废水零排放处理在大同发电公司的实践与应用

文_李先宏 李泽 李晋

1 国电电力大同发电有限责任公司 2 国能朗新明环保科技有限公司

1 工程概况

国电电力大同发电有限责任公司是我国西电东送的重要电厂之一，主要担负向首都输送优质电能的任务，一期装机规模建设6台200MW超高压机组，二期建设2台600MW亚临界直接空冷机组，三期建设2台660MW超临界直接空冷机组，目前总装机容量达到3120MW。全厂废水主要由主厂房排废水、化学超滤反渗透排废水、除盐系统再生冲洗排废水、主厂房疏放废水、循环水排污水、煤场及输煤通道各转运站产生的含煤废水、净水场排泥水、灰水系统排水、脱硫废水、机房杂排水等组成，收集于厂区煤场西侧区域的废水收集池。为满足国家对火力发电企业废水环保零排放要求，进一步合理利用水资源和保护环境，通过建设全厂废水零排放处理系统，不但实现水资源回收再利用，减少新鲜补水，而且对膜处理工艺产生的浓缩液进行干灰拌湿处理，以实现末端废水最终零排。

2 工艺处理流程

2.1 工艺流程

根据小试试验及可行性研究报告，国电电力大同发电有限责任公司废水零排放项目设计工艺流程为半软化预处理+管式膜（TUF）+多段式SCRO膜浓缩（一段SCRO+二段SCRO）+干灰拌湿。

2.1.1 半软化预处理工艺

根据废水收集池的废水水质，采用NaOH+Na2CO3半软化工艺，通过投加NaOH和Na2CO3，使废水中形成Mg(OH)2和CaCO3沉淀，起到对废水中Mg2+部分去除和Ca2+等离子完全去除目的，该工艺有效降低系统运行药剂成本。

2.1.2 管式膜（TUF）处理工艺

沉淀池出水悬浮物浓度稳定在100mg/L左右，经过化学加药软化处理后，NaOH与废水中的Mg2+反应形成Mg(OH)2，Na2CO3与废水中的Ca2+反应形成CaCO3，此时悬浮物浓度大幅度提升，TUF配置需提高出水水质，降低废水中悬浮物浓度，并需耐受高pH和高悬浮物浓度，通过管式膜处理系统对废水中悬浮物进行拦截，降低出水SDI值。

2.1.3 多段式SCRO膜浓缩工艺

经过管式膜处理后，产水中主要含有NaCl和Na2SO4成分，其余离子（如Ca2+、F-等）和有机物含量较低，为增加系统膜通过流速，降低后段SCRO系统浓缩时结垢与浓差极化风险，采用两级分段式SCRO工艺对TUF系统出水进行浓缩处理。由于废水水质波动大，进水TDS变化大，为保证SCRO系统浓水TDS稳定性，系统回收率需根据进水TDS波动而变化，即进水TDS低时需提高SCRO系统回收率，进水TDS高时需降低SCRO系统回收率，具体回收率调整幅度视现场水质实际情况而定。

2.1.4 干灰拌湿处理工艺

经SCRO浓缩后的浓盐水含盐量约为5%～6%，进入终端干灰拌湿处理装置，经均匀混合后，进入灰场。此工艺充分结合电厂所处环境，选择投资最低，运行成本最省工艺，避免MVR蒸发结晶工艺所带来的高能耗以及精制工业盐处理困难等问题。

2.2 工艺流程说明

2.2.1 加药软化系统

通过向1#反应池中投加NaOH，调节pH至10.5～10.8，使少部分镁离子以沉淀形式去除。并使水中碳酸氢根转化为碳酸根比例增加，起到减少氢氧化钠与碳酸钠加药量的目的。2#反应池主要通过向反应池中投加纯碱Na2CO3，进一步去除金属离子，使水中大部分离子（钙、镁、钡、锰）生成碳酸物沉淀，达到去除净化目的。

2.2.2 TUF管式膜系统

管式微滤膜是一种基于错流过滤机理的微孔膜，进料为含大量悬浮固体混合液，以循环泵送往TUF膜管，在内部高速流动，产水透过膜层和支撑层到达膜管与膜壳内的空间，然后从产水管引出送往后续设备，浓缩液则回流到前端浓缩槽内。由于产水不断送出，悬浮固体逐渐在槽内浓缩，为维持一定固含量范围，间歇或连续排出一定量浓缩液至污泥脱水设备，水回送至浓缩槽内。

2.2.3 一二段SCRO装置

将管式超滤膜产水送入反渗透系统，在经过预处理的原水进入反渗透装置之前，加入高效化学分散剂，防止反渗透浓水中碳酸钙镁、硫酸钙等难溶盐浓缩后析出结垢并堵塞膜片，配置必要的加药装置，加药系统由计量泵和计量箱组成。

SCRO系统运行一定周期后，会出现不同程度污堵，当逆向冲洗不能很好恢复反渗透系统通量时，采用化学清洗方式将膜表面污堵物洗下来。反渗透预处理越完善，膜元件清洗周期越长，清洗越容易。当反渗透装置压差上升、产水量或脱盐率下降至一定数值时，反渗透装置需进行化学清洗，采用分段清洗，可以保证每一段膜元件有合适循环量并达到预期清洗效果。

3 系统运行过程及参数分析

3.1 药剂软化

根据废水收集池水质数据，Ca2+浓度为496～732mg/L，Mg2+浓度为154～350.4mg/L，SO42-浓度为1098～1621mg/L，水质变化幅度较大，为了能够保证SCRO系统长期稳定运行，对水质进行模拟计算，认为主要是硫酸钙结垢影响。因此，在硫酸根最大时，Ca2+控制在50mg/L以内，SCRO回收率可控制为90%，根据水质通过试验，最终采用NaOH+Na2CO3加药方式对废水进行软化，pH在10.5左右，在去除钙离子的同时，部分镁离子与OH-结合生成氢氧化镁沉淀，此软化又称为即为半软化法。

3.2 管式膜（TUF）系统运行

管式膜（TUF）系统运行前期操作压力上升速率过快，主要是由于设备初启动未进行彻底化学清洗去除膜表面污染物，导致通量较低。管式膜（TUF）系统运行产水流量存在波动（由于运行过程执行的是运行+反洗/气洗+运行步骤），平均产水流量以保证一段SCRO原水箱液位基本保持恒定为调整原则。

3.3 SCRO系统运行

SCRO系统运行主要是对TUF系统产水进行浓缩处理，以达到干灰拌湿系统水量平衡要求，运行数据如表1、表2所示。

通过以上数据，一段SCRO脱盐率基本稳定在95%以上，二段SCRO脱盐率稳定在98%左右，随着SCRO系统进水电导率变化，操作压力呈现正相关形式变化，而系统回收率因需控制浓水含盐量而呈现负相关变化趋势。同时，由于采用半软化法，未投加足量NaOH促使废水pH提升至11.50左右，导致未产生足量的Mg(OH)2，从而降低了对SiO2、F-等污染物去除率，增大了二段SCRO浓缩液侧污堵风险，从系统长期运行稳定性考虑，必要时可考虑全软化处理或考虑对污染因子的单独去除。

表1 一段SCRO系统运行数据记录

表2 二段SCRO系统运行数据记录

4 结语

废水零排放处理在国电电力大同发电有限责任公司的成功应用，经过长期运行实践，在运行工况、药剂调配、指标控制等方面精细化管理，可实现该系统长期、稳定运行。验证了半软化预处理+管式膜（TUF）+多段式SCRO膜浓缩（一段SCRO+二段SCRO）+干灰拌湿工艺处理系统是可行的，而且能够实现低成本零排运行，因此具有在火电厂废水零排放处理系统的借鉴意义。