火电厂废水零排放技术研究与应用

赵玉龙 王志昆

摘要：火电厂作业是用水和排水的用量大户，同时也是污染大户。从环保角度出发，火电厂排水对受纳水体的影响较大，虽然污染物的浓度不高，但由于其排放量大，使得排污总量比较大。目前，我国火力发电厂大多具备酸碱废水、含油污水、生活污水处理的设施，加大了对废水治理的力度。火电厂排水的pH值、悬浮物、氟污染是主要超标项目，随着大容量机组普遍采用电除尘器，灰场排水pH值的超标近期内会呈上升趋势，因此还需高度重视。

关键词：火电厂;废水;零排放处理

火电厂作为当前我国工业生产行业中用水和废水排放的大户，在生产运营过程中，深入贯彻节约发电用水的理念，提高循环水的利用效率，实现火电厂废水的零排放，具有非常重要的现实意义。

一、火电厂废水的分类

（一）经常性废水

经常性废水是指原水经过工业生产总体流程，需要连续或间断性排放的废水。具体包括化学除盐装置和凝结水精处理装置产生的再生废水。经由这些装置产生的废水成分中通常含有少量的酸性和碱性物质，一般只需要通过简单的中和处理，就能够使废水达到国家制定排放标准即pH6～9。预处理系统中主要的废水处理设备澄清器和过滤器等，排出的废水多含有大量的悬浮物和泥沙，对这些废水的处理可以通过凝聚、澄清等方式的处理就能够达到排放要求。锅炉、主厂房、取样设备及化验室等空间产生的废水，通常排出的也都是含有轻度污染物质的废水，可以根据电厂的实际应用需求和用途来选择合适的处理方式，有些水质可以经过处理实现回收利用，有些可以经过上述方式一起收集。但是当主厂房排出的污水中含有油类成分时，则必须经过除油处理之后才能够进行进一步的收集。

（二）非经常性废水

非经常性废水就是指在废水处理机组进行运维检修时，所不定期排出的废水。具体包括锅炉化学清洗废液，空气预热器、除尘器、烟囱、锅炉火侧等产生的冲洗排水，锅炉停炉湿保护后排出的废水，凝汽器灌水查漏时排放的废水等。这些废水中一般含有大量且成分复杂的物质，诸如COD、金属成分等，在具体处理时难度较大，而且这些非经常性水排出后，需要首先在贮存池中进行妥善贮存，然后分步骤、分层次的开展污水处理工作。具体处理过程中需要用到的处理方法有氧化处理、pH值调整、凝聚、澄清、过滤等。

二、废水零排放处理技术

（一）脱硫废水预处理部分

脱硫废水预处理部分主要是通过去除废水中的固体悬浮物、钙离子、镁离子、重金属离子等，达到避免对后续设备造成结垢和污堵的目的，预处理是进行脱硫废水零排放的基础，目前，预处理主流技术是化学软化+过滤，化学软化包括石灰石—碳酸钠软化、氢氧化钠—碳酸钠软化、石灰—烟道气软化等，其主要原理是通过添加石灰石—碳酸钠或者氢氧化钠—碳酸钠与废水中的钙镁离子进行反应沉淀，其中石灰—烟道气软化是利用烟气中的二氧化碳来代替碳酸钠与钙镁离子进行反应沉淀。过滤包括管式微滤、超滤、纳滤等，其主要原理是通过过滤装置进一步降低脱硫废水的浊度，从而提高脱硫废水预处理的出水水质。

（二）脱硫废水浓缩减量部分

1.膜法浓缩

膜法浓缩根据原理的不同，又可以分为纳滤膜、反渗透膜、正渗透膜和电渗析膜，其中较为成熟的膜浓缩工艺有海水反渗透、碟管反渗透、高压正渗透、电渗析等，膜法浓缩优点在于对水质适应性强、占地小、造价相对低、运行维护简单、业绩较多;缺点是工艺链长、产水水质因膜而异、需定期更换膜。

（1）海水反渗透（SWRO）。回收率一般达到40%～45%，SWRO最佳的进水溶解性固体总量（TDS）约20g/L，浓水侧最大TDS可以达到50g/L。经过软化处理后的脱硫废水回收率可以适当提高，按50%设计。

（2）碟管反渗透（DTRO）。一种特殊的反渗透形式，是专门用来处理高浓度污水的膜组件，其主要特点有：避免物理堵塞现象、最低程度的结垢和污染现象、浓缩倍数高。DTRO最佳的进水TDS在40～60g/L，浓水侧最大TDS可以达到100～120g/L，国内电力行业应用业绩较多。

（3）高压正渗透（FO）。利用半渗透膜和提取液，水分子通过半渗透膜在两侧渗透压差的驱动下自发并且有选择性地从高盐水侧扩散进入提取液侧。专利提取液是由特定摩尔比的氨和二氧化碳气体溶解在水中形成。由于氨和二氧化碳混合气体在水中具有很高的溶解度，形成的提取液可以产生巨大的渗透压驱动力（相当于350MPa的物理压力），从而使得水分子可以自主地渗透过膜，即使高含盐量原水的TDS高达150g/L。

2.热法浓缩

热法浓缩的原理是使用电厂热源将脱硫废水蒸发，但不蒸干，热源可以利用锅炉脱硫后尾部低温烟气余热，也可以利用其他工艺热源。热法浓缩主要包括多效蒸发、蒸汽再压缩蒸发和低温烟气余热蒸发等，前两者较为成熟，但投资和运维成本较高，电力行业业绩屈指可数;低温烟气余热蒸发技术为近2年研究热点，投资和运维成本较低，目前电力行业投运业绩不多，但在建项目比较多。采用不同性质热源一般遵循3个原则：一是根据不同的边界条件选择合理经济的蒸发工艺、蒸发效数与蒸发温度等;二是针对不同汽、电价格进行合理的运行、投资成本分析，给出最优化的配置;三是提出合理的蒸汽抽取位置和末效蒸汽利用方案。总体而言，利用尾部低温烟气进行浓缩是和膜浓缩在不同水质条件下进行经济技术比选的又一有利选择。热法浓缩的优点在于产水水质稳定、可浓缩到200g/L、自身可实现分盐;缺点是占地大、造价高、对净空要求高、对水质适应性较差、业绩较少。

三、结束语

石灰石一石膏湿法脱硫工艺具有脱硫效率高、运行可靠性高、适用煤种范围广、吸收剂利用率高、设备运转率高和吸收剂价廉易得等诸多优点，是目前世界上应用较广泛、技术较成熟的二氧化硫脱除技术，约占已安装总脱硫机组容量的90%。湿法脱硫在运行中产生的脱硫废水，因其具有高盐、重金属、成分复杂、腐蚀性和结垢性等特点，成为火电厂最难处理的废水之一。

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