姚涛

摘要：电厂环保从业人员积极推进全厂废水零排放工艺研究，目前国内已有多个燃煤电厂实施了脱硫废水零排放改造项目，但针对燃气电厂的零排放研究甚少。燃气电厂的独特性决定了其废水处理不能直接照搬燃煤电厂的零排放技术，主要原因有三点：一、燃气电厂最大的废水来源是反渗透浓水，与燃煤电厂废水中占比最大的脱硫废水相比，反渗透浓水水质好，回用空间大。如参照脱硫废水处理工艺处理反渗透浓水，将造成系统造价高、运行经济性差等问题。二、脱硫废水目前最经济的固化方式是烟气余热干燥技术，但燃气电厂烟气中几乎无烟尘，若将浓缩后废水喷至烟气侧，失去了烟尘的保护，废水中的盐类物质蒸发结晶成固体小颗粒会造成烟道、构件的腐蚀和结垢。三、蒸发结晶的固化方式可以在燃气电厂应用，但结晶后产生的工业盐目前仅能作为固废处理，从而引发新的处理难题。因此，需从燃机特点和废水特性出发，研究适用于燃气电厂的废水零排放工艺。

关键词：废水零排放;燃气电厂;次氯酸钠;膜处理

引言

燃煤电厂脱硫废水的零排放一般包括预处理、浓缩及蒸发固化等环节，根据废水水质和处理要求等因素合理选择相应的技术是实现零排放的关键。对国内脱硫废水零排放技术的应用与研究进展进行了总结，分别对预处理、浓缩和蒸发固化等环节的常用技术进行了归纳，分析了技术的适用条件、优缺点及应用前景，指出高温烟道旁路蒸发塔技术在当前具有较大的应用优势，未来可从降低蒸发能耗和减小蒸发塔体积等方面做进一步的优化。

1脱硫废水性质

1.1脱硫废水来源

石灰石-石膏湿法脱硫技术作为目前工艺最成熟、脱硫效率高（95%以上）的技术，广泛应用于烟气脱硫领域（占比高达90%以上）。该工艺为维持脱硫装置浆液循环物质平衡，为防止氯离子浓度超标带来腐蚀问题，为保证石膏质量，必须从脱硫塔中定期排出一定量废水，从而产生脱硫废水。

1.2脱硫废水水质

脱硫废水呈酸性，pH值3～7，含盐量高，进水TDS在20000～65000mg/L，废水中含有一定COD，硬度高，约5000～12000mg/L，含有大量的Ca2+和Mg2+，对后续处理单元易造成结垢、堵塞风险。废水中阴离子主要为Cl-、SO42-、SO32-、F-等，这些离子主要来自煤灰、吸收剂等，其中Cl-的含量是影响脱硫废水排放量最重要因素，此外，脱硫废水重金属离子种类繁多，如砷、汞、铅、镍、锌等。

1.3脱硫废水特点

燃煤电厂脱硫废水为电厂终端废水，水质最为恶劣，废水特点如下：1）含盐量高：TDS浓度高，废水中主要阳离子为Ca2+、Mg2+，主要阴离子为Cl-、SO42-、SO32-、F-等，离子来自于煤灰;2）悬浮物含量高：悬浮物为石膏颗粒、二氧化硅及铁、铝的氢氧化物，受煤质及工况影响大;3）腐蚀性高：pH为弱酸性，Cl-含量高达20000mg/L，易导致浆液中毒，皮带脱水机石膏拉稀;4）硬度高：钙、镁硬度高，CaSO4处于过饱和状态，水质波动性大，对后续单元有影响;5）含重金属：重金属多为汞、铬、镉、铅、砷等物质，部分超标。

2工程设计

2.1工艺选择

（1）目前广泛应用的废水零排放处理工艺可概括为预处理、膜浓缩和蒸发结晶三个工艺段。后段工艺的特点决定了前端工艺的选择。采用蒸发结晶的废水末端处理方法存在两个问题，一是需要引入高温烟气，工程量大且造价高，需要对电厂现有设施进行适当改造，可靠性有时难以保证;二是经蒸发结晶制出的结晶盐不能作为商品盐流通，《盐业管理条例》第十七条规定“禁止利用盐土、硝土和工业废渣、废液加工制盐”，因此即使制备的结晶盐纯度高于98%，现阶段也只能作为固废处理，不能作为副产品出售。

（2）次氯酸钠是电厂普遍使用的杀菌剂，在循环冷却水、膜清洗等方面广泛使用。目前电厂主要通过外购的方式获取次氯酸钠，而次氯酸钠较易分解，长途运输或长时间放置后其有效氯成分会有所降低。而通过电解氯化钠溶液的方式可以制得次氯酸钠，此法不仅可以消耗掉全厂废水，还可以将制得的副产品应用于厂内杀菌。当然，电解废水制次氯酸钠的前提是将废水处理成纯度较高且浓度大于3%的氯化钠溶液。

2.2处理工艺流程

废水零排放处理系统如下：全厂混合废水→苦咸水反渗透膜浓缩→一体化澄清器→纳滤→电渗析/海水反渗透→次氯酸钠发生器。从水处理车间来的一级反渗透浓水、实验室排水等废水贮存于集水箱内，经提升泵送至苦咸水反渗透装置，产水收集于回用水箱进一步回用。经初步浓缩的废水，送至一体化澄清器，通过化学药剂处理的方式去除废水中90%以上的硬度、硅以及重金属和70%以上的硫酸根。一体化澄清器出水经过滤器进行深层过滤，去除可能产生的胶硅、悬浮物等杂质。向中和箱投加盐酸将工艺水调至酸性，保障后续纳滤的正常运行。在纳滤模块，实现水中一、二价离子的分离，浓水循环至一体化澄清器再次处理，而产水则几乎是纯氯化钠溶液，送入电渗析装置进行浓缩。额外增加一套海水反渗透装置对氯化钠溶液进行进一步浓缩，产水回用，浓水回流至电渗析装置。当氯化钠溶液的浓度达到3%～4%时，将其送至次氯酸钠发生器，通过电解制备次氯酸钠溶液。

本处理系统中苦咸水反渗透和海水反渗透产水均回用，回用水水质优良，电导率<120μS/cm，回用水占废水总量90%以上，无废水排放，仅输出固体污泥和副产品次氯酸鈉。其中，污泥的主要成分是石灰、硫酸钙、碳酸钙、钙矾石等矿物。

3工艺设计及主要设备

3.1预处理系统

（1）缓冲池。主要作用是收集原水，调节水质水量，减轻后续处理单元冲击负荷。其中，缓冲池1座，钢筋混凝土结构，尺寸为10m×9m×3.5m。配置2台提升泵，超声波液位计，超声波流量计，pH计，COD在线监测仪，SS在线监测仪。

（2）三联箱。主要作用是通过加入石灰、有机硫、助凝剂、絮凝剂等药品和废水中的悬浮物、重金属进行反应后进入澄清池进行沉降，去除。其中，石灰反应箱、有机硫反应箱、硫酸亚铁、PAM反应箱各1座，碳钢防腐，尺寸为3m×2m×3m。每座配置1台搅拌机，1套加药装置。

3.2软化系统

（1）反应池1。主要作用是通过投加氧化剂进行反应，氧化去除原水中有机物，同时杀菌灭藻，保证反渗透系统尽量免遭有机物和生物污染。其中，1座反应池1，碳钢防腐，尺寸为3m×3m×3m。配置1台搅拌机，1套次氯酸钠加药装置。

（2）反应池2。主要作用是通过投加石灰有效去除水中非永久硬度，软化水质。其中，1座反应池2，碳钢防腐，尺寸为8m×7m×3.5m。配置1台搅拌机，1套石灰加药装置。

结语

（1）提出并工程实践适用于燃气电厂的废水零排放工艺“苦咸水反渗透+一体化澄清器+纳滤+电渗析/海水反渗透+次氯酸钠发生器”。在一年多的运行时间内，未发生设备故障、膜污堵等问题，膜正常清洗周期为6个月，发生器正常清洗周期一年，维护工作和清洗频率均符合预期要求。

（2）本处理系统实现全厂废水90%以上回用，回用水电导率<120μS/cm，制得副产品次氯酸钠有效氯可达1.09%，经证实，电解制备次氯酸钠可用于电厂循环水杀菌。

参考文献

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