亞臨界供熱機組工業廢水梯級利用及廢水零排放實施

摘 要：介紹了330MW亞臨界供熱機組工業廢水梯級利用及廢水零排放的實施的技術路線及工藝流程。

關鍵詞：廢水;零排放;梯級利用;脫硫廢水

0 引言

我國是一個淡水資源短缺的國家，隨著經濟的發展，水資源短缺的矛盾日益突出，隨著人民日益增長的美好生活的需求及國家建設美麗富強、給人民一個青山綠水美好環境的需要，保護水資源和節約用水成為保護環境的基本國策，也是企業的社會責任。實現廢水減量重復利用及廢水零排放成為當前工業企業發展的重要工作任務。

現代電廠建設初期均有水處理系統的設計及建設，一般包括鍋爐補給水系統、工業廢水處理、廠區生活污水處理、含煤廢水處理及脫硫廢水處理系統等。設計均考慮廢水排放的問題，但仍存在外排廢水量的問題，隨著環保工作的要求及國家對水資源的控制要求，且企業機組平均水耗仍較國際先進仍有差距，必須對現有廢水處理系統進行優化改造，最終達到機組平均水耗下降，真正實現廢水減量重復利用及廢水零排放。

實現所謂”零排放”（Zero Liquid Discharge），是指無限地減少污染物和能源排放直至零的活動，廢水零排放是一種理想的封閉用水系統，是對電廠的用水及排水系統進行優化，最終實現電廠無污廢水外排，在廠內回收處理、循環利用，最終無法利用的廢水轉化為固體廢渣。目前，國內陸續有部分電廠開展了廢水零排放的研究及工程應用，并取得了取得較好的節水效益及環保效果。

真正實現電廠廢水零排放是一項很復雜的系統工程，應統籌考慮全廠的給水及排水系統。企業要對各個用水子系統選擇合適的用水方式，使其產生的廢水量最少，這些廢水要被完全的分級利用或回用，同時還要把末端廢水終級處理后才能達到真正零排放，本文介紹了330MW亞臨界供熱機組實施廢水零排放的工藝路線及技術方案。

1 減量及梯級利用

對企業全廠水系統以及水平衡等方面的分析，提出系統優化方案，通過水系統優化工程的開展，實現廢水分級、分質利用，減少廢水排放量。

根據生產最低需求或水質指標的特點，將全廠的用水系統進行模塊化區域分類，在生產運行中開展統一調度管理、區域指標控制的分類集中控制方式。分為生產來水模塊、冷卻水模塊、除鹽水模塊、低含鹽工業水模塊、高含鹽生產綜合廢水模塊、生活水模塊、脫硫用水模塊、熱網水系統模塊、終端水用戶模塊。

對全廠水系統全面梳理，根據設備對水質的要求匹配水源，優化系統避免高質低用，最大限度的降低高濃鹽水量。

按照水質、水量通過廢水回用減少廢水量，如圖1所示。

2 廢水濃縮

廢水經廢水回用自減量后，需進行濃縮減量處理的廢水為：循環水排污水和反滲透排濃水。

廢水濃縮減量處理分為兩部分，一部分為利用成熟的普通脫鹽集成技術進行的小濃縮減量處理，以滿足排放的濃鹽水小于或等于脫硫吸收塔需要的補充水量;另一部分為通過脫硫吸收塔進行的大濃縮減量處理。

通過全廠水系統的梳理、改造，實現除脫硫廢水外無其他外排廢水，高鹽脫硫廢水經雙堿法軟化、膜法預處理，經MVR蒸發器濃縮結晶，產生淡水回用系統，結晶鹽達到工業鹽二級品質。如圖2所示。

熱電廠廢水零排放改造方案首先進行廢水梯級利用治理，對反滲透濃水、輔機循環水、部分酸堿廢水等工業廢水進行梯級利用及減量，并對脫硫廢水進行改造，實現脫硫廢水零排放，最終實現全廠廢水零排放。

3 脫硫廢水零排放處理工藝路線

脫硫廢水零排放處理技術路線采用“預處理+膜法分鹽+膜濃縮+機械式蒸汽再壓縮（MVR）”的技術路線，結晶鹽達到二級工業鹽品質。

工藝流程如下：

預沉系統：脫硫廢水（12m3/h）→三聯箱（加石灰、有機硫、絮凝劑、助凝劑）→澄清池（功能說明：去掉水中懸浮物、重金屬、氟離子）。

軟化系統：澄清池→水泵（12m3/h）→氫氧化鈉和碳酸鈉加藥軟化預處理→水泵（9.5m3/h）→管式超濾膜（8.6m3/h）→水泵→鈉濾膜分鹽（6.2m3/h）→中間水箱（功能說明：加藥形成氫氧化鎂和碳酸鈣沉淀，經管式超濾過濾除去沉淀物，水中主要成分為硫酸根離子、氯離子、鈉離子;經鈉濾分鹽后，水中硫酸根離子隨鈉濾濃水排至脫硫溢流漿液箱，鈉濾產水鹽分主要為氯化鈉）。

濃縮系統：預處理來水（6.2m3/h）→高壓反滲透膜濃縮系統（3m3/h）→中間水箱（功能說明：為降低蒸發能耗，鈉濾產水經高壓反滲透再濃縮，高壓反滲透濃水進入MVR系統進行蒸發）。

蒸發系統：中間水箱（3m3/h）→緩沖箱→蒸發結晶器→冷凝水回用至化學清水箱。

結晶系統：結晶處理流程：濃縮液→增稠器→離心機→干燥→打包外運。

脫硫廢水核心技術為膜強化軟化（TUF）+納濾（SCNF）+機械式蒸汽再壓縮（MVR），主要去除脫硫廢水中的懸浮物、鈣鎂離子、重金屬，確保后端系統的正常穩定運行，并完成一價離子和二價離子的分離，實現分鹽處理及高品質工業鹽、高品質石灰石漿液的回收利用，降低固體廢物的排放量。

預處理軟化系統采用針對脫硫廢水自有知識產權的藥劑軟化和膜過濾相結合膜強化軟化處理技術。該技術通過傳統藥劑軟化處理降低水中鈣鎂硬度，同時利用管式超濾膜的高效截留與高透水率作用，將藥劑軟化形成的微小固體顆粒完全截留，使得廢水中的鈣鎂硬度幾乎完全脫除。軟化系統出水進入納濾裝置進行一價、二價離子的分離。

第二段為蒸發結晶（MVR），其原理是：熱力蒸汽再壓縮時，根據熱泵原理，來自沸騰室的蒸汽被壓縮到加熱室的較高壓力;即能量被加到蒸汽上。由于與加熱室壓力相對應的飽和蒸汽溫度更高，使得蒸汽能夠再用于加熱。為此采用蒸汽噴射壓縮器。它們是根據噴射泵原理來操作，沒有活動件，設計簡單而有效，并能確保最高的工作可靠性。使用一臺熱力蒸汽壓縮器與增加一效蒸發器具有相同的節省蒸汽和節能效果。熱力蒸汽壓縮器的操作需要一定數量的新蒸汽，即所謂的動力蒸汽。這些動力蒸汽必須被傳送到下一效，或者被送至冷凝器作為殘余蒸汽。包含在殘余蒸汽中的剩余能量大約與動力蒸汽所提供的能量相當。蒸發出的結晶鹽經流化床干燥處理后由噸袋結晶鹽打包封裝，最終產品為純度高于97.5%的袋裝氯化鈉，達到《GB/T5462-2003工業鹽》標準所規定的精制工業鹽二級標準，實現固體廢物的綜合利用和減量處置。

脫硫廢水零排放放處理系統處理水量6t/h，脫硫廢水水質如表1所示。

能耗與藥劑費用總計為55.2元/m3。上述能耗及藥劑費用是根據調試期運行情況統計計算，代表性不強，還需進一步根據運行情況進行統計分析。

4 結語

通過廢水減量利用及廢水零排放的實施，可實現企業的全廠廢水零排放，徹底解決廢水外排的問題，履行企業的社會責任。同時可滿足國家將來對廢水的監管要求，改善本地區的水環境質量，確保電力與環境的可持續協調發展，推進電廠未來發展，建設綠色環保型電廠;同時也具有為其他企業解決全廠廢水排放的技術難題，提供可供借鑒的解決方案。

作者簡介：

謝國峰（1976- ），男，寧夏人，高級工程師，研究方向：火力發電廠設備管理。