電廠脫硫廢水正滲透膜濃縮零排放工藝

一、脫硫廢水的特征及產(chǎn)生情況

1、廢水的特征。

脫硫廢水實(shí)現(xiàn)“零排放”的第一步是全面考慮廢水的水質(zhì)特征及來源。在濕法脫硫反應(yīng)中，為了維持脫硫工藝中漿液循環(huán)的物料平衡，降低系統(tǒng)設(shè)備的腐蝕程度，降低Cl-、金屬離子、陽離子等對(duì)石膏品質(zhì)的影響，通過系統(tǒng)的氣相平衡、液相平衡，離子平衡等物料平衡而排出一定量的廢水。具體水質(zhì)特點(diǎn)及來源，脫硫廢水水質(zhì)主要受原煤成分、石灰石品質(zhì)、工藝水水質(zhì)、脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行工況等影響。

2、廢水產(chǎn)生情況。

對(duì)國內(nèi)燃煤電廠的燃煤機(jī)組脫硫廢水產(chǎn)生量情況進(jìn)行調(diào)研，如果同等機(jī)組的廢水量大于正常水平，則可通過對(duì)石膏品質(zhì)的控制，優(yōu)化機(jī)組運(yùn)行方式，調(diào)整脫硫系統(tǒng)運(yùn)行工藝參數(shù)等措施從源頭減少廢水量，我國不容許設(shè)置排放口的燃煤電廠，根據(jù)近年來國內(nèi)外電廠脫硫廢水處理工程的投資水平，脫硫廢水“零排放”處理投資費(fèi)用占整個(gè)脫硫工程比例過高。國內(nèi)有關(guān)方面正積極尋找可靠、低成本、高性能的脫硫廢水“零排放”處理工藝。

二、零排放”形勢(shì)下的脫硫廢水處理技術(shù)

滲透技術(shù)指利用微米級(jí)至納米級(jí)孔膜，對(duì)廢水中的離子進(jìn)行選擇性分離，其中膜材料和防堵技術(shù)的選擇是滲透技術(shù)良好運(yùn)行的關(guān)鍵，根據(jù)膜的孔徑可分為微濾、納濾、超濾、正滲透、反滲透等。我國在廢水處理領(lǐng)域利用微濾、納濾、超濾、反滲透等裝置進(jìn)行深度處理較為普遍，一級(jí)反滲透能實(shí)現(xiàn)鹽回收率≥75%，二級(jí)反滲透能實(shí)現(xiàn)鹽回收率≥90%。某電廠廢水零排放處理系統(tǒng)由預(yù)處理單元、反滲透單元、正滲透MBC系統(tǒng)及蒸發(fā)結(jié)晶單元構(gòu)成。

1、處理工藝

（1）預(yù)處理軟化除硬。

針對(duì)進(jìn)水鈣、鎂離子含量高的特點(diǎn)，向澄清器中投加碳酸鈉和石灰藥劑，分別與水中的鈣、鎂離子反應(yīng)生成碳酸鈣和氫氧化鎂沉淀，產(chǎn)水進(jìn)入過濾器和離子交換器進(jìn)一步去除水中的剩余硬度和懸浮物，保證系統(tǒng)運(yùn)行過程中不產(chǎn)生無機(jī)垢類，同時(shí)去除重金屬離子，預(yù)處理系統(tǒng)產(chǎn)水進(jìn)入反滲透（RO）單元。

（2）RO鹽分預(yù)濃縮。

該單元采用二級(jí)RO對(duì)廢水鹽分進(jìn)行預(yù)濃縮，同時(shí)保證產(chǎn)品水質(zhì)量，RO產(chǎn)生的濃水進(jìn)入正滲透MBC單元。RO膜采用美國陶氏SW30系列膜產(chǎn)品。

（3）MBC單元鹽分深度濃縮。

正滲透MBC技術(shù)特點(diǎn)在于利用自然界的天然滲透原理：以膜兩側(cè)溶液的滲透壓差作為驅(qū)動(dòng)力，使得水自發(fā)地從原料液一側(cè)透過選擇透過性膜到達(dá)驅(qū)動(dòng)液―側(cè)。

（4）蒸發(fā)結(jié)晶。

由正滲透產(chǎn)水回到一級(jí)反滲透原水箱，其濃水進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)處理，最終形成結(jié)晶鹽。結(jié)晶器滿足80%-120%的設(shè)計(jì)負(fù)荷。結(jié)晶干燥選擇蒸汽熱法，采用進(jìn)口熱力蒸汽壓縮強(qiáng)制循環(huán)結(jié)晶器，在淡鹽水蒸發(fā)過程使之結(jié)晶。選擇真空蒸發(fā)結(jié)晶工藝，采用MESSO強(qiáng)制循環(huán)結(jié)晶器來實(shí)現(xiàn)所需蒸發(fā)量并獲得高品質(zhì)冷凝液。裝置產(chǎn)生的二次蒸汽通過熱力蒸汽壓縮機(jī)（TVC）來壓縮，TVC的使用有效地降低了蒸汽耗量。

2、設(shè)備材質(zhì)的方案選擇。

（1）泵等設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)部件選用鈦材質(zhì)，過濾器、離子交換器等靜設(shè)備選用FRP或HDPE材質(zhì)；水箱等靜設(shè)備選用FRP或HPDE材質(zhì)，精餾塔則選用FRP材質(zhì)。

（2）結(jié)晶干燥單元與進(jìn)料液或晶漿接觸的動(dòng)設(shè)備主要選用1.4529或Alloy926等材質(zhì)，結(jié)晶器主體材質(zhì)選用1.4529或Alloy926。晶漿循環(huán)管路選用1.4529或Alloy926，二次蒸汽管路選用2205等材質(zhì)。

3、零排放處理系統(tǒng)運(yùn)行情況。

電廠每小時(shí)產(chǎn)生約22m3綜合廢水，進(jìn)水TDS為25000-40000mg/L，溫度為20-40℃。經(jīng)沃特爾水技術(shù)股份有限公司的正滲透零排放系統(tǒng)處理后，得到1.5-2m3/h濃鹽水，再經(jīng)結(jié)晶器處理后實(shí)現(xiàn)脫硫廢水的零排放，預(yù)處理軟化除硬系統(tǒng)產(chǎn)水量及產(chǎn)水水質(zhì)預(yù)處理單元的產(chǎn)水水質(zhì)如表所示。

由表可見，預(yù)處理系統(tǒng)出水水質(zhì)較穩(wěn)定且滿足反滲透系統(tǒng)進(jìn)水要求。系統(tǒng)產(chǎn)水量為36m3/h。蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)主加熱蒸汽壓力約為0.45MPa、溫度約為157℃、流量為0.5t/h，蒸發(fā)室相關(guān)操作最后結(jié)晶析出的固體鹽顆粒經(jīng)離心機(jī)脫水干燥后，由震動(dòng)輸送機(jī)輸送至結(jié)晶鹽包裝車間，經(jīng)自動(dòng)碼垛打包后外運(yùn)，實(shí)現(xiàn)脫硫廢水的零排放。形成的結(jié)晶鹽中NaCl和Na2SO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞95%，打包的結(jié)晶鹽含水率＜0.5%。

該系統(tǒng)對(duì)脫硫廢水的零排放處理達(dá)到預(yù)期效果：總處理水量22t/h，MBC及預(yù)處理系統(tǒng)按照近零排放系統(tǒng)水質(zhì)最小TDS進(jìn)行建設(shè)，結(jié)晶器按照近零排放系統(tǒng)水質(zhì)最大TDS進(jìn)行建設(shè)，保證系統(tǒng)在最小TDS和最大TDS時(shí)均能滿足80%-120%的設(shè)計(jì)負(fù)荷，最大處理量可達(dá)26.4m3/h，產(chǎn)品技術(shù)節(jié)能環(huán)保廢水處理后產(chǎn)品全部回用。（來源：內(nèi)蒙古興海電力服務(wù)有限責(zé)任公司）