火力发电厂终端废水零排放工艺探讨

李泊娇

（西南兵工重庆环境保护研究所有限公司，重庆400022）

随着国家环保政策的趋严趋紧，对电力行业而言，一方面在节水减排方面做了很多卓有成效的工作，如提高循环冷却水系统浓缩倍率，排水分类收集、分类处理、梯级利用等，这样废水产生量和排放量大幅减少，但水中溶解性盐类含量却随着水量的减小在不断富集、浓缩甚至增加；另一方面大气污染治理正如火如荼地全面展开，在大气污染治理过程中很多大气中的直接污染物转变了形态以较低危害程度的形式进入到了排水中，造成排水中污染指标越来越多，溶解性盐分的含量也大大高于电厂其它排水；加之电厂的灰渣等固体废弃物大量得到综合利用，高含盐废水在电厂内无法得到消化和可靠利用，必须外排。高含盐废水排入环境后，就会造成局部自然水体或周围土壤盐碱化，在北方水资源匮乏地区，这种结果更加严重。因此近几年来新建电厂，在立项、规划及设计阶段均提出了要求实现废水的绝对零排放。

1 电厂废水零排放关键

我国水资源短缺且分布不均匀，只有提高废水循环利用效率，才能走出当前缺水和环境污染的困境，国家政府以及各界人士不断呼吁重视环境保护问题，因此人们对于环保的要求不断提高，这对火力发电厂废水处理提出了更高的要求。火力发电厂废水零排放是重复利用产生的各种废水，并将这些废水综合处理（即脱硫废水）。根据来源不同，火力发电厂废水主要分为生产废水、生活污水和冷却水排水。其中，生产废水包括化学再生废水、脱硫废水、含油废水、含煤废水、污泥排放废水、除灰废水及其他工业废水。各种类型的废水经过重复使用、梯度利用和回收进行再利用，经过回收利用后会产生高盐度废水，将其用于脱硫装置中以形成脱硫废水，其中各种膜工艺形成的浓缩水和各种循环水都可做脱硫工艺水，经过脱硫后的废水，基本消除各种重金属、无机盐、化学需氧量以及生物需氧量。综上所述，火力发电厂废水零排放的关键技术是脱硫废水的零排放。

2 电厂终端废水零排放技术进展探析

2.1 电厂终端废水的来源。所谓终端废水，就是电厂各类排水即使经常规水处理技术处理后也不能再被其它系统直接利用，或具有直接利用价值而只能对外排放的废水。这类废水主要包括离子交换树脂的再生废水、其它排水经反渗透膜多次浓缩回收处理后的膜的浓排水以及脱硫废水等。这类废水中的溶解性盐类含量往往高达30000-50000mg/L，甚至可能更高（标准海水的含盐量才只有35000mg/L）。就常规2X600MW超临界燃煤机组而言，终端废水的总量约25-35m3/h，其中脱硫废水量约15-25m3/h，其余来源约10m3/h 左右，如果在水处理过程中选择更加环保的水处理工艺，其余废水的排放量还可能更少。因此，从某种程度而言，电厂终端废水零排放就是脱硫废水的零排放，或者说是以脱硫废水为主的高含盐废水的零排放。

2.2 常用的终端废水零排放工艺路线。近年来，随着浓缩技术的开发、发展和蒸发结晶技术成本的居高不下，现阶段及今后一段时间国内外电厂终端废水零排放，更多的会选择如下工艺流程，如图1 所示。

图1 常用的终端废水零排放工艺路线

该工艺流程中各工段主要作用和各段废水中溶解性盐份的大概含量如下：

“预处理”工段：中和、沉降、絮凝，进行pH 值调节；去除重金属离子；混凝沉淀去除水中悬浮物。

“软化处理”工段：主要是通过加入氢氧化钙或氢氧化钠、碳酸钠；软化降低或去除水中的硬度，防止后续工段发生结垢问题。废水中溶解性盐份含量在30000-50000mg/L。

“浓缩减量”工段：将预处理后废水减量化，减少进入“蒸发结晶”段的废水总量，从而有效降低投资和运行成本。经该段处理后废水中的盐份含量约为150000-250000mg/L，废水总量基本减至1/3～1/5。

“蒸发结晶”段：将废水中的溶解性盐份进一步浓缩至过饱和甚至结晶以固体形式析出，此时废水中盐份浓度可达300000-500000mg/L。

2.3 脱硫废水浓缩处理工艺。脱硫废水零排放各工段占直接运行成本的比重“预处理”：“浓缩减量”：“蒸发结晶”：“其它”分别约为20%：45%：25%：10%。由此可以看出，影响项目投资和运行成本的关键环节均在“浓缩减量”工段。目前脱硫废水浓缩处理工艺主要有蒸发结晶处理工艺、膜浓缩减量工艺以及烟气余热蒸发处理工艺等。

（1）蒸发结晶处理工艺。MVR（蒸汽再压缩）技术、MED（多效蒸发）技术以及NED技术，是目前蒸发结晶最常用的工艺。其中MVR技术可通过压缩增加其压力和饱和温度，经过处理后可以作为热源进行循环利用，并且不需要进行冷却，大大降低了系统的运行成本；MED工艺将几个蒸发器串联运行的蒸发操作，使蒸汽热能得到多次利用，从而提高热能的利用率，节省能耗，但会降低设备的生产强度，因而增加设备投资；NED技术与上述两种工艺有本质的区别，它采用低温常压蒸发，能够在循环系统内实现蒸发和冷凝，因此运行成本较低，但是NED 技术存在技术工艺要求高、设备复杂、占用场地大的缺点，因此该工艺在目前废水处理中应用较少。在实际生产中，应综合考虑能耗和设备投资，选定最佳的处理工艺。

（2）膜浓缩减量工艺。处理高盐废水常用的膜浓缩减量工艺有DTRO（碟片反渗透）和HERO（高效反渗透）技术。

DTRO（碟片反渗透）的核心是碟片式膜片、导流盘、O 型橡胶垫圈、中心拉杆和耐压套管所组成的膜柱。原水通过膜芯与高压容器的间隙到达膜元件底部，均匀布流进入导流盘，在导流盘表面以雷达扫描方式流动，从投币式切口进入下一组导流盘和膜片，在整个膜柱内呈涡流状流动，产水通过中心管排出膜元件。和其他膜组件相比，DTRO 技术具有流体通道宽、流程短、湍流行等特点，抗污染、抗污堵强，但其投资及运行维护成本较高。

HERO高效反渗透技术于1995 年研发成功。在过去的十几年里，广泛用于全世界不同行业超过150 多个水处理项目中。HERO工艺的预处理步骤要根据水化学和现场的专门设计规范来定制的。有一个步骤是不变的，这就是RO是在高pH 条件下运行的。为了使RO能在高pH 条件下运行，所有会引起膜结垢的硬度和其它阳离子成分必须除去。悬浮固体物应降至接近零以避免膜的堵塞，二氧化碳要除到一定程度以减少水的缓冲性。HERO 技术对预处理要求较严格，但其投资成本相对于DTRO工艺更低。

（3）烟气余热蒸发处理工艺。该技术是将预处理后的脱硫废水喷入电厂空预器出口烟气中，利用烟气预热蒸发脱硫废水，实现废水的汽化，产生的固体物质，通过除尘系统去除，蒸汽随烟气一起进入脱硫系统中，最终实现脱硫废水的零排放（见图2）。该技术设备具有投资少，运行费用低的特点，但目前该技术尚处于中试研究阶段，还没有成功的工程案例。

图2 烟气余热蒸发脱硫废水技术示意图

综上所述，本文简单分析了电厂废水零排放废水处理的几种工艺和处理技术，在具体应用中，有必要根据电厂的实际情况，考虑处理过程的有效性、经济性和可靠性，选择相对科学合理的处理方案和工艺设备。通过相关实践案例的总结和分析，不断提高废水处理中的经验和技术。