電廠高鹽廢水零排放技術路線的探討

介紹了火力發電廠中廢水分類及水質特點,分析了高含鹽廢水零排放廢水的處理難點,通過介紹和引用行業內先進的中鹽水和高鹽水的水處理技術,構建了高含鹽廢水零排放工藝路線。得出的結論是電廠淡水資源綜合利用和零排放,不能依靠單一的水處理技術來實現,而是需要針對電廠各類含鹽廢水的特點,制定一個系統的技術路線。本文為火電廠實現廢水零排放提供了技術參考。

我國是屬于水資源嚴重短缺且分布不均的國家，隨著工業化進程的深入，國家及社會對環境保護要求將越來越高，對電力行業的污染物排放也提出了更高的要求，發電企業廢水綜合利用和“零排放”成為環保領域中較為關注的課題之一。

綜合利用就是指在全廠建立水務管理系統的基礎上，充分利用各種技術手段，使水資源在電廠內較大限度地梯級使用和處理回用，盡量減少廢水排放量;而零排放是指電廠不向外部水域排放任何廢水。制約廢水零排放的主要因素是廢水中的高含鹽量。

一方面高含鹽廢水的直接應用上，在電廠各系統中少有用武之處;另一方面在電廠現有廢水處理手段的基礎上，難以降低其含鹽量，實現全回收利用。“零排放技術”并非單項技術，而是一系列水處理技術的有機集成，應該形成一個綜合的技術和工藝路線。

本文主要通過介紹含鹽廢水處理的工藝方法，分析和探討實現廢水零排放的技術和工藝路線。

1火電廠主要的含鹽廢水

1.1中等含鹽廢水

在火電廠中這類含鹽水的代表是循環冷卻水塔排污水。近些年隨著循環水預處理、旁路處理和高效阻垢劑等技術的不斷升級，電廠循環水的濃縮倍率已提升到4—5倍，盡管如此，循環水的排污量仍然很大(600MW機組達到200t/h)，用水量占到全廠淡水總用量的70%一80%。因此，循環水排污水的回收利用是電廠節水的關鍵點。

循環水的水質情況如表1所示(國內某一內陸火電廠600MW機組)。

表1電廠循環水部分水質指標

從表1數據可以看出，循環水及其排污水電導率約在2000￣S/cm以內，含鹽量不高，有很大的回收利用空間。

1.2高含鹽廢水

高含鹽廢水在火電廠中主要的來源是脫硫廢水和化學酸堿廢水，還包括其他廢水處理系統的排污水，可統稱為末端廢水。

以脫硫廢水為例，其水質情況如表2600MW機組設計參數)。(電極)之間，并用特制的隔板將其分開，組成除鹽(淡化)和濃(國內某一火電廠縮兩個系統(如圖2所示)。

表2電廠脫硫廢水設計水質指標

盡管高含鹽廢水在全廠用水中的比重不大(600MW機組脫硫廢水量約5t/h)，但它卻是成為實現廢水零排放的關鍵。

2中等含鹽廢水處理技術

目前行業內針對此類廢水，較為常見的是通過反滲透設備對其采取部分回收，用于循環水補水，達到節水的目的。雙模技術和工藝較為成熟，但存在投資和運行成本較高、膜組件易被污染等缺陷。以下介紹兩種電吸附和電滲析技術。’

2.1電吸附

電吸附技術(Electrosorb Technology，簡稱EST)，又稱電容性除鹽技術(CDI)，是20世紀90年代末開始興起的一項新型水處理技術。

其基本原理(如圖1所示)是基于電化學中的雙電層理論原水從一端進入正負極組成的空間，從另一端流出。原水在正、負極之間流動時受到電場的作用，水中帶電粒子分別向帶相反電荷的電極遷移，被該電極吸附并儲存在雙電層內。隨著電極吸附帶電粒子的增多，帶電粒子在電極表面富集濃縮，較終實現與水的分離，使水中的溶解鹽類滯留在電極表面，獲得凈化/淡化的出水。

圖1電吸附技術原理圖

相對于反滲透工藝來說，電吸附脫鹽技術具有常壓操作(一般為0.2—0.3MPa)、低電壓工作(1.5～2V)，且無需添加阻垢劑的特點。適用于處理電導率低于5000IxS/cm的含鹽廢水，脫鹽率和回收率均可達到在70%一80%。電吸附脫鹽工藝目前國內已有工業應用于循環水和化工污水處理。

2.2電滲析

電滲析技術是一種改進的電驅動膜分離技術，其核心原件為選擇性離子交換膜。利用陰陽離子交換膜交替排列于正負極

當向隔室通入鹽水后，在直流電場作用下，陽離子向負極遷移，通過陽離子交換膜而被阻擋在下一陰離子交換膜;陰離子向正極移動，通過陰離子交換膜而被阻擋在下一陽離子交換膜，從而使淡室中的鹽水被淡化，濃室(淡室相鄰的一對陰陽膜之間的空間)中的鹽水被濃縮。

圖2電滲析技術原理圖

電滲析脫鹽技術適用于處理電導率低于3000IxS/cm的含鹽廢水，脫鹽率和回收率均可達到在70%～80%，其工藝特點是投資成本不高，但日常運行中離子交換膜有結垢和污堵的風險。

3高含鹽廢水處理技術

要達到廢水的零排放，關鍵在于實現高含鹽廢水的全回收，本質上就是要實現廢水中水和鹽類得分離。以下介紹幾種高含鹽廢水廢水處理的工藝。

3.1熱法蒸發結晶

熱法蒸發結晶是目前處理高鹽廢水較主要的技術路線，其原理是利用外部熱源(能量)對廢水加熱蒸發、濃縮、結晶處理，使廢水中水與鹽分分離，較大限度回收利用淡水。

3.1.1熱法蒸發器形式

熱法蒸發結晶工藝的核心設備是蒸發器，根據蒸發節能方式和蒸發器結構的不同，目前常見的有以下兩種：

(1)多效強制循環蒸發(MED)多效強制循環蒸發器由換熱器和結晶蒸發器兩大部分組成;通過一臺循環泵液體在列管中循環，在高于正常液體沸點壓下加熱至過熱。蒸發產生的二次蒸汽進入下一效蒸發器加熱或進入冷凝器冷凝。濃縮液被循環泵送至鹽分離器，在鹽分離器內實鹽水有效分離。

(2)機械蒸汽再壓縮蒸發(MVR)機械蒸汽再壓縮蒸發器是利用蒸發器中產生的二次蒸汽，經壓縮機壓縮，壓力、溫度升高，熱焓增加，然后送到蒸發器的加熱室當作加熱蒸汽使用，使料液維持沸騰狀態，而加熱蒸汽本身則冷凝成水。相對于MED的換熱和蒸發通過兩個設備分別實現，效率更高，能耗大幅降低。

3.1.2蒸發結晶工藝

熱法結晶蒸發工藝過程分為兩個部分，即蒸發濃縮和蒸發結晶。如圖3所示的是一個典型的預處理+MVC蒸發濃縮+強制循環結晶的工藝流程。