全膜法脫硫廢水零排放的應(yīng)用與實(shí)踐

1、全膜法脫硫廢水零排放的應(yīng)用與實(shí)踐燃煤電廠脫硫廢水屬于間斷性排水，受煤質(zhì)和工藝補(bǔ)充 水等的影響，水質(zhì)波動較大，主要表現(xiàn)為成分復(fù)雜、高腐蝕 性、高含鹽量、回用困難等特點(diǎn)，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(shè)實(shí)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(dá)工業(yè)鹽標(biāo)準(zhǔn)可外銷，實(shí)現(xiàn)循 環(huán)經(jīng)濟(jì)。該工藝對火電廠脫硫廢水零排放工程的實(shí)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(shí)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(shí)施的環(huán)?？萍紕?chuàng)新項(xiàng) 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(shí)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(jī) 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(dāng)前已投運(yùn)火電 廠脫硫廢水“零排放”高額投資與高運(yùn)行費(fèi)用的一種新的技 術(shù)途徑。2技術(shù)原理及工程建設(shè)的主要做法 廠脫硫廢水深度處理工程的建設(shè)突顯了央企社會責(zé)任感，該 工程的建成投運(yùn)杜絕了電廠脫硫廢水外排造成的環(huán)境污染, 保護(hù)了當(dāng)?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(shí)施，我

3、們得 出如下結(jié)論：(1)充分驗(yàn)證了 “預(yù)處理軟化+膜濃縮+蒸發(fā)結(jié)晶”的工 藝路線是切實(shí)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(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)綜合利用；(4)降低了投資本錢，運(yùn)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(dá)“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(yù)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(jìn)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(jī)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(shè)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(yùn)的技術(shù)方案情況火電廠脫硫廢水以前設(shè)計(jì)均為達(dá)標(biāo)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(yán)格，零排 放逐漸成了必然選擇。目前國內(nèi)在運(yùn)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(yù)處理軟化、膜濃縮、蒸發(fā)結(jié)晶這三 個單元當(dāng)中兩個或者三個組合。從各家運(yùn)行的情況來看，普 遍存在建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)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(xué)合理，實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)新，脫硫廢水“零 排放”的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)到達(dá)行業(yè)新的標(biāo)準(zhǔn)。公司成立了技術(shù) 攻關(guān)領(lǐng)導(dǎo)小組，會同中南電力設(shè)計(jì)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(shè)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(diǎn) 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(yù)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(shí)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(yùn)行費(fèi)用的同時也解決了雜鹽難以處置的問題。2. 2主要設(shè)備選型2.2. 1設(shè)備選型特點(diǎn)本工程涉及的設(shè)備較多，按系統(tǒng)劃分主要有預(yù)處理軟化 設(shè)備、膜處理設(shè)備、蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備、污泥處理設(shè)備等。設(shè)備 選型時遵循成熟可靠、適應(yīng)性強(qiáng)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(diǎn)：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(yù)處理軟化設(shè)備。管式超濾膜具有通量高、耐磨性能好、 耐化學(xué)清洗能力強(qiáng)等特點(diǎn)，可充分截留化學(xué)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(jìn)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(yùn)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(xué)公司開發(fā)的最新產(chǎn)品，流道 寬，抗污染能力強(qiáng)，操作壓力極低、皮實(shí)耐用，可以在pHl-13 的范圍內(nèi)實(shí)施強(qiáng)烈的

8、化學(xué)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(jìn)口品牌Swenson的工藝包， 核心設(shè)備均為進(jìn)口產(chǎn)品，性能優(yōu)越，保證了系統(tǒng)運(yùn)行工況到 達(dá)設(shè)計(jì)要求。2. 2. 2設(shè)備選型考前須知1）進(jìn)口設(shè)備交貨期較長，容易拖延工程建設(shè)進(jìn)度，某些 設(shè)備假設(shè)國產(chǎn)性能與進(jìn)口性能比擬接近時可優(yōu)先考慮國產(chǎn)設(shè) 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(xué)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(jī)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(jìn)口安德里茨品牌高 壓板框機(jī)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。2. 2. 3設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)2.

9、2. 3. 1平面布局設(shè)計(jì)脫硫廢水零排放處理系統(tǒng)比擬復(fù)雜，涉及到的介質(zhì)有廢 水、污泥、蒸汽、鹽，運(yùn)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(fēng)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(qiáng)，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(fèi)和施工費(fèi)昂貴；塑料管道耐腐蝕能力強(qiáng)，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(yīng)急預(yù)案設(shè)計(jì)無論預(yù)處理做的如何完善，蒸發(fā)器在運(yùn)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(shè)置了的事故應(yīng)急 池和高含鹽廢水貯存池，滿足蒸發(fā)器檢修和事故時應(yīng)急要求。2.4施工調(diào)試經(jīng)驗(yàn)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(yùn)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(shí)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(xì)化管理實(shí)施細(xì)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(xì)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(qiáng)管理，推行工程樣板引路。設(shè)立 樣板展示廳，陳列管道焊接、電纜敷設(shè)等質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)樣板，建 立嚴(yán)格的樣板引路管理制度，樣板經(jīng)驗(yàn)收合格、并掌握了施 工工藝后方可實(shí)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(shí)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(shè)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(shè)備和玻璃鋼材質(zhì)的電纜 橋架等，為后續(xù)設(shè)備的安康穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造了良好的運(yùn)行條件。在工程建設(shè)過程中持續(xù)開展設(shè)計(jì)優(yōu)化，將初步 設(shè)計(jì)的優(yōu)化成果落實(shí)在設(shè)備選型和施工圖之中，同時實(shí)施了 施工工藝優(yōu)化、區(qū)域細(xì)化設(shè)計(jì)、電纜及橋架優(yōu)化設(shè)計(jì)、小管 道布置三維設(shè)計(jì)等，為工程高標(biāo)準(zhǔn)施工提供了技術(shù)保障。2. 2. 4. 7工程實(shí)行P6進(jìn)度計(jì)劃管理。通過工程整體資源 配置，集中匯總后將作業(yè)任務(wù)合理分解至每個作業(yè)班組。按 照節(jié)點(diǎn)要求嚴(yán)格考核作業(yè)項(xiàng)的完成情況，有效促進(jìn)了工程整 體進(jìn)度，大大提高了單位作業(yè)項(xiàng)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(shè)備造成腐蝕，開 始階段采用工業(yè)水對系統(tǒng)試機(jī)、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(yùn), 在整套系統(tǒng)分部試運(yùn)全部正常后，啟動整系統(tǒng)的連鎖調(diào)試。 進(jìn)一步驗(yàn)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(yùn)管理中非 常成功的一項(xiàng)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(yùn)、整套啟動試運(yùn)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(zé)任單位的行為，明確了責(zé)任, 強(qiáng)調(diào)了過程控制；使建立文件包的系統(tǒng)試運(yùn)完整性大大得到 加強(qiáng)；文件包中所需

14、要的各項(xiàng)材料在實(shí)際試運(yùn)中都得到了逐 一落實(shí);缺陷率降至最低;文件資料齊全。加強(qiáng)了施工現(xiàn)場平安生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化的管理工作, 完善了現(xiàn)場設(shè)備、管道及電纜的標(biāo)識、標(biāo)志、介質(zhì)流向、安 全標(biāo)識、職業(yè)防護(hù)設(shè)備等設(shè)施，實(shí)現(xiàn)了基建與生產(chǎn)管理的無 縫對接。3建設(shè)成效系統(tǒng)投用以來，設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)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(jìn)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(dá)精制工業(yè)鹽 一級標(biāo)準(zhǔn)，用于鹽化工企業(yè)原料，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)，變廢為 寶。運(yùn)行效果工程投運(yùn)后到達(dá)了預(yù)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(yù)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(dá)了設(shè)計(jì)值。系統(tǒng)處理能力到達(dá)了 36t/ho. 1. 1預(yù)處理軟化效果經(jīng)過近幾個月穩(wěn)定運(yùn)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(yù)處理后的出水水質(zhì)分析如下表所示。脫硫廢水經(jīng)過 預(yù)處理軟化系統(tǒng)處理后，關(guān)鍵性硬度指標(biāo)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(jìn)水要求，大大降低了膜結(jié)垢風(fēng)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(biāo)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(jìn) 一步濃縮，投運(yùn)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(xué)成分含量?。┙Y(jié)晶鹽優(yōu)于GB/T5462-20*工業(yè)鹽標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的精 制工業(yè)鹽一級標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)已銷往*市*縣的一家鹽化工企業(yè), 實(shí)現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)，變廢為寶。2經(jīng)濟(jì)效益和社會效益1經(jīng)濟(jì)效益年發(fā)電時間按5000h計(jì)算