电厂脱硫废水正渗透膜浓缩零排放技术的应用

电厂脱硫废水正渗透膜浓缩零排放技术的应用邵国华;方棣【摘要】介绍了膜浓缩(MBC )零排放技术在长兴电厂脱硫废水深度处理项目中 的应用情况。系统可将22 m3/h含盐水浓缩至1.52 m3/h，盐分浓缩至200 g/L左右后进入蒸发结晶系统，最终生成结晶盐，经过浓缩处理后的清洁产水作为 电厂锅炉补给水回用。运行结果表明，MBC零排放系统运行良好，有效地保证了 电厂的稳定运行，带来良好的社会和经济效益。The application of membrane brine concentrator(MBC) zero liquid discharge technology to the advanced treatment project for desulfurization wastewater in Changxing Power Plant is introduced. 22 m3/h of wastewater containing salt is concentrated to 1.5-2 m3/h. After the salinity is concentrated to about 200 g/L ,it goes to evaporative crystal system,and finally forms crystal salt. After the concentration treatment,the produced clean water can be reused as boiler make-up water for the power plant. The results show that the MBC zero discharge system runs well,and guarentees stable running of Changxing Power Plant,bringing good social and economic benefits.【期刊名称】 工业水处理【年(卷),期】 2016(036)008【总页数】4页(P109-112)关键词】 燃煤电厂;脱硫废水;零排放;膜浓缩作 者】邵国华;方棣 【作者单位】华能长兴电厂，浙江长兴313105;华能长兴电厂，浙江长兴313105【正文语种】中文【中图分类】TM628燃煤电厂脱硫废水主要是锅炉烟气湿法脱硫（石灰石/石膏法）过程中从吸收塔排 放的部分废水1-4。为了维持脱硫装置浆液循环系统物质的平衡，必须从系统 中排放一定量的废水5。这些废水主要来自石膏脱水和清洗系统6，为含 高浓度悬浮物、高氯根、高含盐、高浓度的重金属废水，如将这些物质直接排入自 然水系，势必会对环境造成严重污染。目前脱硫废水处理一般采用中和絮凝 沉降澄清等常规工艺7。脱硫废水经过处理后浊度、重金属和少量的硬度得 到去除，但含盐量没有明显降低8。随着各国家对水资源的日益重视，零排放 技术在全球范围内得到广泛应用。因此，回用燃煤电厂脱硫处理后的废水如要实现 真正的零排放，就需对废水进行深度处理9。华能长兴电厂对2x660 MW超超临界燃煤机组的脱硫废水及其他废水的处理，在 设计阶段即提出了零排放整体要求，采用先进的废水膜浓缩（MBC）+ TVC蒸发 结晶技术对脱硫废水进行深度处理。笔者对该零排放工艺进行介绍，旨在提供一种 电厂脱硫废水零排放工艺的成功应用案例。华能长兴电厂产生的最终废水主要由 2 部分组成：一是脱硫废水，水量为 18 t/h； 二是混床再生排水，水量为4 t/h。废水水质如表1所示。根据水质情况可以看出，该废水的主要污染因素及其特征为：（1）TDS高，且波 动范围较大，其中氯离子为15 000 mg/L，对金属设备有较强的腐蚀性；（2）钙 离子及镁离子含量较高，导致总硬度较高，易在热力设备表面生成无机垢类，影响设备的正常使用，缩短设备使用年限。2.1 长兴电厂脱硫废水零排放工艺流程 长兴电厂废水零排放处理系统工艺流程如图1所示，主要由预处理单元（澄清+过 滤+离子交换）、反渗透单元、正渗透MBC系统及蒸发结晶单元构成。2.1.1 处理工艺描述（1）预处理软化除硬。针对进水钙、镁离子含量高的特点，向澄清器中投加碳酸 钠和石灰药剂，分别与水中的钙、镁离子反应生成碳酸钙和氢氧化镁沉淀，产水进 入过滤器和离子交换器进一步去除水中的剩余硬度和悬浮物，保证系统运行过程中 不产生无机垢类，同时去除重金属离子，预处理系统产水进入反渗透（RO）单元。（2）R0盐分预浓缩。该单元采用二级RO对废水盐分进行预浓缩，同时保证产 品水质量，RO产生的浓水进入正渗透MBC单元。RO膜采用美国陶氏SW30系 列膜产品。（3）MBC单元盐分深度浓缩。正渗透MBC技术特点在于利用自然界的天然渗透 原理：以膜两侧溶液的渗透压差作为驱动力，使得水自发地从原料液一侧透过选择 透过性膜到达驱动液侧。此类技术已在国外的页岩气返排液处理中实现工业化 应用。正渗透（FO）MBC浓缩单元的主工艺包括：FO膜装置、产水汲取液回收装置、 浓盐水汲取液回收装置、产水精处理系统（RO系统）等。此外还配置了凝结水、 循环冷却水、阻垢剂加药、化学清洗等辅助装置。FO膜采用美国Oasys公司的8 英寸膜。该单元将RO系统预浓缩后得到的含盐水盐分浓缩至200 g/L左右，随 后进入结晶干燥单元，将结晶干燥单元的处理规模降至最小。（4）蒸发结晶。由图1可知正渗透产水回到一级反渗透原水箱，其浓水进入蒸发 结晶系统处理，最终形成结晶盐。结晶器满足80% 120%的设计负荷。 结晶干燥选择蒸汽热法，采用进口热力蒸汽压缩强制循环结晶器，在淡盐水蒸发过 程使之结晶。选择真空蒸发结晶工艺，采用MESSO强制循环结晶器（德国GEA 公司）来实现所需蒸发量并获得高品质冷凝液。装置产生的二次蒸汽通过1台热 力蒸汽压缩机（TVC）来压缩，TVC的使用有效地降低了蒸汽耗量。2.1.2 设备材质的方案选择在设备材质选择上，充分考虑来水的高TDS和高氯离子等因素。（1）泵等设备的 转动部件选用钛材质，过滤器、离子交换器等静设备选用FRP或HDPE材质；水 箱等静设备选用FRP或HPDE材质，精馏塔则选用FRP材质。（2 ）结晶干燥单 元与进料液或晶浆接触的动设备主要选用1.4529或Alloy926等材质，结晶器主 体材质选用1.4529或Alloy926。晶浆循环管路选用1.4529或Alloy926，二次 蒸汽管路选用2205等材质。2.2 零排放处理系统运行情况长兴电厂每小时产生约22 m3综合废水，进水TDS为25 000-40 000 mg/L , 温度为2040工。经沃特尔水技术股份有限公司的正渗透零排放系统处理后，得 到1.5 2 m3/h浓盐水，再经结晶器处理后实现脱硫废水的零排放。2.2.1 预处理软化除硬系统产水量及产水水质 预处理单元的产水水质如表2所示。由表2可见，预处理系统出水水质较稳定且满足反渗透系统进水要求。系统产水 量为36 m3/h。2.2.2 膜浓缩单元产水量及产水水质（1）反渗透单元产水量、水质及系统回收率。反渗透单元产水量为20 m3/h，产 水水质良好，回用于厂内锅炉补给水，其水质情况见表3。二级RO产水的电导率大部分时间在50 pS/cm以下，见图2。一级RO回收率及 浓水电导率分别为60% 80% （图3）及50 000 -70 000 pS/cm（图4 ）。（2）二级反渗透系统、正渗透系统浓水的水量、水质如表4所示。由表4可见，二级反渗透浓水含盐60 000 mg/L，正渗透系统浓缩后废水含盐 200 000 mg/L。2.2.3 蒸发结晶系统运行状况蒸发结晶系统主加热蒸汽压力约为0.45 MPa、温度约为157工、流量为0.5 t/h , 蒸发室相关操作参数如表5所示。最后结晶析出的固体盐颗粒经离心机脱水干燥后，由震动输送机输送至结晶盐包装车间，经自动码垛打包后外运，实现脱硫废水的零排放。形成的结晶盐中NaCI和 Na2SO4质量分数95%，打包的结晶盐含水率v 0.5%。3.1 系统主要药剂费用该工艺药剂使用情况及费用如表6所示。吨水药剂消耗费用为14.5元/m3。3.2 系统耗电费用系统实际吨水耗电量为10.4 kWh,电价以0.5元/(kWh )计，电费为5.2元 /m3。3.3 系统蒸汽费用系统实际吨水耗蒸汽量为0.203 t，蒸汽费以118 元/t计，则蒸汽费用为24元 /m3。3.4 系统成本及经济效益分析 系统处理成本为药剂费、电费及蒸汽费，吨水处理成本为14.5+5.2+24=43.7元 /m3。传统的预处理+多级预热+多效蒸发+结晶工艺的实际吨水耗蒸汽量约为该工艺的2.3倍10，而该工艺实际吨水耗电量为10.4 kWh,低于蒸发结晶法的能耗(20-40 kWh)。华能长兴电厂1#、2#机组分别于2014年12月17、29日完成168 h满负荷试 运后转入商业运行，2015 年4月 5 日华能长兴电厂废水零排放系统调试完毕投产， 顺利产出结晶盐，淡水分离后全部回用。 该系统对脱硫废水的零排放处理达到预期效果：(1)系统设备安全稳定。总处理 水量22 t/h , MBC及预处理系统按照近零排放系统水质最小TDS进行建设，结 晶器按照近零排放系统水质最大TDS进行建设，保证系统在最小TDS和最大TDS 时均能满足80% 120%的设计负荷，最大处理量可达26.4 m3/h( 2 )产品技 术节能环保。废水处理后两大产品全部回用，一是形成的结晶盐，其中NaCI和 Na2SO4 95%，含水率v 0.5%，外运结晶盐产量418 711 kg/h ;二是产出的 纯净水全部回用于电厂锅炉补给水系统，每年节省淡水使用量约10万to(3)响 应落实国家政策。通过膜浓缩结晶技术在电厂废水处理中的运用，避免了电厂高浓 度脱硫废水的外排，做到真正的脱硫废水“零排放”。【相关文献】1辜涛，陈春华，韩宝军燃煤电厂脱硫废水的零排放处理工艺J 科技资讯，2014 , 12(7)：117. 2 沈荣澍，代厚兵，杨韦.脱硫废水常规处理及零排放技术综述 J .锅炉制造，2013(2)：44-47.3 王治安，林卫，李冰脱硫废水零排放处理工艺J 电力科技与环保，2012 ,28 ( 6 ):37-38. 4 禾志强，祁利明.火力发电厂烟气脱硫废水处理工艺 J .水处理技术，2010，36 ( 3 ) : 133-135. 5 莫建松，夏纯洁，周觅，等.电石渣-石膏湿法烟气脱硫废水处理工艺研究 J .环境工程，2012，30(增刊):168-170.6 全晓泉浅谈火电厂脱硫废水的处理技术J 科技创新与应用，2014 ( 19 ): 155.7 聂鹏飞.600MW机组湿法脱硫废水处理系统的优化改造J 热力发电，2011,40 ( 10 ): 62-65. 8 张广文,孙墨杰,张蒲璇,等.燃煤火力电厂脱硫废水零排放可行性研究 J .东北电力大学 学报,2014,34(5):87-91. 9 马越,刘宪斌.脱硫废水零排放深度处理的工艺分析 J .科技与创新, 2015 ( 18 ) : 12-13.10 刘秋生烟气脱硫废水零排放”技术应用J 热力发电，2014 ,12(12): 114-117.