燃煤电厂高盐废水零排放处理技术浅析

王启栋，谭 云，冯 奇

(1.城发水务有限公司，河南 郑州 450000；2.信通院(同南)信息科技有限公司，河南 郑州 450000)

燃煤电厂作为用水、排水大户，其用水占工业用水量的30%～40%。随着国家《节约能源法》《环境保护法》《水污染防治行动计划》以及《“十四五”节水型社会建设规划》等法规的逐步实施，国家对火电企业用水、排水的水量和水质要求亦日趋严格，实施燃煤电厂废水“零排放”已是新环保政策形势下的题中之义。

废水零排放工程处理规模决定了其投资及运行成本[1]，因此，实现全厂废水的梯级利用，节约耗水量，减少末端高盐废水零排放处理规模对废水零排放工程的建设至关重要，已成为燃煤电厂废水零排放处理的重中之重。

本文结合燃煤电厂废水常规处理方法及梯级利用方式，分析燃煤电厂废水零排放的难点，在相关资料、文献的基础上，提出燃煤电厂废水零排放技术路线，介绍目前燃煤电厂废水零排放处理技术的分类及特点，并对已工程应用的6种废水零排放工艺进行比较，以期为燃煤电厂废水零排放处理工艺选择提供借鉴。

1 燃煤电厂废水处理及梯级利用

燃煤电厂作为排水大户，其生产过程产生的废水有工业废水、含煤废水、脱硫废水、循环水排污水、含油废水、生活污水等[2]，废水的常规处理方法及梯级利用情况见表1。

由表1可知：脱硫废水具有强腐蚀性，氯离子浓度高，回用路径受限，经三联箱工艺处理后，可用作锅炉湿式除渣槽补水[5]，但回用量较少。随着干式除渣的大力推广[6]，脱硫废水回用难上加难，作为燃煤电厂末端高盐废水，是废水零排放的主要处理对象和难点。循环水排污水水量较大，约占全厂废水量的65%[7]，经软化、脱盐处理后，低盐水用作循环水补水，含盐浓水用作脱硫系统补水，但其含盐量高，大量回用将会导致脱硫系统产生较多的脱硫废水[8]，从而增加全厂废水零排放的难度。因此，无法回用的含盐浓水亦是电厂末端高盐废水的重要组成和废水零排放的难点。

2 燃煤电厂废水零排放技术

燃煤电厂废水梯级利用是废水零排放的核心，经梯级利用后的末端高盐废水是废水零排放的主要对象，其成分复杂、硬度高、盐分高、CL-含量高。实现该类废水的回用，必须去除废水中的硬度、CL-，防止回用设备发生结垢、腐蚀。一般采用除浊软化、浓缩减量、固化处理的工艺流程。

表1 燃煤电厂废水常规处理方法及梯级利用情况

2.1 末端高盐废水除浊软化

末端高盐废水除浊软化主要去除废水中的悬浮物、暂时硬度、永久硬度、F-、硅等易结垢物质。常用的处理技术有化学沉淀软化、离子交换、钠滤膜处理，结合实际应用效果以及软化处理成本，一般采用化学沉淀软化处理[9]，使用的药剂有氢氧化钠、碳酸钠、石灰、絮凝剂、助凝剂等。

某电厂采用“三级预处理”工艺对末端高盐废水进行除浊软化，一级反应中投加氢氧化钙，提高废水pH值、去除F-、暂时硬度、硅；二级反应中投加氢氧化钠、絮凝剂，主要去除Mg2+；三级反应中投加碳酸钠、助凝剂，进一步去除废水中的Ca2+、悬浮物。工艺流程见图1。

图1 某电厂高盐废水零排放工艺流程

研究发现[10]氢氧化钙-氢氧化钠-碳酸钠软化、氢氧化钙-碳酸钠软化、氢氧化钠-碳酸钠软化均可实现对末端高盐废水的除浊软化处理，其中氢氧化钙-氢氧化钠-碳酸钠软化工艺产泥量适中、硬度去除效率高、运行成本低，产生的少量污泥可作为脱硫塔吸收液综合利用[11]。

末端高盐废水除浊软化工艺对比见表2。

表2 末端高盐废水除浊软化工艺对比

2.2 末端高盐废水浓缩减量

末端高盐废水经除浊软化后，水质得到较大改善，但为降低固化处理工艺段的投资及运行成本，需进一步提高废水的含盐量，实现废水浓缩。主要技术有膜浓缩和热法浓缩[12]。

2.2.1膜浓缩

浓缩技术主要有电渗析、反渗透、正渗透，其中电渗析是较成熟的膜分离技术，主要用于苦咸水淡化、电厂锅炉补给水处理以及纯净水生产，在废水处理领域应用较少；反渗透技术在废水处理行业应用广泛，主要有DTRO、HERO、SWRO三种技术；正渗透技术在废水处理行业应用较少，华能长兴电厂[13]利用“两级反渗透+正渗透”技术将反渗透浓水含盐量浓缩至200 mg/L左右。

2.2.2热法浓缩

热法浓缩利用热源以热交换方式，使废水中水分汽化，实现废水浓缩。常用热源有热蒸汽、高温烟气、汽轮机乏汽等，应用的技术主要有多效强制循环蒸发(MED)浓缩、烟气旁路蒸发浓缩、低温蒸发浓缩等。

河源电厂[14]采用“四效蒸发”技术对脱硫废水进行浓缩，蒸汽冷凝水回用于循环水补水。山东聊城信源电厂采用“烟气旁路蒸发浓缩”技术，利用除尘器后引风机处的烟气余热对脱硫废水进行蒸发浓缩，冷端脱硫废水在浓缩塔中与烟气直接接触，废水在浓缩单元中经过多次循环后，部分化合物浓度达到溶度积饱和状态，浓缩倍率可达8倍以上[15]。天津杨柳青电厂[16]采用“低温蒸发浓缩”技术，利用汽轮机乏汽，在负压低温条件下对反渗透浓水进行浓缩处理，浓缩倍率可达6倍以上。

末端高盐废水浓缩减量技术对比见表3。

表3 末端高盐废水浓缩减量技术对比

2.3 末端高盐废水固化处理

浓缩减量后的高盐废水固化处理技术主要有烟道蒸发和蒸发结晶两种，其中烟道蒸发技术分为主烟道蒸发和旁路烟道蒸发，蒸发结晶技术有多效蒸发结晶和机械蒸汽再压缩蒸发结晶。

2.3.1烟道蒸发

末端高盐废水经废水泵输送至空预器后的烟道，利用雾化喷嘴将废水雾化后在烟道内蒸发，废水中的杂质与飞灰一起随烟气进入除尘设备，形成颗粒物被捕捉下来进入飞灰中[17]，实现盐、水分离，达到零排放目的。如图2所示。

图2 烟道蒸发技术示意图

2.3.2旁路烟道蒸发

旁路烟道蒸发技术[18]与烟道蒸发技术热源的引接位置一致，但废水蒸发塔独立设置，经雾化后的废水在旁路蒸发塔内瞬间蒸发形成干燥颗粒物，并进入飞灰中，实现废水零排放。

2.3.3多效蒸发结晶

多效蒸发结晶技术[19]利用热蒸汽为热源，其系统由多个相互串联的蒸发器组成，前级产生的二次蒸汽作为下一级的热源，通过热源的逐级利用，实现废水的蒸发结晶。

2.3.4机械蒸汽再压缩蒸发结晶

机械蒸汽再压缩系统利用压缩机将换热后的蒸汽升温、升压力，重新作为热源进行热交换，该技术可充分利用二次蒸汽的潜热，减少热蒸汽消耗，但需要消耗电能。

末端高盐废水固化处理技术对比见表4。

3 燃煤电厂废水零排放处理工艺对比分析

目前，燃煤电厂废水零排放技术已日趋成熟，本文统计了6种应用较广的废水零排放处理工艺，并从投资、运行成本、结晶盐种类等方面进行对比分析。

4 结论

随着各项环保法规的颁布实施，国家对火力发电企业用水、排水的水质、水量要求日益严格，实现全厂废水零排放已迫在眉睫，做好燃煤电厂全厂的水平衡规划，通过梯级利用方式节约用水，减少末端高盐废水产生量是废水零排放的首要任务。末端高盐废水零排放技术路线的确定应充分结合电厂实际情况，“一厂一策”，在节省投资的同时，保障工艺系统的稳定运行。

表4 末端高盐废水固化处理技术对比

表5 废水零排放处理工艺对比