摘要:以某发电厂全厂末端废水处理工程为例,介绍了化学软化-管式微滤-纳滤-(反渗透)-碟管式反渗透-蒸发结晶工艺在再生水水源发电厂全厂末端废水处理中的应用。经纳滤处理后,末端废水被分成两部分,一部分经碟管式反渗透浓缩后进入混盐结晶系统,另一部分经反渗透-碟管式反渗透浓缩后进入精制盐结晶系统。整套工艺的产水全部回收作为循环水补充水,实现全厂废水不外排,精制盐结晶系统产生的结晶盐中NaCl质量分数达98.75%,外售处理。废水处理总运行费用约33.89元/m³,低于同类型处理工艺,可以为相关电厂的改造提供参考。
引言
火力发电厂作为我国工业的耗水大户,用水量约占工业总用水量的40%,同时也产生大量的废水。为提高用水效率,火力发电厂开展了积极有效的节水工作,脱硫废水作为煤场喷淋水、捞渣机补充水和干灰拌湿水等。2000~2016年,全国火力发电厂单位发电量耗水量下降68%,单位发电量废水排放量降低95.7%。但是随着废水梯级利用次数的增加,水质不断劣化,受水质及消纳用户用水量影响,依然有大量末端废水无法继续回用。火力发电厂末端废水难以完全消纳与废水不得外排的矛盾凸显,对末端废水完全消纳处理的需求非常迫切。
火力发电厂末端废水来源及产生量随机组类型、机组数量和容量、生产用水水源及水质、烟气处理工艺、水务管理水平等不同而存在较大差异,来源主要有脱硫废水、树脂再生废水、反渗透浓水、循环水排污水等。目前火力发电厂主要进行脱硫废水的零排放消纳处理,由于其废水量较少,一般在20m³/h左右,主要采取蒸发结晶或烟道雾化蒸发处理,工艺流程相对简短。但随着越来越多的火力发电厂将循环冷却水补充水或全厂生产用水水源替换为再生水,其面临着废水重复利用率降低,无法利用的末端废水量增加等问题,产生的末端废水量可达几百吨,废水中含有的全盐量、氯离子、有机物等是脱硫废水的数倍,完全消纳处理难度更大,本文探讨了全再生水水源火力发电厂末端废水处理消纳情况,可以为相关电厂的改造提供参考。
目前,国内采用蒸发结晶处理末端废水的发电厂由于废水水质和水量的差异,以及膜浓缩工艺和蒸发结晶形式的不同,处理成本相差较大。某发电厂采用化学软化-絮凝沉淀-多介质过滤-DTRO-三效蒸发结晶工艺处理规模为20m³/h的脱硫废水,药剂费为27.28元/m³,动力费25元/m³,产生的混合结晶盐中NaCl和Na2SO4质量分数合计>92%,含水率<5%。而采用混凝澄清-双级过滤-弱酸树脂-二级反渗透-正渗透-强制循环蒸发结晶工艺处理18m³/h的脱硫废水和4m³/h的再生废水的发电厂药剂费为14.5元/m³,动力费29元/m³,混合结晶盐中NaCl和Na2SO4质量分数合计>95%;含水率<0.5%。采用化学软化-管式膜-纳滤-SCRO-DTRO-MVR蒸发结晶工艺进行分盐处理的发电厂处理36m³/h的脱硫废水,直接运行费用26.94元/m³(药剂费为9.42元/m³,动力费16.92元/m³,设备清洗费用0.6元/m³),膜系统折旧费9.68元/m³,产生的结晶盐中NaCl质量分数为96.3%。本工程药剂费、动力费、固体废物处置费等直接运行费用21.23元/m³,总运行费用33.89元/m³,运行成本相对较低,且结晶盐中氯化钠纯度较高。
结论
采用化学软化-管式微滤-纳滤-(反渗透)-碟管式反渗透-蒸发结晶工艺处理再生水水源火力发电厂全厂末端废水是可行的,产生的回用水可全部回收作为循环冷却水补充水,实现全厂废水不外排,且运行费用相对较低。该工程采用纳滤膜将废水中的氯化钠和其他盐类进行部分分离,产生的精制结晶盐中氯化钠质量分数达98.75%,实现了结晶盐的资源化,对相关发电厂全厂废水处理具有积极的借鉴意义。