火力发电厂废水零排放技术方案

火力发电厂废水零排放技术方案

为实现火力发电厂废水零排放的目标，对脱硫废水预处理工艺、脱硫废水浓缩处理工艺以及末端浓盐水的蒸发结屏，处理工艺进行技术对比，选取适合电厂实际情况的技术方案。处理后的冷凝水可以作为工业水，使电厂水处理系统实现闭式循环，没有任何外排水，真正实现废水零排放。

1脱硫废水处理的意义

我国属于水资源严重短缺且分布不均衡的国家，只有全面综合利用才是解决缺水和排污对环境污染的有效途径。国家及社会对环保要求越来越高，同时也对火力发电厂提出了更高的要求，全厂废水必须做到零排放。

火力发电厂主要污水有生活污水、含油废水、含煤废水、工业废水、循环水冷却塔排污水以及脱硫废水，这些废水一般经过简单物化、生化处理后直接排放或部分回收利用。火力发电厂废水回收基本上是将各部分废水用于脱硫用水，所以脱硫废水处理是全厂废水零排放的关键。目前，国内对脱硫废水的处置方式主要是初步处理后排放。

一般是通过系列氧化还原反应将废水中的重金属污染物转化为胺化物，再通过絮凝反应沉淀除去重金属及悬浮物固体，最后调节pH值使其达到DL/T997-2006《火电厂石灰石一石膏湿法脱硫废水控制指标》的要求，但处理之后依然为高氯根、高含盐且含有微量重金属的废水。因此，电厂湿法脱硫废水回收利用是电厂实现零排放的最大难点和关键。

2脱硫废水预处理

脱硫废水中含有重金属、氟离子、化学需氧量(COD)等污染物，产生的污泥需要进行专业处理。为减少污泥处理量，并保证后续装置运行的稳定性，脱硫废水经现有脱硫废水处理系统处理后，再进入高盐废水浓缩处理系统。脱硫废水总硬度达到100~200mmol/L，需要进行软化处理，以避免后续浓缩处理系统以及蒸发设备结垢。脱硫废水软化处理主要有以下2种方案。

(1)方案1：石灰一碳酸钠软化一沉淀池一过滤器处理工艺。

首先，化学加药使Ca2+，Mg2+以及硅产生沉降，然后用沉淀池做固液分离，沉淀池的上清液自流至重力滤池进行过滤除浊，出水作为高含盐废水浓缩处理系统进水。

(2)方案2：石灰一碳酸钠软化一管式微滤膜(TMF)处理工艺。

首先，化学加药使Ca2+，Mg2+及硅产生沉降，然后采用错流式管式微滤工艺代替传统的澄清工艺，利用微孔膜对废水中的沉淀物进行分离，达到较好的出水水质，出水进入高含盐废水浓缩处理系统进一步处理。2种脱硫废水预处理方案的技术对比见表1。

表1 2种脱硫废水预处理方案技术对比

方案1己在广东河源电厂得到成功应用，系统运行稳定;浙江浙能技术研究院有限公司在浙江浙能兰溪发电有限公司脱硫废水处理以及北京热电厂脱硫废水的中试试验中均采用了方案2，由于脱硫废水有机物含量高，造成微滤膜污堵(浙江浙能兰溪发电有限公司脱硫废水ρCOD=390mg/L，华能北京热电厂脱硫废水ρCOD=480mg/L)，微滤膜膜通量衰减严重，系统运行稳定性较差。

3脱硫废水浓缩处理

3.1方案1

方案1采用高盐废水浓缩处理系统，处理系统工艺如图1所示(图中：EDR为电渗析;RO为反渗透。)

图1高盐废水浓缩处理系统工艺(方案1)

方案1包括以下内容。

(1)脱硫废水来水(15m3/h)进入软化处理单元，加石灰调节pH 值，并加碳酸钠去除钙硬和镁硬。

(2)软化处理单元产水(14m3/h)以及循环水排污水回用处理系统RO浓排水(30m3/h)经过精密过滤器过滤后，进入EDR装置，系统设计回收率为55%，脱盐率为75%，产水(24m3/h)作为脱硫工艺用水，浓水(20m3/h)进入蒸发结晶系统。

(3)反应池和沉淀池污泥主要成分为碳酸钙，作为脱硫系统制浆用水。

3.2方案2

方案2采用纳滤一海水反渗透(NF-SWRO)工艺，通过纳滤去除废水中的有机物和部分盐分，纳滤产水进高压反渗透，浓水进蒸发结晶，处理系统工艺如图2所示(图中：SWRO为海水反渗透;NF为纳滤)。

图2纳滤一海水反渗透处理系统工艺(方案2)

混合后的末端废水中ρCOD、含盐量、氯离子质量浓度、硬度等均很高，这些物质在浓缩过程中易造成反渗透膜结垢及微生物污堵等故障，故必须先进行去除或降低这些物质含量。通过两级软化可以将硬度离子去除，但混凝澄清对有机物的去除率只有30%左右，混合后的末端废水ρCOD较高，只有进一步降低ρCOD，才能有效减缓反渗透膜污堵。由于NF装置对COD有较高的耐受性和去除率，因此在软化工艺后增加NF处理。

纳滤膜孔径约为1nm，能有效截留二价及高价离子、分子量高于200的有机分子，使大部分一价盐透过。纳滤膜相对截留分子量介于反渗透膜和超滤膜之间，对无机盐有一定的脱除率;对单价离子截留率低，对二价和多价离子截留率达到90%以上;对疏水型胶体、油、蛋白质和其他有机物有较强的抗污染性。相比于反渗透工艺，纳滤具有操作压力低、水通量大的特点，纳滤膜操作压力一般低于1MPa，操作压力低使得分离过程动力消耗低，对于降低设备的投资费用和运行费用是有利的。

方案2包括以下内容。

(1)脱硫废水(15m3/h)进入软化处理单元，加石灰调节pH值，并加碳酸钠去硬度。

(2)软化处理单元产水(14m3/h)以及循环水排污水回用处理系统RO浓排水(30m3/h)混合后，经过砂率过滤进入NF装置，NF装置回收率设计为75%}NF产水(33m3/h)到SWRO装置，NF浓水(11m3/h)进入高压反渗透装置，回收率为50%5.5m3/h的浓水进入蒸发结晶站2。NF浓水中含有大量的高价离子(主要是硫酸盐)，同时含有部分一价离子，为了使产品盐达到二级工业盐的要求，需要利用硫酸钠和氯化钠结晶温度的不同来实现盐的分离。

(3)SWRO装置设计回收率为75%，脱盐率为98%，SWRO淡水(24m3/h)作为冷却塔补水，SWRO浓水(9m3/h)进入高压反渗透装置，回收率为50%，4.5m3/h的浓水进入蒸发结晶站1。由于NF装置将90%以上的高价离子截留，所以SWRO装置进水中的高价离子含量很低。SWRO浓水中的主要离子为氯化钠，蒸发结晶站1的产品盐可以达到二级工业盐的要求，结晶2主要是硫酸钠盐，分别设置2个结晶器实现盐的资源化利用。2种高含盐废水浓缩处理方案对比见表2。