脫硫廢水中的有害物質(zhì)對環(huán)境和水體污染危害巨大，因此要重視脫硫廢水的治理。目前普遍采取零排放的工藝技術(shù)，也取得了很好的效果。
一
燃煤電廠廢水零排放概述
零排放并不是說不排放水，而是不將有害物質(zhì)通過水體排放到自然環(huán)境中，電廠生產(chǎn)使用的水資源最終以蒸汽的形式排放到環(huán)境中，或者在電廠內(nèi)部水循環(huán)系統(tǒng)中留存，這樣大大提高了水資源利用率，同時避免自然環(huán)境遭到污染水體的污染，保證居民用水安全。從可持續(xù)發(fā)展的角度看，目前以及今后的水資源將會一直處于相對匱乏的狀態(tài)，污水零排放是工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。零排放對水處理技術(shù)的要求非常之高，需要很高的技術(shù)投入，因此其資金投入與嚴格的管理制度與監(jiān)管制度是必不可少的。
隨著中國經(jīng)濟和電力的快速發(fā)展，在中國北方煤炭多，但缺水的地區(qū)，水資源的可用量年復(fù)一年的減少，排污費和污水總量在不斷上漲。即使在水資源相對豐富的南方，隨著環(huán)境的惡化、環(huán)境保護意識提高，廢水零排放的呼聲也日益高漲。實現(xiàn)電廠廢水零排放，是一項非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程。我國火力發(fā)電廠多年致力于節(jié)水方法研究改進，而過去的研究目的僅僅是如何確保電廠安全運行，并沒有上升到環(huán)保和節(jié)水的高度。節(jié)約用水的考慮比較少，導(dǎo)致在中國的電廠很少注意低水耗技術(shù)的開發(fā)，總是想著先用水，再處理廢水、排放。如今的水資源短缺日益突出，在中國的北方表現(xiàn)尤為突出，水資源已成為我國電力工業(yè)發(fā)展的重要問題。
二
脫硫廢水的水質(zhì)特點及影響因素
脫硫廢水的水質(zhì)特點：
脫硫廢水的成分及濃度對處理系統(tǒng)的運行管理有很大影響，是影響處理設(shè)備的選擇、腐蝕等的關(guān)鍵性因素。脫硫廢水一般具有以下幾個特點：
(1)腐蝕性強
脫硫廢水的腐蝕性強是因為廢水中含有較多的酸性物質(zhì)，這些酸性物質(zhì)不僅會污染環(huán)境，也會對燃煤電廠的機械設(shè)備產(chǎn)生腐蝕作用，導(dǎo)致燃煤電廠的設(shè)備特別容易受到損害。
(2)含鹽量高
脫硫廢水的含鹽量是根據(jù)脫硫設(shè)施運轉(zhuǎn)工況發(fā)生改變的，一般情況下，脫硫廢水中都會含有數(shù)萬mg/L的鹽量。
(3)硬度高，易結(jié)垢
脫硫廢水中富集了較高的鈣離子和鎂離子，同時硫酸鈣處于過飽和狀態(tài)，在這種情況下，脫硫廢水極易結(jié)垢，會對脫硫設(shè)備產(chǎn)生嚴重的損害。
三
脫硫廢水零排放技術(shù)
技術(shù)Ⅰ類:強效蒸發(fā)類工藝
(1)煙道蒸發(fā)工藝
煙道蒸發(fā)工藝是一種基于噴霧干燥技術(shù)的工藝，噴霧干燥技術(shù)的基本原理是用霧化器將溶液噴入干燥塔內(nèi)，以霧滴狀與高溫氣體接觸，在短時間內(nèi)將霧滴干燥。最大特征是蒸發(fā)和干燥的表面積非常大，這些具有很大表面積的分散微粒，只要與高溫氣體接觸，就發(fā)生強烈的熱交換，迅速將大部分水蒸發(fā)掉，形成含水量較少的固體產(chǎn)物，因而干燥速度非?？臁?br />
脫硫廢水煙道蒸發(fā)工藝是指在鍋爐尾部空氣預(yù)熱器與除塵器之間的煙道內(nèi)設(shè)置霧化噴嘴，用泵將脫硫廢水輸送至霧化噴嘴進行霧化，由于經(jīng)過空氣預(yù)熱器之后的煙氣溫度較高，霧化后的液滴在高溫煙氣的作用下在煙道內(nèi)蒸發(fā)，隨煙氣排出，而廢水中的雜質(zhì)則進入除塵系統(tǒng)被捕集下來，隨灰一起外排，從而達到脫硫廢水零排放的目的。
(2)蒸發(fā)濃縮結(jié)晶工藝
蒸發(fā)濃縮結(jié)晶工藝是利用蒸發(fā)器將脫硫廢水進行濃縮。產(chǎn)品水回用，而濃縮水可通過結(jié)晶、干燥工藝轉(zhuǎn)化為固體鹽進行處置。這類技術(shù)對廢水水質(zhì)、機組和煤種的適用性廣，具備較廣的應(yīng)用前景。
中國燃煤電廠常用的脫硫廢水預(yù)處理方法是中和混凝沉淀法，主要目的是去除廢水中的重金屬離子、懸浮物等。廢水從調(diào)節(jié)池進入中和池，加入熟石灰調(diào)節(jié)pH，使重金屬離子生成沉淀被去除，再流入絮凝池，加入絮凝劑，廢水中的微粒物絮凝形成較大的絮凝體，最后在澄清池中沉淀下來。一級混凝沉淀工藝具有嚴重的結(jié)垢傾向，為了消除結(jié)垢現(xiàn)象，后續(xù)增加Na2CO3軟化再澄清過程，為兩級澄清充分軟化處理工藝，該工藝可以最大限度的去除水中的Ca2+、Mg2+、SO42-、F-等結(jié)垢因子，確保后續(xù)工藝的進水水質(zhì)。
蒸發(fā)結(jié)晶。蒸發(fā)技術(shù)主要有兩大類：多效蒸發(fā)技術(shù)(MED)和機械蒸汽再壓縮技術(shù)(MVR)。多效蒸發(fā)技術(shù)(MED)是指將幾個蒸發(fā)器串聯(lián)起來，前一級蒸發(fā)器所產(chǎn)生的二次蒸汽作為后一級蒸發(fā)器的加熱熱源，使蒸汽熱能得到多次利用，從而提高熱能的利用率。機械蒸汽再壓縮技術(shù)(MVR)是將從蒸發(fā)器出來的二次蒸汽經(jīng)壓縮機絕熱壓縮后送入蒸發(fā)器的加熱室，二次蒸汽經(jīng)壓縮后溫度升高，在加熱室內(nèi)冷凝釋放熱量，使料液吸收熱量沸騰汽化再產(chǎn)生二次蒸汽經(jīng)分離后進入壓縮機，循環(huán)往復(fù)，蒸汽就得到了充分的利用，提高了熱效率。
(3)鹽濃縮工藝
鹽濃縮工藝是一種深度處理工藝，它可以從常規(guī)系統(tǒng)處理的脫硫廢水中分離出蒸餾水和高度濃縮的鹽溶液副產(chǎn)品。
首先對脫硫廢水進行預(yù)加熱，通過除氣器脫除空氣后再次加熱并給料至鹽溶液濃縮器中，漿液被分配到鈦合金管內(nèi)壁的一層薄膜上。當漿液膜沿著管道向下流動時水分會蒸發(fā)掉。產(chǎn)生的蒸汽通過除霧器到達蒸汽壓縮機，將它的飽和溫度提高到再循環(huán)鹽溶液的沸點以上，壓縮后的蒸汽即可冷凝為蒸餾水回用。此外，回收鹽一部分被旋流器處理，一部分被轉(zhuǎn)移到成品罐中并運往市場。
技術(shù)Ⅱ類:強效蒸發(fā)類工藝
由于脫硫廢水“零排放”對水鹽分離程度要求很高，通常采用多重反滲透過濾工藝。反滲透工藝首先需要經(jīng)過預(yù)處理。
反滲透預(yù)處理工藝以膜過濾為主，輔以殺菌工藝和沉淀工藝，目的是去除水中的懸浮物和微生物，使處理后的水質(zhì)能夠初步滿足反滲透的進水要求。主體工藝通常采用兩段反滲透系統(tǒng)，由于二段系統(tǒng)的進水為一段系統(tǒng)的濃水，需用專門的化學(xué)藥劑對其進行處理，以確保二段系統(tǒng)的進水參數(shù)符合要求。同時在其進入二段系統(tǒng)前，可針對其水質(zhì)情況，添加專業(yè)的阻垢劑和調(diào)節(jié)劑，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行。產(chǎn)品水進入回用水池，系統(tǒng)中少量的濃水可用來沖渣，實現(xiàn)水處理系統(tǒng)的零排放。
四
MVR蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)應(yīng)用典型案例簡析
國電漢川電廠三期擴建工程脫硫廢水深度處理項目是我國第一個百萬機組脫硫廢水零排放項目。由國電北京朗新明環(huán)保科技有限公司南京分公司EPC總包，合眾高科負責脫硫廢水深度處理(蒸發(fā)結(jié)晶)項目成套設(shè)備供貨和技術(shù)服務(wù)。
該項目面臨的難點在于水質(zhì)波動性大、含鹽高、水質(zhì)復(fù)雜，這正是對工藝設(shè)計能力、整體技術(shù)實力的考驗，針對多效蒸發(fā)器運行能耗很高的情況，總包方國電朗新明南京分公司確定采用MVR蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)，合眾高科在引進國際知名品牌威亭技術(shù)及產(chǎn)品設(shè)備的基礎(chǔ)上，通過設(shè)計、系統(tǒng)集成優(yōu)化，為該項目設(shè)計出最佳的MVR蒸發(fā)結(jié)晶工藝方案。
漢川項目脫硫廢水經(jīng)預(yù)處理軟化、分鹽及濃縮減量后，進入MVR蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，這部分濃鹽水中的溶質(zhì)以氯化鈉為主，濃鹽水量約為8t/h，蒸發(fā)出的結(jié)晶鹽經(jīng)流化床干燥處理后自動打包，最終產(chǎn)品為純度高于97.5%的袋裝氯化鈉，達到《GB/T5462-2003工業(yè)鹽》標準所規(guī)定的精制工業(yè)鹽二級標準。
項目采用DCS控制系統(tǒng)，對工藝運行狀態(tài)進行在線實時監(jiān)控，采集工藝參數(shù)自動形成電子表格，操作人員可以隨時進行工藝操作數(shù)據(jù)追蹤管理，全面提高自動控制水平、改善操作人勞動強度和操作環(huán)境。該項目的實施，每年可為企業(yè)節(jié)水28萬噸，減少約7000噸固體廢棄物的產(chǎn)生。
MVR蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)是最優(yōu)的脫硫廢水零排放解決方案選擇
脫硫廢水由于具有高鹽分、高懸浮物、高硬度、高腐蝕性的特點，其零排放的處理難點在于末端固態(tài)鹽的資源化處理問題，若分離后的結(jié)晶鹽不經(jīng)妥善處理，遇水后仍會返回環(huán)境產(chǎn)生二次污染。由合眾高科提供的脫硫廢水MVR蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)可以和分鹽工藝有效結(jié)合，在滿足廢水零排放的情況下，最終將固體廢棄物轉(zhuǎn)化為精制二級工業(yè)鹽，和傳統(tǒng)技術(shù)相比，MVR蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)更節(jié)能、更環(huán)保，較傳統(tǒng)多效蒸發(fā)器節(jié)省約60%以上的運行成本。
一
燃煤電廠廢水零排放概述
零排放并不是說不排放水，而是不將有害物質(zhì)通過水體排放到自然環(huán)境中，電廠生產(chǎn)使用的水資源最終以蒸汽的形式排放到環(huán)境中，或者在電廠內(nèi)部水循環(huán)系統(tǒng)中留存，這樣大大提高了水資源利用率，同時避免自然環(huán)境遭到污染水體的污染，保證居民用水安全。從可持續(xù)發(fā)展的角度看，目前以及今后的水資源將會一直處于相對匱乏的狀態(tài)，污水零排放是工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。零排放對水處理技術(shù)的要求非常之高，需要很高的技術(shù)投入，因此其資金投入與嚴格的管理制度與監(jiān)管制度是必不可少的。
隨著中國經(jīng)濟和電力的快速發(fā)展，在中國北方煤炭多，但缺水的地區(qū)，水資源的可用量年復(fù)一年的減少，排污費和污水總量在不斷上漲。即使在水資源相對豐富的南方，隨著環(huán)境的惡化、環(huán)境保護意識提高，廢水零排放的呼聲也日益高漲。實現(xiàn)電廠廢水零排放，是一項非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程。我國火力發(fā)電廠多年致力于節(jié)水方法研究改進，而過去的研究目的僅僅是如何確保電廠安全運行，并沒有上升到環(huán)保和節(jié)水的高度。節(jié)約用水的考慮比較少，導(dǎo)致在中國的電廠很少注意低水耗技術(shù)的開發(fā)，總是想著先用水，再處理廢水、排放。如今的水資源短缺日益突出，在中國的北方表現(xiàn)尤為突出，水資源已成為我國電力工業(yè)發(fā)展的重要問題。
二
脫硫廢水的水質(zhì)特點及影響因素
脫硫廢水的水質(zhì)特點：
脫硫廢水的成分及濃度對處理系統(tǒng)的運行管理有很大影響，是影響處理設(shè)備的選擇、腐蝕等的關(guān)鍵性因素。脫硫廢水一般具有以下幾個特點：
(1)腐蝕性強
脫硫廢水的腐蝕性強是因為廢水中含有較多的酸性物質(zhì)，這些酸性物質(zhì)不僅會污染環(huán)境，也會對燃煤電廠的機械設(shè)備產(chǎn)生腐蝕作用，導(dǎo)致燃煤電廠的設(shè)備特別容易受到損害。
(2)含鹽量高
脫硫廢水的含鹽量是根據(jù)脫硫設(shè)施運轉(zhuǎn)工況發(fā)生改變的，一般情況下，脫硫廢水中都會含有數(shù)萬mg/L的鹽量。
(3)硬度高，易結(jié)垢
脫硫廢水中富集了較高的鈣離子和鎂離子，同時硫酸鈣處于過飽和狀態(tài)，在這種情況下，脫硫廢水極易結(jié)垢，會對脫硫設(shè)備產(chǎn)生嚴重的損害。
三
脫硫廢水零排放技術(shù)
技術(shù)Ⅰ類:強效蒸發(fā)類工藝
(1)煙道蒸發(fā)工藝
煙道蒸發(fā)工藝是一種基于噴霧干燥技術(shù)的工藝，噴霧干燥技術(shù)的基本原理是用霧化器將溶液噴入干燥塔內(nèi)，以霧滴狀與高溫氣體接觸，在短時間內(nèi)將霧滴干燥。最大特征是蒸發(fā)和干燥的表面積非常大，這些具有很大表面積的分散微粒，只要與高溫氣體接觸，就發(fā)生強烈的熱交換，迅速將大部分水蒸發(fā)掉，形成含水量較少的固體產(chǎn)物，因而干燥速度非?？臁?br />
脫硫廢水煙道蒸發(fā)工藝是指在鍋爐尾部空氣預(yù)熱器與除塵器之間的煙道內(nèi)設(shè)置霧化噴嘴，用泵將脫硫廢水輸送至霧化噴嘴進行霧化，由于經(jīng)過空氣預(yù)熱器之后的煙氣溫度較高，霧化后的液滴在高溫煙氣的作用下在煙道內(nèi)蒸發(fā)，隨煙氣排出，而廢水中的雜質(zhì)則進入除塵系統(tǒng)被捕集下來，隨灰一起外排，從而達到脫硫廢水零排放的目的。
(2)蒸發(fā)濃縮結(jié)晶工藝
蒸發(fā)濃縮結(jié)晶工藝是利用蒸發(fā)器將脫硫廢水進行濃縮。產(chǎn)品水回用，而濃縮水可通過結(jié)晶、干燥工藝轉(zhuǎn)化為固體鹽進行處置。這類技術(shù)對廢水水質(zhì)、機組和煤種的適用性廣，具備較廣的應(yīng)用前景。
中國燃煤電廠常用的脫硫廢水預(yù)處理方法是中和混凝沉淀法，主要目的是去除廢水中的重金屬離子、懸浮物等。廢水從調(diào)節(jié)池進入中和池，加入熟石灰調(diào)節(jié)pH，使重金屬離子生成沉淀被去除，再流入絮凝池，加入絮凝劑，廢水中的微粒物絮凝形成較大的絮凝體，最后在澄清池中沉淀下來。一級混凝沉淀工藝具有嚴重的結(jié)垢傾向，為了消除結(jié)垢現(xiàn)象，后續(xù)增加Na2CO3軟化再澄清過程，為兩級澄清充分軟化處理工藝，該工藝可以最大限度的去除水中的Ca2+、Mg2+、SO42-、F-等結(jié)垢因子，確保后續(xù)工藝的進水水質(zhì)。
蒸發(fā)結(jié)晶。蒸發(fā)技術(shù)主要有兩大類：多效蒸發(fā)技術(shù)(MED)和機械蒸汽再壓縮技術(shù)(MVR)。多效蒸發(fā)技術(shù)(MED)是指將幾個蒸發(fā)器串聯(lián)起來，前一級蒸發(fā)器所產(chǎn)生的二次蒸汽作為后一級蒸發(fā)器的加熱熱源，使蒸汽熱能得到多次利用，從而提高熱能的利用率。機械蒸汽再壓縮技術(shù)(MVR)是將從蒸發(fā)器出來的二次蒸汽經(jīng)壓縮機絕熱壓縮后送入蒸發(fā)器的加熱室，二次蒸汽經(jīng)壓縮后溫度升高，在加熱室內(nèi)冷凝釋放熱量，使料液吸收熱量沸騰汽化再產(chǎn)生二次蒸汽經(jīng)分離后進入壓縮機，循環(huán)往復(fù)，蒸汽就得到了充分的利用，提高了熱效率。
(3)鹽濃縮工藝
鹽濃縮工藝是一種深度處理工藝，它可以從常規(guī)系統(tǒng)處理的脫硫廢水中分離出蒸餾水和高度濃縮的鹽溶液副產(chǎn)品。
首先對脫硫廢水進行預(yù)加熱，通過除氣器脫除空氣后再次加熱并給料至鹽溶液濃縮器中，漿液被分配到鈦合金管內(nèi)壁的一層薄膜上。當漿液膜沿著管道向下流動時水分會蒸發(fā)掉。產(chǎn)生的蒸汽通過除霧器到達蒸汽壓縮機，將它的飽和溫度提高到再循環(huán)鹽溶液的沸點以上，壓縮后的蒸汽即可冷凝為蒸餾水回用。此外，回收鹽一部分被旋流器處理，一部分被轉(zhuǎn)移到成品罐中并運往市場。
技術(shù)Ⅱ類:強效蒸發(fā)類工藝
由于脫硫廢水“零排放”對水鹽分離程度要求很高，通常采用多重反滲透過濾工藝。反滲透工藝首先需要經(jīng)過預(yù)處理。
反滲透預(yù)處理工藝以膜過濾為主，輔以殺菌工藝和沉淀工藝，目的是去除水中的懸浮物和微生物，使處理后的水質(zhì)能夠初步滿足反滲透的進水要求。主體工藝通常采用兩段反滲透系統(tǒng)，由于二段系統(tǒng)的進水為一段系統(tǒng)的濃水，需用專門的化學(xué)藥劑對其進行處理，以確保二段系統(tǒng)的進水參數(shù)符合要求。同時在其進入二段系統(tǒng)前，可針對其水質(zhì)情況，添加專業(yè)的阻垢劑和調(diào)節(jié)劑，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行。產(chǎn)品水進入回用水池，系統(tǒng)中少量的濃水可用來沖渣，實現(xiàn)水處理系統(tǒng)的零排放。
四
MVR蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)應(yīng)用典型案例簡析
國電漢川電廠三期擴建工程脫硫廢水深度處理項目是我國第一個百萬機組脫硫廢水零排放項目。由國電北京朗新明環(huán)保科技有限公司南京分公司EPC總包，合眾高科負責脫硫廢水深度處理(蒸發(fā)結(jié)晶)項目成套設(shè)備供貨和技術(shù)服務(wù)。
該項目面臨的難點在于水質(zhì)波動性大、含鹽高、水質(zhì)復(fù)雜，這正是對工藝設(shè)計能力、整體技術(shù)實力的考驗，針對多效蒸發(fā)器運行能耗很高的情況，總包方國電朗新明南京分公司確定采用MVR蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)，合眾高科在引進國際知名品牌威亭技術(shù)及產(chǎn)品設(shè)備的基礎(chǔ)上，通過設(shè)計、系統(tǒng)集成優(yōu)化，為該項目設(shè)計出最佳的MVR蒸發(fā)結(jié)晶工藝方案。
漢川項目脫硫廢水經(jīng)預(yù)處理軟化、分鹽及濃縮減量后，進入MVR蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，這部分濃鹽水中的溶質(zhì)以氯化鈉為主，濃鹽水量約為8t/h，蒸發(fā)出的結(jié)晶鹽經(jīng)流化床干燥處理后自動打包，最終產(chǎn)品為純度高于97.5%的袋裝氯化鈉，達到《GB/T5462-2003工業(yè)鹽》標準所規(guī)定的精制工業(yè)鹽二級標準。
項目采用DCS控制系統(tǒng)，對工藝運行狀態(tài)進行在線實時監(jiān)控，采集工藝參數(shù)自動形成電子表格，操作人員可以隨時進行工藝操作數(shù)據(jù)追蹤管理，全面提高自動控制水平、改善操作人勞動強度和操作環(huán)境。該項目的實施，每年可為企業(yè)節(jié)水28萬噸，減少約7000噸固體廢棄物的產(chǎn)生。
MVR蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)是最優(yōu)的脫硫廢水零排放解決方案選擇
脫硫廢水由于具有高鹽分、高懸浮物、高硬度、高腐蝕性的特點，其零排放的處理難點在于末端固態(tài)鹽的資源化處理問題，若分離后的結(jié)晶鹽不經(jīng)妥善處理，遇水后仍會返回環(huán)境產(chǎn)生二次污染。由合眾高科提供的脫硫廢水MVR蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)可以和分鹽工藝有效結(jié)合，在滿足廢水零排放的情況下，最終將固體廢棄物轉(zhuǎn)化為精制二級工業(yè)鹽，和傳統(tǒng)技術(shù)相比，MVR蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)更節(jié)能、更環(huán)保，較傳統(tǒng)多效蒸發(fā)器節(jié)省約60%以上的運行成本。
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