯化鋁(PAC)投加量將非常大(正常原水的30~40倍),原因主要是循環水中投加了大量的有機高分子緩蝕阻垢劑,使濃縮后的循環水排污水的水質呈穩定狀態,從而抑制了后續投加PAC的絮凝效果。


      3)高壓反滲透系統。低壓反滲透淡水回收入循環水補水系統,濃水進入高壓反滲透系統,通過高壓發滲透系統將濃水進一步除鹽,淡水同樣回收入循環水補水系統,濃水濃縮到TDS的質量濃度80g/L,濃水水量由原來的220m3/h降至5~7m3/h,輸送到脫硫廢水處理系統的濃縮單元。


      3. 脫硫廢水處理方案

      通常,脫硫廢水處理系統采用中和+絮凝+沉降+澄清等常規處理工藝,以降低脫硫廢水的濁度、重金屬和部分硬度,但廢水的含鹽量沒有明顯降低,處理后無法回用,排放后對生態影響較大。
      脫硫廢水零排放系統主要包括4個處理單元,即脫硫廢水預處理單元、鹽水濃縮單元、結晶單元和固體廢棄物處置,其工藝流程見圖2。

      圖2.png


      1)預處理單元。采用石灰處理+混凝澄清+碳酸鈉軟化+混凝澄清工藝,在實現常規處理的目標的同時,最大限度的去除水中的Ca2+、Mg2+、SO42-、F-硅等結垢因子和重金屬,出水水質基本消除了結垢傾向。由于采用深度預處理,在前期水處理藥劑投加量較大,同時產出大量污泥,故還需增加污泥濃縮系統。
      2)鹽濃縮單元。脫硫廢水通過蒸發器進行濃縮后,濃鹽水TDS的質量濃度上升到200~250g/L。濃縮后進入結晶系統,進一步濃縮到TDS的質量濃度為350~600g/L,得到結晶鹽。
      目前在高TDS含量廢水濃縮技術有:多效蒸發技術(MED)、降膜機械蒸汽壓縮蒸發技術(MVC)和正滲透技術(MBC)等。由于在前期深度預處理后,以上技術均可滿足系統運行,故選擇時主要考慮運行的經濟性。幾種主流技術經濟性對比見表3。

      脫硫廢水圖片3.png

      高含鹽廢水的整個處理系統中,每增加1t廢水設備投資費用將增加300萬元左右。脫硫廢水蒸發結晶系統為高含鹽廢水處理過程的主要耗能系統,為了降低投資成本和運行成本,在廢水進入蒸發器濃縮前進入高壓反滲透(DTRO)預濃縮系統,將脫硫廢水TDS的質量濃度25~40g/L預濃縮到80~100g/L,降低進入蒸發器系統水量,提高運行效率。

      3)鹽結晶單元。結晶可采用多效強制循環蒸發結晶技術,強制循環機械蒸汽壓縮蒸發結晶技術;在無占地限制區域也可采用自然晾曬結晶。


      如果脫硫廢水采用深度預處理,則可獲得品質優良的工業鹽,主要成分為NaCl,其質量分數50%~80%。其它成份為KCl、Na2SO4、K2SO4;如果脫硫廢水采用常規處理,則所得混合鹽成分復雜,其中CaSO4的質量分數30%~50%。
      4)固體廢棄物處置。固體廢棄物主要包括來自廢水預處理系統的污泥和結晶單元產生的結晶鹽。預處理系統的污泥處置可以拋棄到灰場或送至垃圾填埋場處置。采用常規處理系統的結晶鹽為黃色,含有有毒有害的重金屬化合物,必須作為危險固體廢棄物送專業的固廢處理中心處置,處理成本約200~300元/t;采用充分軟化的深度預處理,結晶鹽為白色,品質較好,可作為工業鹽銷售,售價約為40元/t。

       

      結論
      針對火力發電廠實際運行情況,實現廢水零排放需要提高循環水系統的濃縮倍率、增設循環水旁路處理設備,同時在末端的脫硫廢水需要增設蒸發結晶系統。


      電廠廢水零排放解決方案優勢

      1、回收率高,產水水質高。

      2、蒸發/結晶的負荷小。

      3、停機運行穩定。

      4、可承受進水水質波動。

      5、有效控制有機物污堵及物理污堵。

      6、有效控制由于鈣硅結垢及金屬沉淀。

      7、廢水零排放系統能耗小。


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