【中國環(huán)保在線 應(yīng)用方案】目前，大多數(shù)火電廠末端廢水中，脫硫廢水具有含鹽量高、腐蝕性強(qiáng)、重金屬超標(biāo)、懸浮物濃度高等特點(diǎn)，因此脫硫廢水的處理回收利用成為火電廠實(shí)現(xiàn)廢水零排放的關(guān)鍵。
 

　　我國是個(gè)水資源相對匱乏的國家，人均水資源量約為世界平均水平的28%，是13個(gè)人均水資源貧乏的國家之一。隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，社會(huì)用水量持續(xù)增長，水資源的有效利用直接影響到社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展.火電廠是我國工業(yè)用水大戶，隨著水資源的日益緊張和國家對環(huán)保的重視，火電廠的節(jié)水減污和廢水零排放勢在必行。
 

　　目前，大多數(shù)火電廠末端廢水主要有脫硫廢水、循環(huán)水排污水及少量再生廢水.脫硫廢水具有含鹽量高、腐蝕性強(qiáng)、重金屬超標(biāo)、懸浮物濃度高等特點(diǎn)，是火電廠中水質(zhì)惡劣的廢水，因此脫硫廢水的處理回收利用是火電廠實(shí)現(xiàn)廢水零排放的關(guān)鍵，也是火電廠規(guī)劃設(shè)計(jì)、環(huán)保升級改造工作面臨的新挑戰(zhàn)。
 

　　一、火力發(fā)電行業(yè)基本概況
 

　　在我國電力行業(yè)發(fā)展過程中，由于各種能源發(fā)電技術(shù)的起點(diǎn)不同，各子行業(yè)處于不同的發(fā)展階段。火力發(fā)電技術(shù)起步較早，發(fā)展技術(shù)較為成熟，在豐富的煤炭資源支持下，火電行業(yè)已經(jīng)步入成熟期。由于我國以煤為主的能源結(jié)構(gòu)決定了我國火力發(fā)電行業(yè)在電力行業(yè)中占據(jù)主導(dǎo)地位，目前我國約有70%的發(fā)電量來自于火力發(fā)電。
 

　　截至2015年底，我國的總發(fā)電量已經(jīng)達(dá)到57399億kW•h，其中燃煤電廠的發(fā)電量為38977億kW•h，占總發(fā)電量的68%。截至2016年3月，京津冀地區(qū)投產(chǎn)或在建單機(jī)100MW及以上等級機(jī)組的火電廠中，北京共13家，投產(chǎn)及在建機(jī)組總功率約9040MW；北京共21家，投產(chǎn)及在建機(jī)組總功率約15582MW；河北省共74家，投產(chǎn)及在建機(jī)組總功率約43659MW。
 

　　雖然燃煤電廠具有布局靈活，一次性建造投資少，發(fā)電設(shè)備年利用小時(shí)數(shù)高等特點(diǎn)，但是受燃煤品質(zhì)和發(fā)電工藝條件的限制，產(chǎn)生的燃燒副產(chǎn)物多，不加控制排放對環(huán)境污染巨大。因而，自2012年1月起，在全國范圍內(nèi)實(shí)施《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，要求火電廠的燃煤機(jī)組排放廢氣須經(jīng)脫硫設(shè)備處理后，再排放入大氣中。
 

　　二、火電廠脫硫廢水產(chǎn)生及處理工藝
 

　　自該標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施以來，電廠的煙氣凈化技術(shù)得到廣泛實(shí)施。目前，我國絕大多數(shù)電廠采用了石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)脫除煙氣中的二氧化硫。在濕法煙氣脫硫工藝中，為了維持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行和保證石膏產(chǎn)品質(zhì)量，需要控制漿液中氯離子濃度不能過高，因此需要產(chǎn)生一部分漿液，從而產(chǎn)生脫硫廢水。脫硫廢水是近十多年來濕法脫硫帶來的新問題。脫硫廢水成因復(fù)雜、污染物種類也比較多，含鹽量很高，如果直接排放，很容易造成二次污染，是脫硫電廠難處理的廢水之一。
 

　　目前，我國火電廠脫硫廢水零排放處理技術(shù)主要包括兩種。一種是膜濃縮+蒸發(fā)結(jié)晶法，一種是煙氣蒸發(fā)處理法。膜濃縮+蒸發(fā)結(jié)晶法將脫硫廢水經(jīng)膜濃縮減量后進(jìn)入蒸發(fā)器加熱至沸騰，廢水中水逐級蒸發(fā)成水蒸氣經(jīng)冷卻后凝結(jié)成水循環(huán)利用，廢水中的溶解性固體被截留在蒸殘夜中，終以晶體的形式析出。此方法可以回收水資源和結(jié)晶鹽，且膜系統(tǒng)對廢水的高倍濃縮大大降低了零排放成本。因此，為了確保蒸發(fā)結(jié)晶器正常運(yùn)行和保證結(jié)晶鹽品質(zhì)，需要對脫硫廢水進(jìn)行嚴(yán)格的預(yù)處理，如去除廢水中的硬度、有機(jī)物和重金屬等。煙氣蒸發(fā)處理法是利用煙氣余熱對廢水進(jìn)行噴霧蒸發(fā)處理，操作簡單，運(yùn)行成本低，但是煙道處理法不能回收水資源，而且尚有大量潛在影響不能確定，包括對后續(xù)除塵等工藝的影響、固廢綜合利用及可能引起的煙道腐蝕問題等。因此，在煙氣蒸發(fā)處理脫硫廢水方面，應(yīng)加強(qiáng)相關(guān)影響研究。
 

　　三、火電廠脫硫廢水水質(zhì)特點(diǎn)
 

　　脫硫廢水通常的產(chǎn)量為，每1000MW裝機(jī)容量產(chǎn)生的廢水在7——10 m³/h左右，僅占電廠廢水總量的5%以下。據(jù)此此計(jì)算，京津冀地區(qū)每天約排放11471 m³，每年排放約418萬m³脫硫廢水。
 

　　但是由于其成分復(fù)雜，含鹽量高，相較電廠其他廢水來說處理難度高，成為電廠廢水零排放的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。
 

　　燃煤電廠脫硫廢水根據(jù)所用燃煤不同，水質(zhì)有一定的波動(dòng)，但是通常具有以下特點(diǎn)：
 

　　1)脫硫廢水懸浮物(TSS)濃度高，通常會(huì)達(dá)到10000mg/L以上。
 

　　2)溶液呈酸性，pH值在4——6.5之間。
 

　　3)含鹽量(TDS)較高，通常在25000——40000mg/L之間。
 

　　4)Ca2+、Mg2+硬度高[3]，特別是Mg2+，通常接近5000mg/L左右。此外，硫酸根的濃度大，CaSO4處于飽和狀態(tài)。
 

　　5)Cl-離子含量較高，通常在10000——15000mg/L之間。
 

　　常規(guī)處理采用三聯(lián)箱工藝，通過加藥中和、硫化物除重金屬以及混凝沉淀等步驟，去除廢水中的懸浮物、重金屬、部分鈣鎂，然后調(diào)節(jié)pH值，使排水達(dá)到火電廠石灰石石膏濕法脫硫廢水水質(zhì)控制指標(biāo)DL/T997—2006及污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB8978—1996標(biāo)準(zhǔn)，排入市政污水管網(wǎng)或廠區(qū)回用。
 

　　四、火電廠廢水排放的相關(guān)政策法規(guī)
 

　　近年來，隨著《新環(huán)保法》、《國務(wù)院辦公廳關(guān)于推行環(huán)境污染第三方治理的意見》、《水污染行動(dòng)計(jì)劃》等一系列法規(guī)政策的出臺和實(shí)施，提高用水效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)水和廢水的有效再利用已成為必然的選擇。尋求處理效果更好、工藝穩(wěn)定性更強(qiáng)、運(yùn)行費(fèi)用更低的水處理工藝，實(shí)現(xiàn)廢水零排放的目標(biāo)，已成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的內(nèi)在需求。
 

　　燃煤火電廠是我國工業(yè)用水的大戶，其用水量和排水量十分巨大，在工業(yè)用水中約40%用于燃煤火電廠，燃煤火電廠每年排水約占全國工業(yè)企業(yè)排放量的10%。由于濕法脫硫后產(chǎn)生的廢水對環(huán)境影響大，因此需要對其進(jìn)行深度處理。我國早在2006年就已頒布《火力發(fā)電廠廢水治理設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》，明確提出：火電廠的脫硫廢水處理設(shè)施要單獨(dú)設(shè)置，優(yōu)先考慮處理回用，不設(shè)排放口，必須實(shí)現(xiàn)廢水零排放。2015年4月16日，國務(wù)院印發(fā)了《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，實(shí)行廢水“零排放”將勢在必行，未來火電廠將面臨著更加嚴(yán)峻的廢水治理壓力。 2016年11月7日，國家發(fā)改委、國家能源局召開新聞發(fā)布會(huì)，對外正式發(fā)布的《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》里明確提到：火電廠廢水排放達(dá)標(biāo)率實(shí)現(xiàn)。2017年1月環(huán)境保護(hù)部發(fā)布《火電廠污染防治技術(shù)政策》的公告，里明確提到：防治火電廠排放廢水造成的污染，明確火電廠水污染防治應(yīng)遵循分類處理、一水多用的原則。鼓勵(lì)火電廠實(shí)現(xiàn)廢水的循環(huán)使用不外排。
 

　　然而現(xiàn)實(shí)情況下，因脫硫廢水水質(zhì)具有重金屬含量高、PH值偏酸性、氯離子含量超高、濁度大、腐蝕性強(qiáng)等特點(diǎn)，處理難度大，目前國內(nèi)真正實(shí)現(xiàn)廢水“零排放”的電廠。隨著環(huán)保意識的逐步加強(qiáng)及相關(guān)法律法規(guī)的實(shí)施，電廠廢水零排放是必然趨勢。
 

　　五、脫硫廢水脫鹽回用處理工藝
 

　　脫硫廢水首先通過調(diào)節(jié)池，再調(diào)節(jié)池內(nèi)調(diào)節(jié)脫硫廢水水量水質(zhì)，之后進(jìn)入到一級預(yù)處理工藝，在該工藝階段投加石灰、硫化物、PAC、PAM，將脫硫廢水中的Mg2+以及其他金屬離子進(jìn)行去除。在二級預(yù)處理工藝中投加Na2CO3、PAC、PAM等藥劑，去除水中的硬度(Ca2+)，在經(jīng)過相應(yīng)的預(yù)處理后進(jìn)入到ROWER設(shè)備內(nèi)，進(jìn)行脫鹽濃縮，濃水進(jìn)入到下一步處理工藝，產(chǎn)水達(dá)到相關(guān)設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行回用或者其他處理工藝。
 

　　ROWER設(shè)備簡介
 

　　ROWER反滲透濃水及高鹽廢水再生處理設(shè)備作為綠邦膜院士團(tuán)隊(duì)的科研成果輸出，在標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系列化設(shè)計(jì)理念的指導(dǎo)下，經(jīng)過對傳統(tǒng)離子交換膜組器結(jié)構(gòu)和性能的改造升級而研發(fā)出的創(chuàng)新系列設(shè)備。該設(shè)備分為A、B、C、三種型號，分別用于反滲透濃水再生利用，高鹽廢水濃縮以及物料脫鹽等方面的應(yīng)用，適用于電力、化工、能源、食品、醫(yī)藥等工業(yè)領(lǐng)域，同時(shí)根據(jù)特定需求，亦可用于物料濃縮、提純、分離等過程。
 

　　ROWER設(shè)備可將反滲透濃水或高鹽廢水進(jìn)行再濃縮減量化處理。應(yīng)用該設(shè)備后，整個(gè)回用水系統(tǒng)的回收率可提高到90%以上，極大地減少了濃縮液的排放量和后續(xù)蒸發(fā)系統(tǒng)的處理量。ROWER設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，使用壽命長，噸水運(yùn)行費(fèi)用低，可大幅降低企業(yè)在實(shí)現(xiàn)污水“零排放”過程中的工程實(shí)施難度以及投資和運(yùn)行成本。

 

　　ROWER設(shè)備的核心技術(shù)為離子交換膜技術(shù)。離子交換膜是一種含離子基團(tuán)、對溶液中的離子具有選擇透過能力的高分子膜。根據(jù)對選擇透過的離子類型分為陽離子交換膜和陰離子交換膜。陽離子交換膜中含有固定的負(fù)電荷基團(tuán)，在直流電場力作用下選擇透過陽離子，而陰離子交換膜含有固定的正電荷基團(tuán)，利用相反的作用選擇透過陰離子。離子交換膜的選擇透過性是依靠直流電場力和膜的特性來實(shí)現(xiàn)的，所以也稱為離子選擇透過性膜。ROWER設(shè)備的主要技術(shù)原理為在直流電場的作用下，通過離子交換膜的選擇透過性，將原水中的鹽份以陰陽離子的形式濃縮，排出的淡化液可直接用于前段生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)水資源的再生利用。
 

　　與其他壓力驅(qū)動(dòng)設(shè)備相比，ROWER設(shè)備在處理高鹽廢水上具有以下特點(diǎn)：
 

　　1)高鹽廢水如果采用壓力驅(qū)動(dòng)的運(yùn)行工藝，運(yùn)行壓力非常高，對配套的水泵、管閥件要求也隨之提高。
 

　　2)壓力驅(qū)動(dòng)工藝出水，淡水水質(zhì)電導(dǎo)率一般為固定脫鹽率，而ROWER設(shè)備應(yīng)用靈活，工藝可調(diào)節(jié)，操作維修方便。
 

　　3)ROWER設(shè)備運(yùn)行壓力低(ROWER≤0.15MPa， 12%濃度時(shí)，反滲透需要12MPa的運(yùn)行壓力)，耗能低，使用壽命長，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
 

　　4)ROWER設(shè)備為標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的設(shè)備，單個(gè)設(shè)備的尺寸為L*B*H=1350*850*1450mm。
 

　　六、應(yīng)用案例

 

　　ROWER脫硫廢水脫鹽回用處理工藝流程圖

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