廢水零排放處理在大同發電公司的實踐與應用

文_李先宏 李澤 李晉

1 國電電力大同發電有限責任公司 2 國能朗新明環保科技有限公司

1 工程概況

國電電力大同發電有限責任公司是我國西電東送的重要電廠之一，主要擔負向首都輸送優質電能的任務，一期裝機規模建設6臺200MW超高壓機組，二期建設2臺600MW亞臨界直接空冷機組，三期建設2臺660MW超臨界直接空冷機組，目前總裝機容量達到3120MW。全廠廢水主要由主廠房排廢水、化學超濾反滲透排廢水、除鹽系統再生沖洗排廢水、主廠房疏放廢水、循環水排污水、煤場及輸煤通道各轉運站產生的含煤廢水、凈水場排泥水、灰水系統排水、脫硫廢水、機房雜排水等組成，收集于廠區煤場西側區域的廢水收集池。為滿足國家對火力發電企業廢水環保零排放要求，進一步合理利用水資源和保護環境，通過建設全廠廢水零排放處理系統，不但實現水資源回收再利用，減少新鮮補水，而且對膜處理工藝產生的濃縮液進行干灰拌濕處理，以實現末端廢水最終零排。

2 工藝處理流程

2.1 工藝流程

根據小試試驗及可行性研究報告，國電電力大同發電有限責任公司廢水零排放項目設計工藝流程為半軟化預處理+管式膜（TUF）+多段式SCRO膜濃縮（一段SCRO+二段SCRO）+干灰拌濕。

2.1.1 半軟化預處理工藝

根據廢水收集池的廢水水質，采用NaOH+Na2CO3半軟化工藝，通過投加NaOH和Na2CO3，使廢水中形成Mg(OH)2和CaCO3沉淀，起到對廢水中Mg2+部分去除和Ca2+等離子完全去除目的，該工藝有效降低系統運行藥劑成本。

2.1.2 管式膜（TUF）處理工藝

沉淀池出水懸浮物濃度穩定在100mg/L左右，經過化學加藥軟化處理后，NaOH與廢水中的Mg2+反應形成Mg(OH)2，Na2CO3與廢水中的Ca2+反應形成CaCO3，此時懸浮物濃度大幅度提升，TUF配置需提高出水水質，降低廢水中懸浮物濃度，并需耐受高pH和高懸浮物濃度，通過管式膜處理系統對廢水中懸浮物進行攔截，降低出水SDI值。

2.1.3 多段式SCRO膜濃縮工藝

經過管式膜處理后，產水中主要含有NaCl和Na2SO4成分，其余離子（如Ca2+、F-等）和有機物含量較低，為增加系統膜通過流速，降低后段SCRO系統濃縮時結垢與濃差極化風險，采用兩級分段式SCRO工藝對TUF系統出水進行濃縮處理。由于廢水水質波動大，進水TDS變化大，為保證SCRO系統濃水TDS穩定性，系統回收率需根據進水TDS波動而變化，即進水TDS低時需提高SCRO系統回收率，進水TDS高時需降低SCRO系統回收率，具體回收率調整幅度視現場水質實際情況而定。

2.1.4 干灰拌濕處理工藝

經SCRO濃縮后的濃鹽水含鹽量約為5%～6%，進入終端干灰拌濕處理裝置，經均勻混合后，進入灰場。此工藝充分結合電廠所處環境，選擇投資最低，運行成本最省工藝，避免MVR蒸發結晶工藝所帶來的高能耗以及精制工業鹽處理困難等問題。

2.2 工藝流程說明

2.2.1 加藥軟化系統

通過向1#反應池中投加NaOH，調節pH至10.5～10.8，使少部分鎂離子以沉淀形式去除。并使水中碳酸氫根轉化為碳酸根比例增加，起到減少氫氧化鈉與碳酸鈉加藥量的目的。2#反應池主要通過向反應池中投加純堿Na2CO3，進一步去除金屬離子，使水中大部分離子（鈣、鎂、鋇、錳）生成碳酸物沉淀，達到去除凈化目的。

2.2.2 TUF管式膜系統

管式微濾膜是一種基于錯流過濾機理的微孔膜，進料為含大量懸浮固體混合液，以循環泵送往TUF膜管，在內部高速流動，產水透過膜層和支撐層到達膜管與膜殼內的空間，然后從產水管引出送往后續設備，濃縮液則回流到前端濃縮槽內。由于產水不斷送出，懸浮固體逐漸在槽內濃縮，為維持一定固含量范圍，間歇或連續排出一定量濃縮液至污泥脫水設備，水回送至濃縮槽內。

2.2.3 一二段SCRO裝置

將管式超濾膜產水送入反滲透系統，在經過預處理的原水進入反滲透裝置之前，加入高效化學分散劑，防止反滲透濃水中碳酸鈣鎂、硫酸鈣等難溶鹽濃縮后析出結垢并堵塞膜片，配置必要的加藥裝置，加藥系統由計量泵和計量箱組成。

SCRO系統運行一定周期后，會出現不同程度污堵，當逆向沖洗不能很好恢復反滲透系統通量時，采用化學清洗方式將膜表面污堵物洗下來。反滲透預處理越完善，膜元件清洗周期越長，清洗越容易。當反滲透裝置壓差上升、產水量或脫鹽率下降至一定數值時，反滲透裝置需進行化學清洗，采用分段清洗，可以保證每一段膜元件有合適循環量并達到預期清洗效果。

3 系統運行過程及參數分析

3.1 藥劑軟化

根據廢水收集池水質數據，Ca2+濃度為496～732mg/L，Mg2+濃度為154～350.4mg/L，SO42-濃度為1098～1621mg/L，水質變化幅度較大，為了能夠保證SCRO系統長期穩定運行，對水質進行模擬計算，認為主要是硫酸鈣結垢影響。因此，在硫酸根最大時，Ca2+控制在50mg/L以內，SCRO回收率可控制為90%，根據水質通過試驗，最終采用NaOH+Na2CO3加藥方式對廢水進行軟化，pH在10.5左右，在去除鈣離子的同時，部分鎂離子與OH-結合生成氫氧化鎂沉淀，此軟化又稱為即為半軟化法。

3.2 管式膜（TUF）系統運行

管式膜（TUF）系統運行前期操作壓力上升速率過快，主要是由于設備初啟動未進行徹底化學清洗去除膜表面污染物，導致通量較低。管式膜（TUF）系統運行產水流量存在波動（由于運行過程執行的是運行+反洗/氣洗+運行步驟），平均產水流量以保證一段SCRO原水箱液位基本保持恒定為調整原則。

3.3 SCRO系統運行

SCRO系統運行主要是對TUF系統產水進行濃縮處理，以達到干灰拌濕系統水量平衡要求，運行數據如表1、表2所示。

通過以上數據，一段SCRO脫鹽率基本穩定在95%以上，二段SCRO脫鹽率穩定在98%左右，隨著SCRO系統進水電導率變化，操作壓力呈現正相關形式變化，而系統回收率因需控制濃水含鹽量而呈現負相關變化趨勢。同時，由于采用半軟化法，未投加足量NaOH促使廢水pH提升至11.50左右，導致未產生足量的Mg(OH)2，從而降低了對SiO2、F-等污染物去除率，增大了二段SCRO濃縮液側污堵風險，從系統長期運行穩定性考慮，必要時可考慮全軟化處理或考慮對污染因子的單獨去除。

表1 一段SCRO系統運行數據記錄

表2 二段SCRO系統運行數據記錄

4 結語

廢水零排放處理在國電電力大同發電有限責任公司的成功應用，經過長期運行實踐，在運行工況、藥劑調配、指標控制等方面精細化管理，可實現該系統長期、穩定運行。驗證了半軟化預處理+管式膜（TUF）+多段式SCRO膜濃縮（一段SCRO+二段SCRO）+干灰拌濕工藝處理系統是可行的，而且能夠實現低成本零排運行，因此具有在火電廠廢水零排放處理系統的借鑒意義。