全膜法脫硫廢水零排放的應用與實踐

1、全膜法脫硫廢水零排放的應用與實踐燃煤電廠脫硫廢水屬于間斷性排水，受煤質(zhì)和工藝補充 水等的影響，水質(zhì)波動較大，主要表現(xiàn)為成分復雜、高腐蝕 性、高含鹽量、回用困難等特點，成為制約電廠脫硫廢水零 排放的關(guān)鍵因素。國電*電廠通過全膜法脫硫廢水處理系統(tǒng)建設實施說 明，采用“管式超濾膜(TUF)+特殊流道反滲透(SCRO)+碟管 式反滲透(DTRO)+MVR蒸發(fā)結(jié)晶”的工藝可完全滿足現(xiàn)行的脫 硫廢水零排放要求，結(jié)晶鹽到達工業(yè)鹽標準可外銷，實現(xiàn)循 環(huán)經(jīng)濟。該工藝對火電廠脫硫廢水零排放工程的實施有極大 的借鑒意義。關(guān)鍵字：脫硫廢水;全膜法；工業(yè)鹽；零排放1實施背景全膜法脫硫廢水“零排放”工程是公司根據(jù)國家環(huán)保

2、政 策的開展方向和水污染治理要求而實施的環(huán)?？萍紕?chuàng)新項 目，代表著火電廠脫硫廢水“零排放”的開展方向，是火電 廠加快落實深度節(jié)水和“廢污水零排放”的必然選擇。全膜法脫硫廢水“零排放”工程是解決公司全廠六臺機 組脫硫廢水去向和資源回收利用的的必然選擇。全膜法脫硫廢水“零排放”工程是降低當前已投運火電 廠脫硫廢水“零排放”高額投資與高運行費用的一種新的技 術(shù)途徑。2技術(shù)原理及工程建設的主要做法 廠脫硫廢水深度處理工程的建設突顯了央企社會責任感，該 工程的建成投運杜絕了電廠脫硫廢水外排造成的環(huán)境污染, 保護了當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境和水資源，具有重大的示范意義。4結(jié)論通過國電*電廠脫硫廢水零排放工程的實施，我

3、們得 出如下結(jié)論：(1)充分驗證了 “預處理軟化+膜濃縮+蒸發(fā)結(jié)晶”的工 藝路線是切實可行的；(2)基本解決了火電廠生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水對周圍環(huán) 境造成的不利影響；(3)將廢水中的氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶成一級工業(yè)鹽，對外銷 售，實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟綜合利用；(4)降低了投資本錢，運行本錢較低。2. 1技術(shù)原理采用“管式超濾膜軟化+納濾膜分鹽+高壓反滲透膜濃縮 +MVR蒸發(fā)結(jié)晶”全膜法工藝技術(shù)路線，將脫硫廢水開展軟化、 分鹽、濃縮減量，最終蒸發(fā)結(jié)晶制鹽，到達“零排放”的目 的。管式超濾膜軟化：向廢水中投加石灰、氫氧化鈉和碳酸 鈉，經(jīng)反響后由管式超濾膜過濾，基本去除廢水中的硬度, 防止后續(xù)反滲透膜結(jié)垢。納濾膜分鹽

4、：預處理軟化后的廢水經(jīng)納濾膜處理后，將 廢水中的一價離子和二價離子開展別離，產(chǎn)水中成分主要為 氯化鈉，為蒸發(fā)結(jié)晶高純度工業(yè)鹽奠定根底。高壓反滲透膜濃縮：采用高壓反滲透膜對納濾膜產(chǎn)水開 展?jié)饪s減量，淡水回用，濃水進蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，大大降低廢 水蒸發(fā)量，節(jié)約能耗。MVR蒸發(fā)結(jié)晶：采用機械蒸汽壓縮再循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶(MVR) 技術(shù)將膜濃縮后的廢水開展蒸發(fā)結(jié)晶，生產(chǎn)工業(yè)鹽。2. 2工程建設的主要做法2. 2.1技術(shù)方案的選擇2. 2. 1. 1國內(nèi)目前投運的技術(shù)方案情況火電廠脫硫廢水以前設計均為達標外排或作為煤場、灰 場的噴淋用水，近幾年隨著國家環(huán)保政策的日趨嚴格，零排 放逐漸成了必然選擇。目前國內(nèi)在運行的

5、脫硫廢水零排放工 程有*電廠、華能長興電廠、*山水恒益電廠等幾家電 廠，采用的工藝基本是預處理軟化、膜濃縮、蒸發(fā)結(jié)晶這三 個單元當中兩個或者三個組合。從各家運行的情況來看，普 遍存在建設費用和運行費用高、結(jié)晶鹽是雜鹽等問題。2. 1.2本工程的方案選擇我司脫硫廢水“零排放”工程于20*年2月啟動，為了 保證工程工藝路線科學合理，實現(xiàn)科技創(chuàng)新，脫硫廢水“零 排放”的各項技術(shù)指標到達行業(yè)新的標準。公司成立了技術(shù) 攻關(guān)領導小組，會同中南電力設計院、*朗新明公司經(jīng)過多 次調(diào)查研究、技術(shù)收資、方案論證和方案比選，對設備與工 藝系統(tǒng)逐步開展了完善。在總結(jié)國內(nèi)火電廠現(xiàn)有脫硫廢水“零排放”工程優(yōu)缺點 的根底上

6、并結(jié)合我司脫硫廢水中試結(jié)果，最終確定了本工程 采用了 “預處理軟化+膜分鹽+膜濃縮+MVR蒸發(fā)結(jié)晶”的工藝 路線，具體流程見“圖2-1工藝流程圖該工藝路線采用 了全膜法技術(shù)實現(xiàn)了對脫硫廢水的軟化、分鹽、濃縮和蒸發(fā) 結(jié)晶，獲得了純度很高的產(chǎn)品水和工業(yè)氯化鈉，在降低工程 造價和運行費用的同時也解決了雜鹽難以處置的問題。2. 2主要設備選型2.2. 1設備選型特點本工程涉及的設備較多，按系統(tǒng)劃分主要有預處理軟化 設備、膜處理設備、蒸發(fā)結(jié)晶設備、污泥處理設備等。設備 選型時遵循成熟可靠、適應性強的原那么，結(jié)合中試效果，積 極穩(wěn)妥的使用新技術(shù)、新產(chǎn)品，主要有以下幾個特點：1）在國內(nèi)脫硫廢水零排放工程中首

7、次使用管式超濾膜 作預處理軟化設備。管式超濾膜具有通量高、耐磨性能好、 耐化學清洗能力強等特點，可充分截留化學反響產(chǎn)生的各類 顆粒物，出水SDI和硬度很低，完全滿足反滲透膜的進水要 求，可取代傳統(tǒng)的沉淀池、過濾器和超濾。2）在國內(nèi)脫硫廢水零排放工程中首次使用鹽別離膜將 軟化系統(tǒng)產(chǎn)水開展一、二價離子別離，經(jīng)過鹽別離膜的處理 之后，產(chǎn)水中的鹽分基本以氯化鈉為主，非常有利于提高蒸 發(fā)結(jié)晶器的穩(wěn)定運行和提高結(jié)晶鹽的純度。3）廢水濃縮膜選用了針對高鹽廢水開發(fā)的新型抗污染 反滲透膜，該膜為美國陶氏化學公司開發(fā)的最新產(chǎn)品，流道 寬，抗污染能力強，操作壓力極低、皮實耐用，可以在pHl-13 的范圍內(nèi)實施強烈的

8、化學清洗，非常適用于高鹽廢水的濃縮 處理。4）MVR蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)采用進口品牌Swenson的工藝包， 核心設備均為進口產(chǎn)品，性能優(yōu)越，保證了系統(tǒng)運行工況到 達設計要求。2. 2. 2設備選型考前須知1）進口設備交貨期較長，容易拖延工程建設進度，某些 設備假設國產(chǎn)性能與進口性能比擬接近時可優(yōu)先考慮國產(chǎn)設 備，交貨期短，造價廉價。2）脫硫廢水污泥主要以硫酸鈣、碳酸鈣等化學污泥為主, 粘性大，脫水性差。國內(nèi)現(xiàn)有脫硫廢水工程中經(jīng)常使用的國 產(chǎn)板框壓濾機占地大、故障率高、泥餅含水率高，難以滿足 脫硫廢水污泥脫水要求。本工程采用了進口安德里茨品牌高 壓板框機，運行穩(wěn)定可靠。2. 2. 3設計經(jīng)驗教訓2.

9、2. 3. 1平面布局設計脫硫廢水零排放處理系統(tǒng)比擬復雜，涉及到的介質(zhì)有廢 水、污泥、蒸汽、鹽，運行環(huán)境比擬惡劣。在平面布置時需 根據(jù)各子系統(tǒng)功能開展合理布局，盡量減少污泥、濃鹽水的 長距離輸送，降低堵塞和腐蝕的風險。2.2. 3. 2管道材質(zhì)的選擇脫硫廢水中氯離子含量很高，腐蝕性較強，輸送管材選 擇非常重要。通?？捎糜谳斔兔摿驈U水的管材主要有三種， 即：鋼襯塑管道、雙相鋼管道、塑料管道。鋼襯塑管道內(nèi)壁 耐腐蝕，外外表容易銹蝕；雙相鋼管道雖然耐氯離子性能優(yōu) 越，但材料費和施工費昂貴；塑料管道耐腐蝕能力強，易安 裝，故本工程中輸送低壓脫硫廢水時大量使用了塑料管道， 并根據(jù)室內(nèi)外使用環(huán)境狀況，分別

10、選用了 IIDPE管和UPVC管。3. 3應急預案設計無論預處理做的如何完善，蒸發(fā)器在運行一段時間后仍 然會結(jié)垢，需要清洗除垢。在此過程中前端濃縮廢水和結(jié)晶 器中料液需妥善儲存，不能外排。本工程設置了的事故應急 池和高含鹽廢水貯存池，滿足蒸發(fā)器檢修和事故時應急要求。2.4施工調(diào)試經(jīng)驗介紹2.4. 1本工程施工場地狹小，施工現(xiàn)場不具備加工條 件，工程土建、安裝加工全部在規(guī)劃好的組合場開展，加工 好后轉(zhuǎn)運至現(xiàn)場安裝，保證了施工現(xiàn)場的平安和文明施工。2. 4. 2脫硫廢水深度處理廢水收集池、膜處理車間的梁、柱構(gòu)造采用了清水混凝土技術(shù)，實現(xiàn)了混凝土外觀線條 齊整、外表光滑、色澤均勻的良好觀感。2. 4

11、. 3為創(chuàng)精品工程，工程部先后編制了 “脫硫廢水 深度處理工程精細化管理實施細那么”、“脫硫廢水深度處理工 程施工防止質(zhì)量通病”等保質(zhì)量細那么和規(guī)定，同時，在質(zhì)量 控制環(huán)節(jié)和施工工藝上加強管理，推行工程樣板引路。設立 樣板展示廳，陳列管道焊接、電纜敷設等質(zhì)量標準樣板，建 立嚴格的樣板引路管理制度，樣板經(jīng)驗收合格、并掌握了施 工工藝后方可實施，為工程創(chuàng)優(yōu)提供了的質(zhì)量保障。2. 4. 4在膜車間上部構(gòu)造施工之前和蒸發(fā)器鋼架吊裝 之前，零米層形成永臨結(jié)合的毛地面交付安裝，實現(xiàn)了 “先 地下后地上、先土建后安裝”的措施，保證了施工現(xiàn)場的潔 凈化。2.2. 4.5脫硫廢水深度處理系統(tǒng)為高含鹽腐蝕區(qū)域，為

12、 了防止設備及系統(tǒng)管道的腐蝕，本工程采用了大量的防腐材 料，如2507、HDPE、UPVC的管道設備和玻璃鋼材質(zhì)的電纜 橋架等，為后續(xù)設備的安康穩(wěn)定運行創(chuàng)造了良好的運行條件。在工程建設過程中持續(xù)開展設計優(yōu)化，將初步 設計的優(yōu)化成果落實在設備選型和施工圖之中，同時實施了 施工工藝優(yōu)化、區(qū)域細化設計、電纜及橋架優(yōu)化設計、小管 道布置三維設計等，為工程高標準施工提供了技術(shù)保障。2. 2. 4. 7工程實行P6進度計劃管理。通過工程整體資源 配置，集中匯總后將作業(yè)任務合理分解至每個作業(yè)班組。按 照節(jié)點要求嚴格考核作業(yè)項的完成情況，有效促進了工程整 體進度，大大提高了單位作業(yè)項的時效性。2. 2. 4.

13、 8針對脫硫廢水深度處理系統(tǒng)高含鹽水的腐蝕特 性，為了防止系統(tǒng)調(diào)試階段的跑冒滴漏給設備造成腐蝕，開 始階段采用工業(yè)水對系統(tǒng)試機、單系統(tǒng)缺陷消除、跑冒滴漏 處理等步驟，對整套系統(tǒng)分專業(yè)分步驟的開展了分部試運, 在整套系統(tǒng)分部試運全部正常后，啟動整系統(tǒng)的連鎖調(diào)試。 進一步驗證整套系統(tǒng)的邏輯步序的完整性和可靠性。2. 2. 4. 9執(zhí)行文件包制度是本工程中作為試運管理中非 常成功的一項創(chuàng)新舉措。在本工程的質(zhì)量控制過程中執(zhí)行 “分部試運、整套啟動試運調(diào)試文件包管理制度:通過此 制度的執(zhí)行，規(guī)范了文件包責任單位的行為，明確了責任, 強調(diào)了過程控制；使建立文件包的系統(tǒng)試運完整性大大得到 加強；文件包中所需

14、要的各項材料在實際試運中都得到了逐 一落實;缺陷率降至最低;文件資料齊全。加強了施工現(xiàn)場平安生產(chǎn)標準化的管理工作, 完善了現(xiàn)場設備、管道及電纜的標識、標志、介質(zhì)流向、安 全標識、職業(yè)防護設備等設施，實現(xiàn)了基建與生產(chǎn)管理的無 縫對接。3建設成效系統(tǒng)投用以來，設備系統(tǒng)運行正常，膜濃縮系統(tǒng)回收率 效果良好，廢水總體回收率穩(wěn)定在82%以上，處理36t/h脫 硫廢水，進入蒸發(fā)器的濃縮液5-6t/h,減少了廢水蒸發(fā)量, 節(jié)能效果明顯。澄清池產(chǎn)生的污泥主要成份為硫酸鈣為主, 性質(zhì)同原有脫硫石膏，經(jīng)污泥脫水后混入石膏。管式超濾所 產(chǎn)生的污泥主要成分為碳酸鈣，含固率5%左右，這局部污泥 回收利用，作為脫硫系統(tǒng)的

15、脫硫劑。結(jié)晶鹽到達精制工業(yè)鹽 一級標準，用于鹽化工企業(yè)原料，實現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟，變廢為 寶。運行效果工程投運后到達了預期效果。脫硫?qū)嶋H水質(zhì)情況如下表, 在這種水質(zhì)情況下，預處理軟化效果、膜濃縮系統(tǒng)回收率、 蒸發(fā)結(jié)晶鹽品質(zhì)均到達了設計值。系統(tǒng)處理能力到達了 36t/ho. 1. 1預處理軟化效果經(jīng)過近幾個月穩(wěn)定運行后，管式超濾原水和產(chǎn)水比照如 圖3-1所示?？梢钥闯鲇疫呍|(zhì)濁度較高，水中懸浮物 也高，經(jīng)過加藥沉淀，管式超濾膜過濾過后，水質(zhì)清澈，產(chǎn) 水水質(zhì)經(jīng)分析如下表，回脫硫系統(tǒng)使用。經(jīng)預處理后的出水水質(zhì)分析如下表所示。脫硫廢水經(jīng)過 預處理軟化系統(tǒng)處理后，關(guān)鍵性硬度指標鈣、鎂硬度控制在 10mg/

16、L以內(nèi)，出水硬度降到了非常低的水平，完全滿足膜處 理的進水要求，大大降低了膜結(jié)垢風險。經(jīng)過高鹽水反滲透膜(SCRO)初步濃縮過后，濃水和產(chǎn)水 水質(zhì)如下表所示，經(jīng)過初步濃縮后，濃水TDS接近6萬mg/L, 濃水和產(chǎn)水中的鈣鎂硬度指標在正常范圍內(nèi)，沒有見明顯異 常，產(chǎn)水完全回收利用。高鹽反滲透(SCRO)的濃水送往高壓反滲透DTRO開展進 一步濃縮，投運6個多月來，兩種膜系統(tǒng)壓差未見明顯異常， 膜系統(tǒng)污染較小，DTRO的產(chǎn)水TDS在500mg/L以內(nèi)。.1.3蒸發(fā)結(jié)晶鹽品質(zhì)良好。結(jié)晶鹽經(jīng)干燥處理后，氯化鈉含量大于99%,含水率小于0. 5%,詳見下表：序號化學成分含量?。┙Y(jié)晶鹽優(yōu)于GB/T5462-20*工業(yè)鹽標準所規(guī)定的精 制工業(yè)鹽一級標準，現(xiàn)已銷往*市*縣的一家鹽化工企業(yè), 實現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟，變廢為寶。2經(jīng)濟效益和社會效益1經(jīng)濟效益年發(fā)電時間按5000h計算