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燃煤火电厂产生的高盐废水“处理工艺流程”

日期: 2020-03-24
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依据国家环境保护局环境影响评价相关文件要求,火力发电厂需要对企业废水进行综合利用,实现全厂废水“零排放”。


国内外火电企业对废水“零排放”采取的路线基本上是先进行废水梯级利用,然后对剩余废水进行固化处理。


废水处理工艺通常第一步为化学软化,以除去废水中的钙、镁和硅等易结垢物质,COD 较高时还需要增加去除有机物的降解工艺;


第二步可以选择直接蒸发结晶,也可以选择浓缩减量后再蒸发结晶。浓缩减量多采用膜处理技术,包括纳滤、反渗透、正渗透等。蒸发结晶采取的形式有蒸发塘、多效蒸发、机械蒸汽再压缩蒸发结晶和烟道蒸发等。


2009 年,广东深能合和电力( 河源) 有限公司是国内首家实现脱硫废水“零排放”的发电企业,其采用的工艺为“两级化学软化+多效蒸发结晶”,目前仍在稳定运行。


2014 年华能长兴电厂对脱硫废水进行“零排放”处理,其工艺流程为: 化学软化―砂滤―离子交换―反渗透―正渗透―多效蒸发结晶。


由于高盐废水具有水量大、盐含量高、ρ( COD)高、硬度高、硅含量较高等特点,如果将废水直接进行蒸发结晶处理,则投资和运行成本较高,同时废水中的易结垢离子也使得蒸发结晶设备难以正常运行。


为达到废水“零排放”的要求,工艺路线采用废水预处理 + 减量处理 + 蒸发结晶。其工艺流程如下图所示。


燃煤火电厂产生的高盐废水“处理工艺流程”


1) 高盐废水预处理


高盐混 合 废 水 预 处 理 主 要 是 降 低 ρ ( Ca2+) 、ρ( Mg2+) 、ρ( SiO2) 及 ρ( COD) 等,减轻对后续减量及蒸发结晶处理单元的影响。按照高盐废水的水质情况,预处理工艺采用化学软化-管式微滤处理工艺。一般投加碱( NaOH 或 CaCO3) +Na2CO3进行软化,去除水中的 Ca2+、Mg2+,防止结垢。其次,采用管式微滤系统,经过化学软化处理后的污水无需经沉淀池、多介质过滤,砂滤等处理设施就可直接进入管式微滤系统。管式微滤系统采用内压式固液分离,管内流速较高,颗粒物不易积存在膜表面,清洗后通量基本可恢复到 100%,并且膜寿命较长,出水水质满足直接进入反渗透系统的要求,可以取代传统的沉淀-过滤-超滤系统。除此之外,和传统的沉淀-过滤-超滤预处理相比,采用管式微滤系统可以自动随时开 /停机,瞬时完成过滤,并且不需要投加 PAM 等助凝剂,减少了化学药剂的费用,大大缩短简化了工艺流程,运行维护方便、简单。


2) 高盐废水减量处理


高盐混合废水经过预处理后,废水中的 Ca2+、Mg2+、Si4+浓度分别低于20,20,10 mg /L,易结垢物质得到明显去除,可以采用膜法对预处理后的废水进行进一步减量处理。根据预处理的水质特点,化学软化对废水中 COD 去除效果较差,由于纳滤膜对 COD 具有较高的耐受性,可以在化学软化工艺后采用“NF-( RO) -DTRO”处理工艺。废水通过纳滤处理可以截留废水中的大部分二价离子,纳滤浓水采用抗污染能力强的 DTRO 进行浓缩减量,而产水中主要以一价离子为主,Ca2+、Mg2+等易结垢物质含量明显降低,有助于提高后续反渗透处理工艺的回收率以及运行稳定性。此外,纳滤产水中 NaCl 含量较高,既可以回收NaCl,作为工业产品进行外售,又可以充分利用反渗透浓水中的 NaCl 生产 NaClO,有助于提高系统的经济性。


3) 高盐废水蒸发结晶


高盐混合废水经 DTRO 系统处理后,含盐量为150000 ~ 170000 mg / L,废水中的主要离子为 Na+、Cl-和 SO42-等。根据 DTRO 浓水水质情况,DTRO 浓水采取蒸发浓缩-结晶工艺。依据蒸发结晶的原理和运行方式,综合考虑各方面因素,选择机械蒸汽再压缩蒸发结晶技术。降膜式机械蒸汽再压缩蒸发结晶系统,由蒸发器和结晶器两单元组成,废水首先送到机械蒸汽再压缩蒸发器中进行浓缩,经蒸发器浓缩之后,浓盐水再送到强制循环结晶器系统进行进一步浓缩结晶,将水中高含量的盐分结晶成固体,经离心分离、干燥后外运回用或其他处置,出水可回用。


4) 结晶物的处置方法


高盐混合废水经过化学软化后,废水中的主要离子为 Na+、Cl-和 SO42-,如果采用单一结晶的方法,则产生大量混盐,经估算 Na2SO4占 45% ~ 50%,其余主要为 NaCl,经济价值低,难以处理。为减少废物的排放量,在高盐混合废水蒸发结晶段亦可采用盐硝联产工艺,以回收部分物质,提高废物利用率,从而实现废物的综合利用。盐硝联产就是将原料中的氯化钠和硝酸盐在生产过程中分离出来,分别制成氯化钠、硝酸盐产品的生产方法,其原理是根据 NaCl-Na2SO4-H2O 三相体系中,在不同温度下 NaCl 与 Na2SO4溶解度不同的特点将其分离。


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