火電廠高鹽廢水預(yù)處理技術(shù)

火力發(fā)電廠是工業(yè)用水大戶，其取水量和排水量均十分巨大。根據(jù)《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》《中華人民共和國水污染防治法》《山東省環(huán)境保護(hù)條例》《山東省水污染防治條例》的規(guī)定，山東省環(huán)境保護(hù)相關(guān)部門結(jié)合山東省南水北調(diào)沿線實(shí)際情況，特制定了《山東省南水北調(diào)沿線水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB37/599―2006），標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了山東省境內(nèi)南水北調(diào)輸水干線匯水區(qū)域內(nèi)69種水污染物排放限值，實(shí)施排放濃度和排污總量“雙控制”，規(guī)范了南水北調(diào)工程山東段沿線企業(yè)的水污染物處理，加強(qiáng)了對(duì)沿線企業(yè)的環(huán)境監(jiān)督與管理。

2014年，為控制工業(yè)廢水中的鹽分污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，山東省環(huán)境管理部門發(fā)布了關(guān)于《山東省南水北調(diào)沿線水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB37/599―2006）、《山東省小清河流域水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB37/656―2006）、《山東省海河流域水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB37/675―2007）和《山東省半島流域水污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB37/676―2007）等4項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)增加全鹽量指標(biāo)的文件（魯質(zhì)監(jiān)標(biāo)發(fā)[2014]7號(hào)），文件指出，2016年1月1日起，外排水全鹽量指標(biāo)限制執(zhí)行1600mg/L；以城市中水或循環(huán)水為主要水源的企業(yè)，全鹽量指標(biāo)限制為2000mg/L。為滿足文件要求，需對(duì)排水進(jìn)行濃縮減量處理，直至“零排放”，山東某公司來水含鹽量已達(dá)1600mg/L，經(jīng)冷卻塔濃縮后，循環(huán)水排水無法直接外排，需處理。本文以該公司循環(huán)水排水為對(duì)象，分別采用管式微濾膜、陶瓷超濾膜、壓力式超濾膜以及浸沒式超濾膜進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，為國內(nèi)燃煤機(jī)組全廠廢水“零排放”提供技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較分析的依據(jù)。

1、預(yù)處理軟化設(shè)備選擇

山東某公司循環(huán)冷卻系統(tǒng)排水量為250m3/h，因循環(huán)水排水水質(zhì)較差、碳酸鹽硬度、活性硅含量較高，經(jīng)過后續(xù)反滲透濃水側(cè)結(jié)垢傾向計(jì)算，反滲透濃水側(cè)硅結(jié)垢傾向較大，因此，循環(huán)水排水需在預(yù)處理階段進(jìn)行軟化處理。

循環(huán)冷卻系統(tǒng)排水及脫硫廢水預(yù)處理工藝常規(guī)有“機(jī)械加速澄清池（軟化）+普通超濾”、“機(jī)械加速澄清池（軟化）+陶瓷超濾”、“高密度沉淀池（軟化）+普通超濾”、“高密度沉淀池（軟化）+陶瓷超濾”和“管式微濾膜（軟化）”以及“造粒流化床(軟化)+陶瓷超濾”六種工藝路線。

機(jī)械加速澄清池是通過機(jī)械攪拌將混凝、反應(yīng)和沉淀置于一個(gè)池中進(jìn)行綜合處理的構(gòu)筑物。懸浮狀態(tài)的活性泥渣層與加藥的原水在機(jī)械攪拌作用下，增加顆粒碰撞機(jī)會(huì)，提高了混凝效果。經(jīng)過分離的清水向上升，經(jīng)集水槽流出，沉下的泥渣部分再回流與加藥原水機(jī)械混合反應(yīng)，部分則經(jīng)濃縮后定期排放。機(jī)械加速澄清池對(duì)水量、水中離子濃度變化的適應(yīng)性強(qiáng)，處理效果穩(wěn)定，處理效率較高。

高密度沉淀池是一種快速沉淀技術(shù)，其特點(diǎn)是在混凝階段投加高密度的不溶介質(zhì)顆粒（一般為污泥），通過回流污泥，并進(jìn)行加藥，使水中的懸浮物形成大的絮凝體，增大了絮凝體的密度和半徑，也就增加了它的沉淀速度。高密度沉淀池可以做到在水量一定的條件下，沉淀池容積大為減少且效果更佳。高密度沉淀池一般分為混合區(qū)、反應(yīng)區(qū)、沉淀濃縮區(qū)，其中混合區(qū)和反應(yīng)區(qū)均有機(jī)械攪拌，減少水的停留時(shí)間、增加藥品混合速度及反應(yīng)速度。

造粒流化床的技術(shù)原理。化學(xué)結(jié)晶循環(huán)造粒是通過向水中投加化學(xué)藥劑，使的水中的Ca2+、Mg2+離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成CaCO3/Mg(OH)2晶體，附著到晶種表面，進(jìn)而將水中硬度降低，不產(chǎn)生副產(chǎn)物，產(chǎn)生的CaCO3顆?？梢曰厥绽谩Ｆ涔ぷ魇疽鈭D如1所示。

機(jī)械加速澄清池和高密度沉淀池綜合數(shù)據(jù)對(duì)比如表1所示。

由表1可以看出，三種設(shè)備出水均可以滿足要求，而高密度澄清池占地面積小，可以緊湊布置，且高密度沉淀池不需要單獨(dú)設(shè)置污泥濃縮池。冬季時(shí)，高密度沉淀池更易封閉；化學(xué)結(jié)晶軟化流化床有著占地小、不加聚凝劑和助凝劑、停留時(shí)間短、反應(yīng)速度快、軟化效果好、運(yùn)行簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，也存在必須采用氫氧化鈉加藥法、無法去除懸浮物、無法去除濁度等缺點(diǎn)?；瘜W(xué)結(jié)晶軟化流化床工藝自身的特點(diǎn)決定著，此技術(shù)必須與其他過濾技術(shù)配合使用才能達(dá)到去除懸浮物的要求。建議該公司在中試后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，擇優(yōu)選擇。

2、管式微濾膜與陶瓷超濾膜

2.1 管式微濾膜

管式超濾系統(tǒng)由濃縮槽、管式超濾膜和其它配套設(shè)備組成。管式超濾的結(jié)構(gòu)是膜被澆鑄在多孔材料管的內(nèi)部。含被過濾物質(zhì)（固體）的水流透過膜后，再透過多孔支撐材料，進(jìn)入產(chǎn)水側(cè)（水被凈化）。錯(cuò)流式管式超濾用于過濾是為了達(dá)到更好的出水水質(zhì)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的沉降或澄清工藝，利用微孔膜把廢水中的沉淀物分離出來。與普通的中空纖維超濾不同，管式膜可以承受很高的污泥濃度（2%~5%）和更高的pH值，在pH為14的條件下也能正常穩(wěn)定的工作。管式膜過濾出水SDI＜5，可直接送往后續(xù)處理系統(tǒng)（反滲透或蒸發(fā)器）而不需要任何進(jìn)一步的除濁設(shè)施。

2.2 陶瓷超濾膜

陶瓷超濾膜由納米氧化鋁制成，有著不斷絲、使用壽命長(zhǎng)、出水穩(wěn)定、耐酸堿、耐陽離子型藥劑、對(duì)進(jìn)水濁度要求更寬泛、膜通量高等特點(diǎn)，所以陶瓷超濾膜前可以不設(shè)置雙介質(zhì)過濾器等慢速過濾器，以達(dá)到減少占地的目的。陶瓷膜因制作工藝復(fù)雜，目前存在價(jià)格較貴、膜面積較小、自身不具備軟化功能等缺點(diǎn)。

2.3 設(shè)備選擇

陶瓷膜膜通量在0~300mlh之間運(yùn)行，保守起見陶瓷膜膜通量取190mlh；根據(jù)管式膜在其他電廠中試數(shù)據(jù)，保守起見管式膜膜通量取200mlh；浸沒式超濾和壓力式超濾通量按照《發(fā)電廠化學(xué)試劑規(guī)范》（DL/T5068―2014）中要求執(zhí)行。壓力式超濾、浸沒式超濾、陶瓷超濾、管式微濾膜技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比表如表2所示。

綜上所述：

陶瓷膜工藝：軟化設(shè)備500萬元+陶瓷膜717萬元，共1217萬元。

管式膜工藝：管式膜設(shè)備共1244萬元。

壓力式超濾工藝：軟化設(shè)備500萬元+壓力式超濾347.4萬元，共847.4萬元。

浸沒式超濾工藝：軟化設(shè)備500萬元+浸沒式超濾463.2萬元，共963.2萬元。

壓力式超濾和浸沒式超濾均屬于中空纖維超濾膜，考慮到中空纖維超濾膜處理中水時(shí)，會(huì)因?yàn)樗|(zhì)波動(dòng)、有機(jī)物污染等原因?qū)е逻\(yùn)行不穩(wěn)定、化學(xué)清洗頻繁、斷絲率高、使用壽命縮短等問題，循環(huán)水排水系統(tǒng)不建議采用中空纖維超濾膜。

管式膜初投資最貴，管式膜自帶軟化功能，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)省前段軟化設(shè)備的投資，但膜元件3年更換一次，后續(xù)投資較高。陶瓷膜雖然初投資較貴，但陶瓷膜壽命較長(zhǎng)，折舊費(fèi)用和換膜成本最低，且可適應(yīng)水質(zhì)較差的進(jìn)水水質(zhì)，容易清洗，不存在斷絲、膜污染等問題。

綜合考慮占地、初投資、設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性、折舊費(fèi)等方面，本階段循環(huán)水排水軟化工藝推薦“高密度沉淀池+陶瓷膜”工藝。

3、結(jié)論

綜上所述，經(jīng)過各種工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，綜合考慮系統(tǒng)的初投資、運(yùn)行穩(wěn)定性、工藝合理性，循環(huán)水排水系統(tǒng)預(yù)處理工藝暫時(shí)推薦“高密度沉淀池+陶瓷膜”工藝。（來源：華電電力科學(xué)研究院有限公司）