近年我國(guó)越來越重視水環(huán)境保護(hù):2013年印發(fā)了《關(guān)于加快推進(jìn)水生態(tài)文明建設(shè)工作的意見》;2015年施行了新的《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》,頒布《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(即“水十條”),修訂了《取水許可管理辦法》;2016年印發(fā)了《控制污染物排放許可制實(shí)施方案》(即排污許可證制度),修訂了《中華人民共和國(guó)水法》;2018年施行新的《中華人民共和國(guó)水污染防治法》。
我國(guó)火電行業(yè)用水量占工業(yè)用水比重超過40%,排水量占廢水排放總量的0.4%;痣姀S的節(jié)水與廢水治理工作對(duì)推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)具有積極作用,國(guó)家對(duì)火電廠廢水治理提出了具體要求。《污染防治行動(dòng)計(jì)劃》要求在役電廠逐漸增加使用再生水的比例,新建電廠必須使用城市中水;發(fā)電企業(yè)需開展廢水深度處理回用、廢水達(dá)標(biāo)排放、高鹽廢水濃縮減量工作;降低取水量、外排水量,排水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)!芭盼墼S可證制度”率先對(duì)火電行業(yè)企業(yè)核發(fā)排污許可證。
1某發(fā)電集團(tuán)火電廠廢水排放要求
某發(fā)電集團(tuán)一直以來致力于推進(jìn)科技進(jìn)步,創(chuàng)建優(yōu)秀節(jié)能環(huán)保型企業(yè),積極履行環(huán)保責(zé)任,大力開展火電廠廢水治理工作的相關(guān)研究。截止2017年8月,該發(fā)電集團(tuán)114家已投運(yùn)的火電廠中,不允許設(shè)置排污口的電廠占比為39%,其余允許設(shè)置排污口電廠的排放要求(主要污染物種類和限值)見表1。
表1某發(fā)電集團(tuán)火電廠廢水主要污染物種類和限值
1)根據(jù)表1可知,某發(fā)電集團(tuán)下屬22家火電廠外排廢水執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
2)其下屬37家火電廠主要執(zhí)行電廠所在地的地方排放標(biāo)準(zhǔn)。相對(duì)于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996),地方排放標(biāo)準(zhǔn)排放限值更低且均增加了總氮的限值要求。此外,遼寧省地方排放標(biāo)準(zhǔn)增加了氯化物排放要求,山東省地方排放標(biāo)準(zhǔn)增加了含鹽量排放要求。
3)其下屬8家位于市區(qū)火電廠的外排廢水排入市政污水處理廠,執(zhí)行《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T31962—2015)C級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)常規(guī)污染物懸浮物、化學(xué)需氧量(COD)、氨氮、總氮和磷排放要求低,但是對(duì)含鹽量有限值要求。
4)其下屬2家位于沿海地區(qū)的電廠外排廢水排入海洋,執(zhí)行《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB3097—1997)三類標(biāo)準(zhǔn)。
2水處理系統(tǒng)典型問題
2.1脫硫廢水處理系統(tǒng)
脫硫廢水處理系統(tǒng)絕大部分采用傳統(tǒng)三聯(lián)箱工藝,少數(shù)電廠采用電絮凝工藝。脫硫廢水處理系統(tǒng)主要存在的問題如下。
1)出力不足實(shí)施煙氣超凈排放改造后,脫硫吸收塔入口煙溫降低,吸收塔蒸發(fā)水量降低,但是部分電廠脫硫吸收塔補(bǔ)充水水量沒有相應(yīng)降低,導(dǎo)致脫硫吸收塔排水水量增大,脫硫廢水量超過原有脫硫廢水處理系統(tǒng)出力。
2)進(jìn)水含固量超過設(shè)計(jì)值由于脫硫系統(tǒng)常出現(xiàn)廢水旋流器設(shè)計(jì)容量和旋流子噴嘴尺寸選型不當(dāng),或旋流子噴嘴磨損廢水旋流效果差,廢水旋流器頂流含固量達(dá)到4%以上,超過三聯(lián)箱系統(tǒng)進(jìn)水含固量設(shè)計(jì)值。因此,脫硫廢水處理系統(tǒng)普遍存在連接管道沉積堵塞、攪拌機(jī)扭矩過大燒毀攪拌電機(jī),以及污泥壓濾系統(tǒng)超負(fù)荷運(yùn)行等問題。
3)三聯(lián)箱和澄清器設(shè)計(jì)缺陷常有因脫硫系統(tǒng)三聯(lián)箱和澄清器設(shè)計(jì)反應(yīng)停留時(shí)間太短,絮凝反應(yīng)效果差,形成的礬花粒徑小,導(dǎo)致泥水分離效果差,出水濁度和懸浮物含量高,水質(zhì)差等問題。
4)加藥系統(tǒng)缺陷部分電廠脫硫廢水來水氟離子質(zhì)量濃度較高,但加藥系統(tǒng)只投加NaOH溶液,只能調(diào)節(jié)pH值,對(duì)氟離子不具有去除能力,造成脫硫廢水處理系統(tǒng)出水氟離子不達(dá)標(biāo)。另外,部分電廠石灰加藥系統(tǒng)采用機(jī)械振打和氣壓流化出料方式,存在出料困難和計(jì)量不準(zhǔn)等問題。
5)污泥脫水系統(tǒng)缺陷部分電廠采用離心脫水機(jī)作為脫硫廢水處理系統(tǒng)污泥脫水設(shè)備,運(yùn)行時(shí)不能正常工作。脫硫廢水處理污泥硬度較大,離心脫水機(jī)耐磨性較差,容易磨損;同時(shí)離心脫水機(jī)要求進(jìn)料含固率穩(wěn)定,含固率波動(dòng)會(huì)造成離心機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)不平衡,易損壞。此外,相對(duì)于進(jìn)口板框壓濾機(jī),國(guó)產(chǎn)板框壓濾機(jī)故障率高、污泥含水率高且容易吡泥。
2.2循環(huán)水系統(tǒng)
循環(huán)水補(bǔ)充水水源為中水的火電廠,循環(huán)水補(bǔ)充水一般采用石灰混凝澄清工藝處理,主要去除暫時(shí)硬度、懸浮物、磷和部分有機(jī)物;循環(huán)水補(bǔ)充水為地表水的火電廠,循環(huán)水補(bǔ)充水一般采用混凝澄清工藝處理,主要去除懸浮物。帶冷卻塔的濕冷火電廠中約50%的電廠使用城市中水作為循環(huán)水補(bǔ)充水水源,但是還有部分電廠沒有城市中水處理設(shè)施或城市中水處理設(shè)施運(yùn)行不正常,導(dǎo)致循環(huán)水濃縮倍率低(低于3.0倍),電廠取水量和排污量較大,循環(huán)水濃縮倍率有待進(jìn)一步提高。少數(shù)電廠已開展循環(huán)水排污水深度處理回用工作,在采用“混凝澄清—過濾—反滲透”工藝處理循環(huán)水排污水時(shí),常存在反滲透膜污堵、保安過濾器壓差迅速上升和系統(tǒng)回收率達(dá)不到設(shè)計(jì)要求等問題。
2.3其他廢水處理系統(tǒng)
2.3.1工業(yè)廢水處理系統(tǒng)
火電廠工業(yè)廢水處理系統(tǒng)一般采用混凝澄清、混凝澄清—過濾、混凝澄清—?dú)飧 ^濾工藝。工業(yè)廢水處理系統(tǒng)存在的主要問題有:
1)加藥系統(tǒng)腐蝕泄漏嚴(yán)重;
2)曝氣風(fēng)機(jī)、攪拌電機(jī)和澄清池刮泥機(jī)設(shè)備老化,故障率高;
3)工業(yè)廢水池容積小,無法完全儲(chǔ)存機(jī)組啟停機(jī)排水、鍋爐酸洗廢水和空氣預(yù)熱器沖洗水等非經(jīng)常性工業(yè)廢水;
4)工業(yè)廢水未回用,直接或間接外排,造成了水資源浪費(fèi)。
2.3.2生活污水處理系統(tǒng)
目前,火電廠生活污水大部分采用地埋式接觸氧化和曝氣生物濾池工藝。生活污水處理系統(tǒng)存在的主要問題有:
1)雨水、工業(yè)水和工業(yè)廢水等混入生活污水處理系統(tǒng),生活污水處理系統(tǒng)進(jìn)水水量大,有機(jī)物質(zhì)量濃度低,生活污水處理系統(tǒng)微生物活性低,處理效果差;
2)地埋式設(shè)備運(yùn)行狀況差、檢修困難;
3)生活污水中大塊的懸浮性雜質(zhì)沒有被攔截去除,導(dǎo)致處理系統(tǒng)堵塞淤積;
4)生活污水未回用,直接或間接外排,造成水資源的浪費(fèi)。
2.3.3含煤廢水處理系統(tǒng)
目前,火電廠含煤廢水處理一般采用化學(xué)絮凝和電絮凝工藝。含煤廢水處理系統(tǒng)存在的主要問題有:
1)火電廠產(chǎn)生含煤廢水的源頭較多且分散,部分火電廠煤水收集系統(tǒng)不完善;
2)初沉池容量設(shè)計(jì)不足,反應(yīng)裝置進(jìn)水懸浮物高于設(shè)計(jì)值,導(dǎo)致后續(xù)處理裝置堵塞、運(yùn)行壓力大;
3)高鹽廢水用于輸煤系統(tǒng),造成設(shè)備腐蝕,導(dǎo)致設(shè)備不能運(yùn)行;
4)含煤廢水處理設(shè)施可正常運(yùn)行,但暴雨季時(shí)系統(tǒng)出力無法滿足處理初期含煤雨水。
3某發(fā)電集團(tuán)火電廠廢水治理對(duì)策
對(duì)某發(fā)電集團(tuán)下屬火電廠用水現(xiàn)狀及存在問題進(jìn)行了系統(tǒng)調(diào)研,并結(jié)合相關(guān)法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)及文獻(xiàn)制定了《火電廠廢水排放控制指導(dǎo)意見》(以下簡(jiǎn)稱《指導(dǎo)意見》),以指導(dǎo)其火電廠開展廢水治理工作。廢水治理步驟:第一步開展水務(wù)查定,完善廢水監(jiān)測(cè)系統(tǒng);第二步加強(qiáng)節(jié)水管理,優(yōu)化廢水治理方案設(shè)計(jì);第三步強(qiáng)化立項(xiàng)和工程管理及加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)。
3.1開展水平衡試驗(yàn)和完善用排水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
火電廠應(yīng)在總結(jié)積累日常節(jié)水管理相關(guān)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,按相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定開展水平衡試驗(yàn)工作,梳理全廠和各系統(tǒng)水量平衡關(guān)系,找準(zhǔn)廢水治理的關(guān)鍵點(diǎn)。
火電廠應(yīng)完善現(xiàn)有全廠水系統(tǒng)的計(jì)量?jī)x表,實(shí)現(xiàn)主要水量的在線監(jiān)測(cè)和主要供、排水流量(關(guān)口流量計(jì))的監(jiān)視及數(shù)據(jù)記錄,及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除電廠的非正常用水。所有計(jì)量?jī)x表應(yīng)接入控制系統(tǒng),并同步到廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng),使全廠水系統(tǒng)在線數(shù)據(jù)與離線數(shù)據(jù)緊密結(jié)合。計(jì)量?jī)x表的記錄、采集周期、定期維護(hù)校驗(yàn)和存儲(chǔ)方式要滿足運(yùn)行分析和技術(shù)監(jiān)督的需要。
加強(qiáng)對(duì)全廠水系統(tǒng)主要水質(zhì)的監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)對(duì)象包括全廠水源、處理后的生活污水、工業(yè)廢水、脫硫廢水和全廠廢水總排口廢水。根據(jù)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理制度,對(duì)上述水質(zhì)采取定期或不定期監(jiān)測(cè)分析,結(jié)果須及時(shí)錄入運(yùn)行管理系統(tǒng)。監(jiān)測(cè)手段以采樣化驗(yàn)為主,可根據(jù)環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)等具體情況,配置必要的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備。
3.2加強(qiáng)節(jié)水管理和優(yōu)化廢水治理方案設(shè)計(jì)
3.2.1加強(qiáng)節(jié)水管理
1)優(yōu)化全廠用水流程。具體措施包括:避免設(shè)備冷卻水直排,可回收至冷卻塔;消除輸煤系統(tǒng)、灰渣系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)使用新鮮水等水的“高質(zhì)低用”現(xiàn)象;確保正常情況下消防水系統(tǒng)不耗水;將生活用水量控制在合理范圍等。
2)調(diào)整運(yùn)行方式。具體措施有:過濾設(shè)備自用水,僅懸浮物質(zhì)量濃度1項(xiàng)高于原水,可回收至原水預(yù)處理系統(tǒng)或工業(yè)廢水系統(tǒng)處理回用;化學(xué)車間反滲透濃水可作為脫硫工藝用水;精處理及化學(xué)再生廢水可按高鹽和低鹽廢水分類收集,低鹽廢水送至工業(yè)廢水系統(tǒng)處理回用,高鹽廢水與脫硫廢水一并處置;調(diào)整輸煤及除渣系統(tǒng)補(bǔ)水量,實(shí)現(xiàn)含煤廢水和渣溢水循環(huán)利用不外排;綠化用水不使用工業(yè)水,可采用達(dá)標(biāo)處理后的生活污水等。
3.2.2優(yōu)化廢水治理方案設(shè)計(jì)
開展可行性研究。根據(jù)電廠所在當(dāng)?shù)丨h(huán)保政策趨勢(shì)和現(xiàn)實(shí)要求,結(jié)合電廠實(shí)際,經(jīng)充分技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選后,設(shè)計(jì)具有適度前瞻性的改造方案,并視情況對(duì)方案中涉及的循環(huán)水、循環(huán)水排污水回用處理工藝、末端廢水濃縮等核心工藝進(jìn)行試驗(yàn)論證。
3.3強(qiáng)化立項(xiàng)和工程管理及加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)
按照該集團(tuán)立項(xiàng)審批相關(guān)要求對(duì)可行性研究方案進(jìn)行評(píng)審,評(píng)審專家涉及電力規(guī)劃院、電力設(shè)計(jì)院、發(fā)電公司等不同單位,電廠化學(xué)、環(huán)保、技經(jīng)等多個(gè)專業(yè),嚴(yán)格把關(guān)。
選擇行業(yè)工程經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)單位進(jìn)行廢水處理工藝初步設(shè)計(jì);加強(qiáng)對(duì)設(shè)備供貨的控制,尤其是關(guān)鍵設(shè)備與核心工藝包的供貨;注重工程實(shí)施管理,選擇信譽(yù)好、實(shí)力強(qiáng)的承包商,加強(qiáng)施工管理、保障工程質(zhì)量;項(xiàng)目投產(chǎn)后,選擇經(jīng)驗(yàn)豐富、有咨詢資質(zhì)的第三方單位對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行性能考核,考察工程質(zhì)量、系統(tǒng)性能,保障工程達(dá)到預(yù)期效果。各電廠應(yīng)加強(qiáng)設(shè)施運(yùn)行維護(hù),具體維護(hù)措施包括:及時(shí)更換腐蝕嚴(yán)重的管路和配件,避免管路泄漏;應(yīng)根據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù),對(duì)膜處理設(shè)備進(jìn)行定期維護(hù)性清洗或者離線化學(xué)清洗,以提高膜元件壽命和設(shè)備出力;應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)更換過濾器濾芯、濾料等耗材;做好運(yùn)行維護(hù)日志的記錄工作。
4火電廠高鹽廢水治理技術(shù)
高鹽廢水治理是火電廠廢水治理的難點(diǎn)和關(guān)鍵;痣姀S高鹽廢水主要包括:脫硫廢水、精處理系統(tǒng)再生廢水、化學(xué)除鹽系統(tǒng)再生廢水、循環(huán)排污水膜處理系統(tǒng)濃水等。高鹽廢水水質(zhì)復(fù)雜,以脫硫廢水為例,其水質(zhì)具有高硬度、高鹽分、高濁度、強(qiáng)腐蝕性的特征,經(jīng)過達(dá)標(biāo)處理之后環(huán)保指標(biāo)如重金屬、懸浮物、pH值等指標(biāo)得到控制,但離子質(zhì)量濃度基本不變,因此還需進(jìn)行深度處理。在進(jìn)行深度處理和濃縮干化時(shí),必須考慮工藝設(shè)備的防垢、防腐蝕及防生物污染等特性。
高鹽廢水濃縮可分為軟化預(yù)處理階段與濃縮減量階段,濃縮減量階段又包括膜法濃縮和熱法濃縮2類技術(shù)。按蒸發(fā)熱源的不同,末端高鹽廢水蒸發(fā)干化技術(shù)分為蒸發(fā)結(jié)晶和煙氣余熱干燥2大類。高鹽廢水濃縮干化處理后的固體物包括雜鹽、混鹽、工業(yè)鹽、含鹽粉煤灰等,其綜合利用的途徑、費(fèi)用等直接影響高鹽廢水零排放技術(shù)路線的選擇。
4.1高鹽廢水軟化預(yù)處理工藝
高鹽廢水的軟化處理包括石灰—碳酸鈉軟化、氫氧化鈉—碳酸鈉軟化、化學(xué)反應(yīng)—管式微濾過濾軟化、硫酸鈉軟化、離子交換軟化、納濾膜軟化等。
石灰—碳酸鈉軟化、氫氧化鈉—碳酸鈉軟化工藝均為兩級(jí)化學(xué)反應(yīng)加沉淀澄清處理,是通過投加化學(xué)藥劑反應(yīng),去除高鹽廢水中的鈣、鎂離子及硅酸鹽,以滿足后續(xù)膜濃縮工藝防垢的要求;瘜W(xué)反應(yīng)—管式微濾過濾軟化是一種集化學(xué)反應(yīng)軟化和膜過濾技術(shù)于一體的軟化分離工藝,在某些條件下可替代兩級(jí)化學(xué)反應(yīng)軟化澄清工藝。硫酸鈉軟化是利用同離子效應(yīng)和硫酸鈣溶解度較低的特點(diǎn),進(jìn)一步增大水中硫酸鈣的過飽和度,誘導(dǎo)硫酸鈣過飽和溶液自發(fā)結(jié)晶,從而在一定程度上降低鈣離子質(zhì)量濃度,達(dá)到軟化的目的。納濾膜對(duì)離子有選擇分離性,可將其用于高鹽廢水的軟化預(yù)處理,納濾膜包括卷式納濾膜和振動(dòng)膜2種類型。振動(dòng)膜是近年來出現(xiàn)的一種新型膜分離工藝,該技術(shù)的核心特點(diǎn)是采用振動(dòng)剪切增強(qiáng)過濾工藝,解決了靜態(tài)膜分離中的膜污染和堵塞問題。離子交換軟化是非常成熟的軟化除鹽工藝,在電廠水處理系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用,但高鹽廢水的硬度很高,若直接使用離子交換軟化,會(huì)導(dǎo)致樹脂快速失效,需要頻繁再生,因而只能與其他軟化工藝聯(lián)合運(yùn)用,將其布置在化學(xué)藥劑軟化之后,作為系統(tǒng)軟化保障設(shè)備,以保證軟化工藝出水水質(zhì)穩(wěn)定。
4.2高鹽廢水濃縮處理工藝
4.2.1膜法濃縮減量處理工藝
膜法濃縮工藝包括納濾、反滲透、電滲析、正滲透(FO)以及膜蒸餾(MD)等。
在對(duì)高鹽廢水濃縮減量過程中,尤其是后面需要進(jìn)行分鹽結(jié)晶時(shí),納濾工藝就是一種比較適用的濃縮工藝。納濾膜對(duì)二價(jià)離子的分離效率很高,因此可對(duì)氯化鈉和硫酸鈉混合溶液進(jìn)行分離,納濾產(chǎn)水中主要成分為氯化鈉,送至結(jié)晶系統(tǒng)可生產(chǎn)精制工業(yè)鹽。
目前,用于高鹽廢水濃縮的反滲透工藝主要有:海水反滲透(SWRO)、碟管式反滲透(DTRO)以及高效反滲透(HERO)等。DTRO適用于分離高濃度料液,具有適合高濃度、高含鹽量污水處理的膜組件,對(duì)于處理垃圾滲濾液已經(jīng)有多年的工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),但用于高鹽廢水處理時(shí)仍需解決廢水的結(jié)垢問題。
電滲析(ED)是膜分離技術(shù)的一種,是在外加直流電場(chǎng)作用下,利用離子交換膜的選擇透過性,實(shí)現(xiàn)對(duì)溶液的濃縮和分離。與反滲透技術(shù)相比,電滲析對(duì)廢水的濃縮程度更高,可將溶液濃縮至含鹽量15%以上,最高甚至可以達(dá)到20%。
FO是利用溶液間的滲透壓差為推動(dòng)力的自發(fā)性滲透驅(qū)動(dòng)新型膜分離過程。正滲透濃縮工藝包括正滲透膜處理和汲取液回收循環(huán)兩大系統(tǒng),且回收汲取液所需的能量占整個(gè)系統(tǒng)耗能的絕大部分。
FO主要適用于處理超出反滲透經(jīng)濟(jì)處理范圍,或者反滲透無法處理的極高含鹽廢水。MD是膜分離與蒸餾過程相結(jié)合的分離過程,即熱側(cè)溶液中水分在膜面處汽化并透過膜進(jìn)入冷側(cè)后被冷凝成蒸餾水。該技術(shù)目前還處于實(shí)驗(yàn)室或小規(guī)模工廠試驗(yàn)階段。
4.2.2熱法濃縮減量處理工藝
熱法濃縮是一種傳統(tǒng)的化工工藝過程,包括蒸汽加熱蒸發(fā)、煙氣蒸發(fā)、自然蒸發(fā)、增濕去濕等方式。其中,蒸汽加熱蒸發(fā)包括多效蒸發(fā)(MED)、機(jī)械蒸汽再壓縮(MVR)、熱力蒸汽再壓縮(TVR)等;自然蒸發(fā)主要包括蒸發(fā)塘和機(jī)械噴霧蒸發(fā);煙氣蒸發(fā)是火電廠特有的一種蒸發(fā)濃縮方式,主要是利用煙氣的余熱蒸發(fā)濃縮;增濕去濕主要有自然蒸發(fā)除鹽(NED)、低溫蒸發(fā)結(jié)晶(LTEC)和載氣萃取(CGE)等方式。為了降低高鹽廢水熱法濃縮預(yù)處理藥劑成本,提出了硫酸鈣晶種法降膜蒸發(fā)技術(shù),該工藝的核心是在蒸發(fā)料液中添加硫酸鈣“結(jié)晶種子”,以提供硫酸鈣析出結(jié)晶生長(zhǎng)的晶核,達(dá)到防止硫酸鈣結(jié)垢的目的。
熱法濃縮減量處理工藝的蒸發(fā)過程是將含有不揮發(fā)溶質(zhì)的溶液加熱沸騰,使溶劑部分汽化,從而達(dá)到濃縮溶液的目的。要保障蒸發(fā)連續(xù)進(jìn)行,必須不斷地向溶液提供熱能,為了提高蒸發(fā)能效,發(fā)展出了MED、MVR、TVR等節(jié)能技術(shù),可根據(jù)工程項(xiàng)目具體條件擇優(yōu)選用。降低高鹽廢水熱法濃縮減量工藝熱能消耗的另一條技術(shù)路線是采用電廠鍋爐尾部煙氣余熱蒸發(fā)廢水,主要包括低溫?zé)煔庹舭l(fā)工藝和煙氣余熱閃蒸工藝。低溫?zé)煔庹舭l(fā)工藝將脫硫廢水濃縮塔連接至電廠電除塵器與脫硫塔之間,使脫硫廢水在濃縮塔中循環(huán)蒸發(fā);煙氣余熱閃蒸工藝?yán)秒姀S鍋爐尾部除塵器入口的煙氣余熱蒸發(fā)廢水,采用多效強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器,按“晶種法”工藝操作運(yùn)行。
此外,采用自然蒸發(fā)原理的蒸發(fā)塘工藝、采用機(jī)械噴霧蒸發(fā)的強(qiáng)化自然蒸發(fā)工藝、利用載氣的增濕—去濕工藝等,均在高鹽廢水濃縮減量處理中得到不同程度的研究和應(yīng)用。
4.3高鹽廢水干化處理工藝
末端高鹽廢水的干化處理,均需使用外加熱能,將廢水中剩余水分蒸發(fā),產(chǎn)出固體鹽分。按蒸發(fā)熱源的不同,可將末端高鹽廢水蒸發(fā)干化技術(shù)分為蒸汽熱源和煙氣余熱2類。
4.3.1蒸汽熱源蒸發(fā)結(jié)晶工藝
蒸汽熱源蒸發(fā)結(jié)晶工藝采用蒸發(fā)結(jié)晶器,將末端高鹽廢水進(jìn)一步蒸發(fā)濃縮析出固體并分離,經(jīng)干燥處理后打包封裝為固體鹽。當(dāng)選用不同的結(jié)晶方法時(shí),可采用不同的結(jié)晶器,如真空冷卻結(jié)晶器、強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶器、奧斯陸(OSLO)蒸發(fā)結(jié)晶器、導(dǎo)流筒加擋板(DTB)蒸發(fā)結(jié)晶器等;痣姀S末端高鹽廢水的結(jié)晶過程,通常使用強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶器。
根據(jù)預(yù)處理及濃縮階段工藝選擇的不同,蒸發(fā)結(jié)晶工藝最終產(chǎn)物固體鹽可能為雜鹽、混鹽或工業(yè)鹽。從目前國(guó)內(nèi)鹽業(yè)市場(chǎng)情況看,回收鹽受法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)等制約,難以實(shí)現(xiàn)良好的資源化和市場(chǎng)化。回收鹽的定性,也存在不確定性,若被判定為固廢甚至危廢,處理成本太高,影響主業(yè)可持續(xù)發(fā)展。此外,回收鹽若作為產(chǎn)品銷售,還需得到鹽業(yè)及環(huán)保部門的許可。因此,在選擇高鹽廢水干化處理工藝時(shí),需進(jìn)行充分的技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證。
4.3.2煙氣余熱蒸發(fā)干燥工藝
煙氣余熱蒸發(fā)干燥工藝?yán)秒姀S鍋爐尾部煙氣熱量,將煙氣與末端廢水直接接觸換熱,使末端廢水中的水分快速蒸發(fā),析出的固體鹽與煙氣飛灰混合后收集處置。煙氣余熱蒸發(fā)干燥工藝將末端廢水霧化為細(xì)微液滴,直接噴入空氣預(yù)熱器與電除塵器之間的煙道內(nèi)干燥;或噴入單獨(dú)設(shè)置的旁路煙氣蒸發(fā)器內(nèi),與從空氣預(yù)熱器前抽取的少量煙氣直接接觸加熱蒸發(fā)干燥。將末端廢水直接噴入煙道內(nèi)的工藝過程,受鍋爐負(fù)荷波動(dòng)、水量波動(dòng)、煙道布置、流場(chǎng)變化等影響,易出現(xiàn)煙道結(jié)垢、噴頭堵塞等問題,存在一定的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。旁路煙氣蒸發(fā)干燥工藝單獨(dú)設(shè)置煙氣蒸發(fā)器,與主煙道系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立,可靠性高,該工藝系統(tǒng)簡(jiǎn)單,設(shè)備少,投資與運(yùn)行費(fèi)用低,能量消耗少,不需額外的熱能輸入,無液體排放,不會(huì)造成二次污染,廢水蒸發(fā)鹽分進(jìn)入粉煤灰,不產(chǎn)生多余的固體。但是,旁路煙氣余熱蒸發(fā)干燥工藝存在高溫條件下含結(jié)晶水氯化鎂分解產(chǎn)生氯化氫氣體造成后續(xù)脫硫吸收塔氯離子升高,破壞原有吸收塔氯平衡[18],以及結(jié)晶鹽進(jìn)入粉煤灰影響其質(zhì)量等問題,因此選用該工藝時(shí)需要加以論證。旁路煙氣余熱蒸發(fā)干燥技術(shù)在國(guó)內(nèi)已完成現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn),大規(guī)模工程建設(shè)也在快速推進(jìn)中,具備良好的應(yīng)用前景。
5結(jié)語
某發(fā)電集團(tuán)在對(duì)下屬火電廠用水現(xiàn)狀及存在問題充分調(diào)研的基礎(chǔ)上,結(jié)合相關(guān)法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)及文獻(xiàn)資料,編制了《火電廠廢水排放控制指導(dǎo)意見》,使火電廠開展廢水治理工作有章可循;痣姀S廢水治理項(xiàng)目應(yīng)遵循以下步驟:第一步開展水務(wù)查定,完善廢水監(jiān)測(cè)系統(tǒng);第二步加強(qiáng)節(jié)水管理,優(yōu)化方案設(shè)計(jì);第三步強(qiáng)化立項(xiàng)和工程管理及加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)。高鹽廢水治理是火電廠廢水治理的難點(diǎn),該集團(tuán)對(duì)各類預(yù)處理、濃縮和干化工藝進(jìn)行了大量研究,但由于各廠情況不同,還未形成統(tǒng)一的技術(shù)路線,需根據(jù)各電廠實(shí)際情況,選擇經(jīng)濟(jì)合理的技術(shù)方案。