燃煤电厂废水综合治理近零排放解决方案探讨

燃煤电厂废水综合治理近零排放解决方案探讨

黄敏

国电长源汉川发电有限公司 湖北省武汉市 430040

摘要：燃煤电厂全厂废水零排放是指“废液零排放”，美国电力研究院ＥＰＲＩ定义为电厂不向地面水域排放任何形式的水（排出或渗出），所有离开电厂的水都是以湿气的形式或排放或固化在灰或渣中。我国工业用水节水术语中零排放的概念为：企业或主体单元的生产用水系统达到无工业废水外排。可以看出，两者的表述区别主要在前者强调了不仅废水不能外排，还包括了废水中固形物的处置形式。燃煤电厂废水零排放，是２０世纪８０年代初美国西南特别干旱地区兴起的一种用水模式，代表电厂用水的最高水平，后来美国其他地区和日本得到推广。本文主要分析燃煤电厂废水综合治理近零排放解决方案。

关键词：高盐废水；综合治理；近零排放；梯级利用

引言

随着水资源的日益短缺和国家对环境保护的越发重视，电厂废水零排放是必然趋势。脱硫废水中有害而又难以去除的Cl-是实现脱硫废水零排放的主要障碍之一，目前废水脱氯方法中，蒸发浓缩法和电化学方法运行成本过高，离子交换法和萃取法容易受到干扰离子的影响，絮凝沉淀法和电吸附法不适合处理较大的水量，水滑石法及沉淀法在现阶段虽有良好的处理效果但是所用除氯剂成本高，建议加强对高效价廉并对其他污染物具有协同去除作用的新型除氯剂的开发研究。

1、脱硫废水零排放系统概述

电厂脱硫废水处理系统处理后的浓盐水经提升泵输送至零排放站。废水在一级软化池先后与石灰、硫酸钠、聚铁、PAM药剂充分混合，形成易沉淀的絮体，通过一级澄清池沉淀，去除废水中重金属、镁及部分钙等结垢因子；一级澄清后的出水溢流至一级中间水池，通过提升泵输送至二级软化池，与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀，与聚铁、PAC进行絮凝，通过二级澄清池沉淀，进一步去除废水中的残余钙离子；二级澄清后的出水溢流至二级中间水池，通过提升泵输送至过滤器进行过滤，去除废水中的颗粒物，过滤器出水去往VACOM蒸发结晶单元进行蒸发结晶，结晶盐送往干燥打包系统。随着环保政策的日益严格，电厂废水“零排放”处理成为趋势，要求深度处理工艺的技术应具有很高的可靠性和经济性。目前的电厂废水“零排放”工艺是指不向环境中排出任何废液，各工序排出的废水可循环使用，废水中的污染物及盐类可经浓缩结晶后，作为化工原料回收利用或安全填埋或混合在电厂固体排放物如灰渣等达到无害化处理和废物利用。

2、电厂废水综合治理及梯级利用情况及存在的问题

2.1部分负荷工况下的水平衡问题

　近年来，随着我国工业的转型升级，电厂全年大部分时候都是部分负荷运行，且近几年电厂负荷率在５０％～７０％运行已经成为常态。而全厂用水和废水处理回用系统是建立在设计工况下的，因此，往往在设计工况下能实现用水系统和耗水、排水处理回用系统平衡的状况在部分负荷条件下未必能实现平衡，特别是负荷率偏低的运行工况。这就需要在设计时充分考虑部分负荷工况的系统调节问题。在对该厂进行水平衡测试试验摸底后，找到了不平衡的主要排放点。水平衡测试分析可发现：（１）排水率偏高，主要原因是系统循环水补水与辅机冷却系统串用，在低负荷工况下辅机冷却用水和循环水补水系统用水不平衡，导致循环水补水量大于需求需要外排；部分供水用户（主要是外供用户）距离较远，排水未能回收。（２）废水回用率偏低，主要是工业废水处理系统回用用户单一且用水量偏小，大部分废水处理后需外排；此外，由于末端废水处理零排放系统不能正常运行，增加了进入工业废水池的水处理量，进一步增大工业废水处理系统排水量。

2.2循环冷却水外排问题

循环水系统是电厂最大的水用户，耗水量一般占总用水量的８５％以上。为了保证循环水系统水质，电厂会控制其浓缩倍率，因此需要持续排放一部分水，这部分水如果不能合理回用，就需要外排。本项目原设计循环冷却排水用于脱硫工艺，在设计工况下排水是能全部回用的；实际运行时，由于负荷工况偏离设计工况较大，加上超净改造后脱硫工艺耗水量减少，循环水排污量大大高于脱硫工艺需要的补水量，需要部分外排；此外，原设计冷却塔补水先进锅炉辅机冷却，再进入循环补水系统，这本是供水梯级利用的举措，但由于前面所述的不平衡问题，辅机冷却补水量偏大，从而增大了循环系统排水量，实际运行时，循环水系统外排水量在１００ｍ３／ｈ以上，是该电厂外排水的主要来源（占总排放量的７０％以上）。

3、废水综合治理优化措施

3.1蒸发结晶系统预换热器化学清洗设计优化

脱硫废水经软化澄清、过滤处理后水中钙、镁离子大部分都被去除，但仍然含有少量的硬度，蒸发结晶系统长期运行中预换热器会发生结垢现象。在调试期间VACOM闪蒸装置累计处理水量达到200m3时，发现VACOM装置补水流量由最初的17.6m3/h下降至13.2m3/h，并且随着周期制水量的增长，补水流量不断减小。分析可能是辅换热器内部结垢所致，解体辅换热器进口滤网，滤网表面已被厚厚一层水垢所覆盖，辅换热器端面也有水垢存在。所以需要对预换热器定期进行化学清洗保证系统稳定、安全地运行。VACOM闪蒸装置在停机检修或设备长时间运行结垢导致换热效率降低需进行化学清洗时，应将闪蒸罐内部的浓缩液排空，原设计采用VACOM进料池内软化水对VACOM装置进行整体冲洗，并利用软化水作为清洗水源。VACOM进料池软化水pH值正常运行控制为12.0~12.5，方能保证废水中镁离子的完全去除，因此当采用氨基磺酸作为VACOM化学清洗药剂时，一定数量的氨基磺酸被软化水所消耗，被用作pH中和，该种设计不合理。

3.2结晶固化技术

蒸发结晶固化技术是指利用热量将废水中的水分蒸发，随着浓缩液浓度升高至过饱和状态，最终析出结晶盐实现固液分离，废水零排放的技术。在对某330MW燃煤电厂机组脱硫废水低温烟道数值模拟的研究中发现:废水中的盐分含量越高，液滴蒸发速率越快，蒸发形成的固体结晶物的直径越大．在实际工业生产应用中，蒸发结晶常与热法浓缩技术联用。技术受地域限制较大，不适用于冬季气温低、自然蒸发量极小的地区，因此仅在西北干旱少雨地区应用相对广泛;同时该技术也无法实现对淡水的回收利用。因此，蒸发塘技术在实际工程应用中具有很大程度的限制。直接烟道蒸发技术是在主烟道中利用烟气余热将雾化后的废水完全蒸发，将废水中的污染物转化为固体结晶物或盐类，最终被除尘器捕集，实现脱硫废水的零排放。在燃煤电厂锅炉负荷普遍降低的新常态下，空预器后的烟气温度降低，会导致该技术的废水蒸发效率受到限制，实际生产过程中的蒸发量大幅降低。如今，直接烟道蒸发技术正逐步淘汰。

结束语

总体来看，工业废水中Cl-的去除方法在不断改进和革新，种类也很多，但目前大多还处于试验阶段，部分方法可以有限地应用于中小水量的污水处理企业。在国内已发表的有关脱硫废水脱氯的论文中，烟道蒸发法和膜分离技术占到了60%。综合考虑到国内发展现状和实际运行情况及投资成本，这2种技术可能是最适合我国的经济可行的脱硫废水除氯从而实现零排放的方法。相信在未来，随着我国工业化的发展和技术的更新以及我国科研人员的不懈努力，脱硫废水中Cl-去除技术定会日益成熟。

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