對華能長興電廠廢水零排放調研的幾點思考
重點介紹了華能長興電廠脫硫廢水“零排放”的應用實例,對運行成本、技術進行了分析,對該零排放技術在煤化工上的應用前景進行了歸納總結,并結合煤化工項口的零排放提出了相應措施建議。
關鍵詞:脫硫;煤化工;污水;零排放
0 引言
基于我國“富煤貧油少氣”的資源賦存背景,煤炭的開發利用一直是我國關注的重點。目前全球范圍己探明煤炭資源儲量占化石能源的55%,我國煤炭占化石能源比重高達94%。隨著對煤化工認識的不斷加深和環保技術的不斷發展,選擇與煤質相匹配的煤氣化技術以降低環保處理成本成為行業的普遍選擇,而國家在核準煤化工項目時明確煤化工項目需達到近零排放的要求。
1 華能長興電廠零排放項目簡介
1.1 工藝原理及過程
長興電廠廢水處理系統采取清污分流、分類處理,對最終產生的石灰石濕法煙氣脫硫廢水實施零排放整體解決方案。2014年6月確定采用北京沃特爾水技術股份有限公司石灰去硬+正滲透濃縮+結晶技術。項目建設投資約6000萬元,其中設備費和安裝調試費約5000萬元,其他土建等費用約1000萬元。項目2014年9月土建動工,2015年4月系統建成投產運行。其污水零排放處理工藝主要過程包括混凝澄清過濾軟化預處理單元、膜濃縮單元(RO + MBC)、TVC結晶三大部分。
1.1.1 反滲透膜濃縮減量工藝
長興電廠的零排放系統,是全國范圍內反滲透技術(膜濃縮)在脫硫廢水及零排放系統上的首次應用,并取得了良好的效果,目前己成為脫硫廢水零排放的標準工藝。反滲透單元在設計時考慮了水量50%-120%的波動,同時通過濃水流量的調節,可以適應進水鹽分(TDS)在10000- 40000mg/L的范圍內的波動;充分適應了脫硫廢水水質波動范圍大的特點。
1.1.2 低能耗、低投資的濃縮工藝
本項目是正滲透技術在國內的首次應用,在相同進水條件下與三效蒸發相比,在能源消耗、投資成本、濃縮倍率方面都更有優勢(見表1)。
表1 正滲透VS三效蒸發對比
1.1.3 運行成本低
長興電廠脫硫廢水零排放是目前運行成本最低的混合鹽零排放項目,A電廠、B電廠、長興電廠脫硫廢水運行成本對比見表2。
A廠主要工藝路線為:兩級澄清+過濾+多效蒸發+結晶;
B廠主要工藝路線是脫硫廢水預沉淀后直接進入低溫多效蒸發+結晶。
以蒸汽單價60元/m3計算,電價0.5元/(kW˙h)計,脫硫廢水均以25 m3/h計,與B廠脫硫廢水相比,長興電廠脫硫廢水零排放可節省513. 56萬元/a。與A廠脫硫廢水相比,可節省201.76萬元/a。
1.1.4 MBC裝置的原理
與A、B廠相比長興電廠脫硫廢水處理系統節能的主要單元MBC (Membrane Brine Concentrator)裝置,是本系統的核心技術。MBC工藝用于高含鹽廢水的濃縮及零排放處理,膜濃縮單元的核心是正滲透(MBC)技術。利用滲透的原理進行液體分離即為FO技術,具體為利用半透膜兩側的滲透壓差來促使水分子從鹽水進水擴散到專用的汲取液中。與現有的除鹽技術相比,MBC工藝的最大特點是無需高的機械壓力克服高鹽水的滲透壓,系統運行均為低壓;同時能以很低的熱能耗做到很高的濃縮倍率,濃縮終點含鹽量2208/L以上,從而為整個零排放系統節省運行成本;脫鹽率較高,與反滲透裝置接近,可達97%以上脫鹽率。
1.2 長興項目的運行情況
長興的零排放項目污水來源于脫硫處理后廢水和混床再生排水,最大處理水量26.4m3/h。來水化學需氧量(COD)≤100mg/l, Ca2+、Mg2+濃度在1000-3000mg/L,TDS在20-25g/L左右。
混凝澄清過濾軟化單元,通過加入石灰、碳酸鈉除去鈣、鎂離子,停留時間一般控制在2-3h以上,通過控制較高的pH值,及混凝沉降設計保證了絮凝效果和出水水質的濁度,同時該系統對COD具有一定的吸附去除功能。現實際運行過程其出水的鈣鎂硬度基本為零,保證了后續膜系統特別是反滲透系統的高回收率和長期穩定運行。
膜濃縮單元主要由反滲透,正滲透裝置等組成。長興的零排放系統設置了兩級RO和三套并列的7m3/h的MBC膜系統組成(兩用一備),經過MBC膜處理后的TDS達200g/L濃鹽水進入TVC結晶系統;正滲透膜濃縮單元出水中TDS小于5g/L,進入汲取液回收系統經過分離回收汲取液有效成分后,產水返回第一級RO系統,經RO系統去除水中TDS后,可達到回用水要求。本套裝置設計了二級RO系統,保證出水TDS≤50 mg/L,回用至電廠化學除鹽水系統。實際回用水水質情況見表3。

責任編輯:任我行
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