金灣電廠廢水零排放技術研究與實踐

文_陳亮輝

廣東珠海金灣發電有限公司

1 廢水來源及回收去向

1.1 制水系統再生廢水及濃水

除鹽制水系統平均月產濃水14400m3，再生陽床8 次、軟化器14 次、混床8 次。再生廢水、濃水及其它正反洗水混合排放，產生高鹽濃廢水約2160m3。再生廢水pH 超標，SS 較高，氯離子含量約1500mg/L，含鹽量約3000mg/L。需對除鹽制水系統再生廢水設施進行改造，將高鹽的酸堿廢水分類收集、單獨處理。

1.2 精處理系統再生廢水

精處理系統共有精處理混床6 臺，正常運行時4 運2 備，平均每月再生8 次，產生混合廢水約6816m3。再生過程中廢水未進行分類收集，廢水水質氨氮含量為200 ～300mg/L，氯離子含量約為3000mg/L，因再生廢水只是進行簡單中和，回水系統使用后增加了脫硫廢水量。因此需對精處理系統再生廢水設施進行技術改造，將高鹽的氨氮廢水分類收集處理。

1.3 氨區廢水

氨區產生的氨氮廢水平均每月排放約為720m3，廢水氨氮含量較高，約150mg/L,氨氮廢水直接排放至工業廢水池，存在超標排放問題。因此，需要將這部分廢水單獨回收至回水池后經鍋爐水封槽消納處理。

1.4 脫硫廢水

金灣電廠2019年脫硫廢水雙機平均排放量為0.8～10.8m3/h，處理流程：FGD 廢水旋流器→預沉池→緩沖池→中和箱→沉降箱→絮凝箱→澄清池→清水池→清水泵→工業廢水處理系統→排入大海，因脫硫廢水水質與鍋爐燃燒的煤質、漿液濃度、氧化風量、吸收塔內的濃縮倍率等因素相關，水質硬度大，含鹽量高，難以回收利用。

根據以上廢水水源梳理，只要消納完化學再生廢水、氨區廢水及精處理酸性氨氮廢水后，重點處理脫硫廢水就可以實現全廠零排放。

2 廢水處理技術方案比選

2.1 預處理方案

2.1.1 高效澄清器-超濾

末端廢水經過處理后將Ca2+、Mg2+及硅等致垢離子除去，保證后續膜濃縮工藝能穩定、安全運行。廢水從調節池加壓后輸送至高效澄清器內，再投加Ca(OH)2（或NaOH）以及Na2CO3進行混凝澄清，出水進入清水池后再加入HCl 調節出水pH 至7～7.5；出水經過濾器過濾后增壓送至超濾系統處理后再作為膜濃縮系統水源。

2.1.2 管式微濾

末端廢水在預沉池去除大的懸浮雜質后，經配水井進入反應槽，在反應槽1 內投加Ca(OH)2或NaOH；后在反應槽2 內投加Na2CO3溶液。將水中的Ca2+、Mg2+進行固體沉淀；經過處理后的水溢流到濃縮池內，用循環泵輸送到管式微濾膜進行固液分離。

兩種方案均能滿足軟化處理要求，高效澄清器-超濾方案較為成熟，并已有應用案例，更加適合為末端廢水預處理方案。

2.2 濃縮減量方案比選

2.2.1 膜法濃縮技術

(1）高壓反滲透

高壓反滲透是以膜內外壓力差為推動力，將溶液分離出溶劑的分離技術。對膜一側的溶液施加壓力，當超過它的滲透壓力時，溶液會逆著自然滲透的方向作反向滲透。在膜的低壓側得到透過的滲透液；高壓側得到濃縮的濃縮液。

(2）電滲析技術

電滲析是利用離子交換膜對陰、陽離子的選擇透過性能，在外加直流電場力的作用下，使陰、陽離子定向遷移透過選擇性離子交換膜，從而使電解質離子從溶液中分離出來。

2.2.2 熱法濃縮技術

(1）多效蒸發

多效蒸發工作原理是利用前一級蒸發器產生的二次蒸汽汽源作為后一級蒸發器的熱源，以此實現蒸汽熱能的循環利用，從而提高熱能利用率。

(2）機械蒸汽再壓縮技術

MVR 的原理是將蒸發器排出的低品位二次蒸汽通過壓縮機再次壓縮到較高溫度和壓力，重新得到熱品位較高的蒸汽，取代新鮮蒸汽作為熱源。

上述濃縮工藝均能滿足末端廢水濃縮減量要求，根據目前廢水量情況，考慮將除鹽再生高鹽廢水進行膜濃縮減量，濃縮后與脫硫廢水匯集進入后端蒸發固化單元繼續處置。

2.3 蒸發固化方案比選

2.3.1 煙氣余熱蒸發

在電除塵器與脫硫吸收塔之間旁路設置廢水蒸發濃縮系統，將脫硫廢水送到濃縮塔內，使用循環泵進行塔內部循環噴淋，利用煙氣余熱對塔內霧化的脫硫廢水進行蒸發濃縮處理，水分隨煙氣經除霧器處理后排放，濃縮液通過輸送泵送入壓濾分離裝置形成濾餅，加入石灰中和處理后外排。

2.3.2 旁路煙氣蒸發

旁路煙氣蒸發技術是利用電站鍋爐煙氣余熱，把處理后的脫硫廢水噴入單獨設置的熱煙氣蒸發器中進行霧化干燥，采用旁路煙氣蒸發工藝可以避免傳統煙道噴霧干燥技術結垢、堵塞等缺點，是一種新型可靠的廢水固化技術。

2.3.3 蒸發結晶

現階段蒸發結晶工藝主要包括多效蒸發結晶技術和蒸汽機械再壓縮技術。多效蒸發技術將加熱后的鹽水在多個串聯的蒸發器中蒸發，利用前效蒸發產生的二次蒸汽，作為后效蒸發器的熱源，后效中水的沸點溫度和壓力比前效低，之間的熱能再生利用可以重復多次。蒸汽機械再壓縮技術是指將蒸發器蒸發產生的原本需要冷卻水冷凝的二次蒸汽，經加壓后，提高蒸汽壓力和飽和溫度，增加熱焓，再送入蒸發器作為熱源，替代新蒸汽循環利用。

2.3.4 主煙道蒸發

膜濃縮系統的濃水進入噴霧水箱臨時儲存，再經噴霧水泵加壓后送至煙道噴霧噴嘴，在噴嘴前另外設置一路壓縮空氣管道對廢水進行輔助霧化，保證霧化后的液滴粒的直徑控制在50 ～100μm，使其在與煙氣接觸的過程中完全蒸發，蒸干后的鹽分通過除塵器捕集進入灰系統，蒸發的水分以水蒸氣形式進入煙氣。此技術缺點是當廢水中大顆粒堵塞噴嘴，噴嘴霧化效果將下降；煙道內噴嘴等設備需要檢修時不能單獨隔離；受機組負荷影響大，處理水量不足；空氣預熱器后煙溫偏低，蒸發不徹底，導致積灰和腐蝕等。

通過以上綜合對比，采用旁路煙道蒸發工藝系統簡單，投資運行費用較低，單獨設置干燥塔，對主煙道系統基本無影響。可進行底渣和飛灰分置，不影響灰的綜合利用，消除結晶鹽處置問題。

3 節水及廢水零排放改造方案

3.1 方案實施

結合煙氣蒸發工藝條件，金灣電廠選擇“預處理+膜濃縮減量+旁路煙道旋轉霧化蒸發”工藝方案。

工藝方案如下：①除鹽再生廢水先中和處理，再經化學除硬濃縮減量處理，產生的濃水送至新建旁路煙道蒸發系統進水池；產生的純水為濕式電除塵器補水箱補水。②脫硫廢水經簡單過濾處理后直接送至新建的旁路煙道蒸發系統進水池。

為滿足單雙機運行不同需求，此項目采用高壓膜濃縮工藝，可在50%～80%負荷下靈活控制，實現運行成本最優化，流程如圖1：

圖1 高壓膜濃縮工藝

3.2 各系統技術改造措施

除鹽制水系統濃水及再生廢水分類收集改造，流程如下：除鹽制水系統→反滲透濃水→服務水箱（除鹽制水系統→再生廢水→分類收集→高鹽廢水→酸洗池）。全膜法制水系統再生廢水排放管道改造，避免機組排水槽檢修導致停運制水。精處理再生廢水分類收集改造，流程如下：精處理再生廢水→樹脂沖洗水→新制水水源（酸性氨氮廢水→鍋爐水封槽補水源，堿性廢水→回水池補水源）。氨區廢水排放管道進行改造，避免酸洗池排放口氨氮超標。新建化學高鹽一套預處理、高壓膜濃縮減量系統及兩套旁路煙氣干燥塔。

4 結語

全廠廢水零排放改造后，減少脫硫廢水排放約7.9 萬t，回收再生廢水33.3 萬t。COD 可減少化學需氧量12.6t/a，折合減少污水排污費8820 元；SS 可減排懸浮物210t/a，折合減少排污費3.7 萬元，減少氨氮混合廢水排放約2.5 萬t，氨氮減少2.66t/a，折合減少污水排污費2328 元。