火力发电厂废水零排放技术方案

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。

表2 2种高盐废水浓缩处理方案对比4末端浓盐水最终处理

在经过节水(用水流程优化)及深度节水(高盐废水浓缩)后，末端废水还有(4.5+5.5)m3/h，这部分废水受水质影响，不能继续回用，必须进行进一步处理后才能真正实现全厂废水零排放。

4.1末端废水可选择的处置方式

(1)灰场喷洒。将减量后的末端废水输送至灰场，采用雾化喷洒技术，利用灰场环境温度进行自然蒸发。灰场喷洒需要需考虑当地环保政策，考察对周边环境造成的影响。

(2)烟道喷雾干燥。将末端废水雾化喷淋至烟道内，或将部分烟气引出后在单独的喷雾干燥器中实现废水的干燥，利用烟温对末端废水进行蒸发。烟道喷雾干燥需根据烟气流量、热量计算烟道喷雾量，并根据喷头的性能试验数据，结合烟道内流场变化特点，优化布置喷头。末端废水的烟道喷雾干燥应用很少，具有不确定性，存在一定风险。己有案例显示，末端废水喷入烟道造成严重的结垢和烟道部分堵塞。此外，喷入烟道的末端废水可能使烟气和烟尘的性质发生变化，对除尘器运行有一定影响。因此，末端废水喷入烟道，必须解决废水蒸发干燥后的盐分固体随烟气流动在烟道内沉降、积聚的问题，还需解决喷雾系统的结垢等问题，应通过可行性研究，确定合理的喷雾干燥方式及参数。

(3)蒸发结晶。在高温条件下对废水进行蒸发，除结晶水外所有水分均以蒸气形式排出系统，经冷凝后形成非常纯净的蒸馏水，而污染物质以固体的形式经脱水后排出系统。蒸发结晶系统主要包括两部分:前半部分为热浓缩器，将废水进行蒸发浓缩，95%的废水可转化为高纯度蒸馏水，可用作锅炉补水、冷却塔补水、其他工业用水等;后半部分为结晶器，主要是将剩余的5%高质量浓度浆液在结晶器或喷雾干燥器内处理成固体颗粒，固体废弃物根据其成分可回收利用或掩埋。目前，欧洲、北美地区蒸发结晶处理工艺己成功应用于脱硫废水处理，实现了废水零排放，如美国拉斯维加斯的木兰电厂、美国密苏里州的亚坦电厂、意大利Enel电厂等。国内火电厂对末端废水采用蒸发结晶深度处理工艺的较少，目前广东河源电厂对脱硫废水进行蒸发结晶处理，采用“预处理+蒸发+结晶”处理工艺，是国内第1家实现了废水零排放的火电厂。

综上所述，末端废水采用灰场喷洒以及蒸发塘蒸发处理方式会对周边环境造成影响，还存在污染地下水的风险。烟道喷雾干燥技术目前尚不成熟，末端废水导致的烟道结垢和堵塞等问题还处于研究阶段，没有良好的解决措施。末端废水蒸发结晶处理工艺在国内外己经有大量成功案例。

4.2蒸发结晶处理工艺

目前，蒸发结晶成熟应用的技术主要有多效蒸发(MED),蒸汽机械再压缩(MVR)和自然蒸发(NED)。

4.2.1MED技术

单效蒸发时，单位加热蒸汽消耗量大于1，即蒸发1kg水需消耗1kg以上的加热蒸汽。因此，蒸发量很大时，如果采用单效操作必然消耗大量的加热蒸汽，这在经济上是不合理的，工业上多采用多效蒸发。多效蒸发中效数的排序是以生蒸汽进入的那一效作为第1效，第1效出来的二次蒸汽作为加热蒸汽进入第2效，依次类推。

在多效蒸发中，为了保证每一效都有一定的传热推动力，各效的操作压强必须依次降低，各效的沸点和二次蒸汽压强也相应依次降低。因此，只有当提供的新鲜加热蒸汽的压强较高和末效采用真空时，才能使多效蒸发得以实现。多效蒸发技术将蒸汽热能进行循环并多次重复利用，以减少热能消耗，降低运行成本。通过多效蒸发后达到结晶程度的盐水进入结晶器产生晶体，通过分离器实现固液分离，淡水回收利用，固体盐外售。

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