摘要：随着社会经济的快速发展，对于环境治理力度也不断加强，火电厂运行中存在的未环境污染问题日益严重，面对这种情况采用火电厂循环水零外排技术符合我国可持续发展要求。下面文章据对火电厂循环水零外排技术的应用进行分析。
关键词：火电厂；循环水；外排技术；废水处理
引言
当前,我国燃煤电厂中的烟气脱硫工艺主要是以石灰石-石膏湿式烟气脱硫工艺为主,其具有效率高、负荷广等优点,而作为脱硫剂的石灰石价格低廉、资源丰富,使得该项工艺在我国工业脱硫总量中的占比高达九成以上。但不可避免的是,生产中会产生脱硫废水,由于脱硫废水具有悬浮物高、盐含量大、硬度高、重金属多等特征,成为燃煤电厂生产中所亟待处理的问题,若直接排放高含盐量、高腐蚀性的废水将对区域环境带来极大的破坏。粗放的经济发展模式,在经济总量快速攀升的同时,对环境造成了严重的污染。
1火电厂循环水外排技术现状
目前，循环水浓缩倍率普遍控制在3~5倍，且排污水量较大，下游用户无法全部消纳。因此，对于排污许可证要求废水零排放的电厂，必须采取有效措施，减少循环水排污水量，常用的措施有以下2种。第一，对循环水排污水进行脱盐处理。目前，已投运的循环水排污水回用工程多采用混凝澄清→过滤→超滤-反渗透处理工艺，淡水回用于冷却塔补水或锅炉补给水系统，少量浓水回用至脱硫系统。由于循环水水质较差，含盐量、致垢离子、有机物等均较高，且残留一定量的水稳剂等药剂，易造成膜结垢、污堵或氧化，多数循环水排污水回用系统运行效果较差，需要频繁清洗。为保证循环水排污水回用系统安全运行，需增设软化、强化混凝、臭氧-生物活性炭等预处理单元，但投资和运行费用较高。第二，优选药剂，可大幅提高循环水浓缩倍率。受限于常规水稳剂性能，浓缩倍率要提高至5倍以上，需采用更高要求的补充水处理工艺（如石灰处理、弱酸处理、膜脱盐等），处理成本显著升高。循环水零外排技术采用高性能的新型循环水处理药剂，可将浓缩倍率提高到8~10倍或以上。
2火电厂循环水外排关键技术
2.1生物处理工艺
传统工艺最常应用在生物处理部分,最重要的组成部分就是厌氧池、好氧池和兼氧池。不同组成部分的设计参数具有一定的差异,兼氧池整体工艺处理中,所采用的反应器是钢制呈圆形,整体反应器封闭,需要在体系当中设置搅拌器,实际的功率需要设置在一定的标准之内,并且搅拌器所处于的位置应该设置在池顶。兼氧池的反硝化时间需要控制在一定的范围之内,SRT也需要长时间,整体的反应会在厌氧池之内。另外厌氧池的SRT过长,导致聚磷菌长期处于内源呼吸,使其最终将胞内糖原全部被消耗。在这种情况下,VFA吸收与pHB储存的效率不断降低,影响了系统除磷的效率。
2.2烟气脱硫工艺
由于受工业生产原料、生产过程控制、脱硫工艺运行等因素的影响,烟气脱硫工艺废水水质不稳定、悬浮物含量高、含盐量高。脱硫废水的水质与脱硫剂的纯度、燃煤的种类、脱硫环节中的氧化风量及吸收塔浆液的过饱和度等有着直接的关系,呈现出不同时段、不同环节条件下的脱硫废水水质不稳定,相同脱硫系统运行下的脱硫废水水质不单一的主要特征。脱硫废水的含盐量相当高,在15000mg/L~45000mg/L之间,甚至更高,其中氯离子的单位质量浓度基本在3500mg/L~20000mg/L之间,有时会接近40000mg/L,镁离子的单位质量浓度分别在3000mg/L~16000mg/L之间,而钙离子和硫酸盐的含量也相对较高,分别在500mg/L~1300mg/L和2400mg/L~5800mg/L之间,除上述高含量成分外,其一类污染物和二类污染物的整体含量也相对较高,如一类污染物中的汞、镉、铬和二类污染物中的铜和锌。
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3火电厂循环水处理的有效措施
3.1适当的采用缓蚀剂
考虑到弱酸水对火电厂湿冷机组凝结器铜管会造成较为严重的腐蚀,为了消除这一问题,最好不要将弱酸水用作循环水补充水,若依旧采用,可以使用缓蚀阻垢剂对其进行处理。在低浓缩倍率下,弱酸水的腐蚀性会出现大幅度的增强,具体变化规律如下:在1~3倍浓缩率下其腐蚀速率会出现急剧下降,其腐蚀性的最低点接近3倍浓缩率,当浓缩倍率超过3后,则会呈现出缓慢增加的趋势。因此在火电厂运行的过程中,应该尽可能地将循环水的浓缩倍率维持在2倍以上、3倍以下。弱酸水腐蚀性来源于其酸性,即偏低的pH值,因此想要减弱这种酸性,最好的办法就是提升其pH值。对此,可以采用延后弱酸床控制终点的方法降低其腐蚀性,这种方法的有时在于可操作性强。解决了这一问题后,就可以将弱酸水用作循环水补充水,同时合理选择循环水控制方式,采用缓蚀阻垢剂,最终实现湿冷机组循环水浓缩倍率的提升,达到节省水资源的目的。
3.2中水回用
中水回用技术在当前我国燃煤电厂中的应用也较为普遍,其具有运行成本较低且有助于降低废水的排放量。这就要求工作人员应针对生产环节中那些能够直接回收利用的中水进行回收利用。应针对生产环节中污染较轻,但用量较大的中水进行回收利用。应针对那些具有循环利用功能的水进行酌情进行轻微处理后,进行回收利用。在实际工作中,燃煤电厂对中水回用技术的应用,实际上就是让中水处于一个封闭的循环系统中,确保对这些中水循环利用功能进行最大化开发,提升中水利用效率与使用范围,在降低燃煤电厂成本压力的同时,还能够有效降低排放的废水总量,也就能够减少对生态环境的污染与破坏,促进燃煤电厂的节能化发展。
3.3蒸发技术
应用于火电厂脱硫废水处理中的蒸发技术,目前主要是蒸发结晶法和烟道气蒸发法。蒸发结晶法利用蒸汽对废水进行蒸发浓缩,通过结晶器或喷雾干燥进行蒸发,可根据实际情况设计成多效蒸发(MED)或机械蒸汽压缩(MVC)工艺,目前该技术在国外及国内均有运用,在各种难处理的废水中得到运用,但这种处理工艺的处理过程蒸汽和电能消耗大,占地空间大,建设维护成本高,且水质如果变化大或变化频繁,运行控制难度高。此外,结晶分离出来的固化物往往成为二次污染物,还要设法进行最终处置。烟道气蒸发法是将脱硫废水输送至除尘器前烟道内,雾化后利用烟道内高温烟气,在烟道内蒸发,废水中不溶物与无机盐与飞灰一起被除尘器捕捉收集。烟道气蒸发工艺的优点是投资及运行费用较低,无需单独处理固体盐,但要求除尘器前烟气温度较高,存在雾化效果差、运行不稳定等问题,西安热工研究院在解决该方面问题获得突破,其专利技术在近几年进行转化推广。但总体上看来,真正意义上的脱硫废水零排放技术仍然任重道远。
3.4完善预处理过滤设施
火电厂化学处理工艺在进行前期预处理工作的时候会涉及到对于介质过滤器的使用,如此能够显著改善水源的浑浊情况,而且能够方便开展后续处理工作。过滤器中选择的过滤材料就是粒状材料,但是在使用的过程中,由于存在一定的局限性,因此会影响到出水的水质,机器的截污能力和过滤能力,如此就会严重影响到整体的系统,最后会产生比较严重的资源浪费问题。由于多介质过滤器里面存在一定的问题,所以就需要选择一些纤维材料来替换,虽然材料的尺寸比较小,不过有着较大的表面积,并且比较柔软,有着一定的吸附能力,所以可以保障水质,并且能够降低用水量,这样可以更好地节约水源。
结语
综上所述,随着水资源紧缺问题的逐渐加剧,当前社会发展与人民生活都受到了一定影响。因此,我国政府逐渐加强了对水资源保护与治理的研究,燃煤电厂也应开始研究节水与废水处理的应用,循环利用水资源,推动燃煤电厂的可持续发展。
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[3]熊巍,孙园园.燃煤电厂脱硫废水处理工艺路线探讨[J].东北电力技术,2017,(3):35~38.
论文作者:雷志明
论文发表刊物:《电力设备》2019年第2期
论文发表时间:2019/6/5
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