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西安热工院火电厂废水处理先进技术有哪些?添加时间:2019-09-17

自然资源是人类宝贵的财富,伴随着城市的发展,过度开发使得自然资源存量开始“预警”, 水资源就是其中之一。为了能够循环利用被污染的水资源,废水处理技术应运而生。废水处理, 顾名思义就是利用物理、化学和生物的方法对废水进行处理,使废水净化,减少污染,以达到废 水回收、复用的目的。本期杂志就带领读者通过“四问”读懂与你我息息相关的废水处理。

西安热工院火电厂废水处理先进技术有哪些?

Q1 火电厂废水如何处理?


火电企业生产过程中产生的废水种类多,水质差异大,主要有循环水排污水、 脱硫废水和其他废水。下面我们一起看看,这些废水都是怎样处理的。


循环水排污水


循环水系统是火电厂取用排水水量最大的系统, 是废水处理的重点。在加强循环水补充水预处理及 水稳剂性能优选基础上,从源头减少循环水排污水 量,排污水可梯级利用作为脱硫、输煤、除渣等系统用水。


脱硫废水


脱硫废水悬浮物、镁离子、氯离子和含盐量浓 度高,且含有一定的重金属,是废水治理的难点。经 三联箱处理后满足排放标准,如环保进一步要求废水 零排放,通常的处理工艺路线为浓缩减量→固化。


其他废水


其他废水主要包括生活污水及工业废水和 含煤废水等其他生产废水。 生活污水:经生物处理、过滤、消毒后可 作为循环水补充水或绿化用水。 工业废水:应以“分类收集、分质回用” 为原则,低盐废水收集后处理回用,高盐废水 可作为脱硫工艺用水或与脱硫废水合并处理。 含煤废水:悬浮物、色度高,水质特殊, 应单独处理后在本系统循环利用。


Q2 华能掌握哪些先进技术?


华能老牌科技企业——西安热工院,拥有各项具有自主知识产权的废水处理技术,在废水处理界 可以说是无人能望其项背。华能在火电厂废水治理方面形成了以专利、国家和行业标准组成的技术体系, 在火电厂废水减量、循环水处理及末端废水零排放技术发展的关键节点上,西安热工院均发挥了重要的行业技术引领作用。让我们一睹这些领先技术的风采,看看它们都运用在哪些方面吧。


废水减量运用技术


1.水平衡优化节水技术


该技术在查清火电厂的用水水平,分析火力发电 厂水量分配、消耗及排放之间平衡关系的基础上,按 分类回收、分质回用,梯级利用、循环利用的原则, 对水平衡进行优化,提高用水效率,降低单位发电量 取水量,为电厂节取水、减排水、回收废水提供了可 靠的技术支持。近年来,该技术已完成数百家电厂水 平衡试验项目,得到电厂的高度好评。该研究成果运 用于编制电力行业标准2项,获得华能科技进步奖1项。


2. 凝结水精处理混床布水关键技术


机组启动期间,凝结水流量经常会突然增大产生 水锤,造成高速混床多孔板拧水帽式布水装置变形和 损坏,导致出水水质恶化和运行周期大幅度缩短。针对此问题,西安热工院开发了专利产品:双层多孔板 式布水装置,彻底解决了这一问题,使周期制水量增 加 30% ~ 80%,显著降低了再生次数,从而减少了酸 碱耗量和废水量。该技术已于 2019 年 7 月经中国电机 工程学会鉴定为“国际领先技术”,已成功应用于国 内 26 家电厂 121 台机组。

西安热工院火电厂废水处理先进技术有哪些?

3. 基于树脂图像智能识别的凝结水精处理关键技术


西安热工院首次提出混床树脂体外分离输送过程 智能监测控制方法,解决了树脂界面自动识别的难题, 在树脂颜色发生变化后仍然准确识别,并且提出了在 不改造分离塔的前提下改变阳阴树脂比例的新工艺, 可使混床周期制水量提高 30% 以上,大幅度降低了 酸碱用量和废水排放量,使出水水质达到国际最好水平,避免了汽轮机的腐蚀、结垢和积盐问题。该技术已于 2018 年 11 月经中国电机工程学会鉴定为“国 际领先技术”,并成功应用于国内 20 多家电厂 40 多台机组。


4. 发电厂液态加氧技术


该技术实现了将极难溶于水的氧气在线、连续、 稳定溶解于除盐水中,并革新了加氧工艺的适应范围, 提高了加氧系统的控制精度,消除了传统加氧工艺的 安全隐患,奠定了加氧工艺大规模安全应用的技术基 础;能够有效抑制锅炉流动加速腐蚀、显著降低锅炉 结垢速率、大幅提高凝结水精处理运行周期,带来可 观的节能减排效益和安全效益。该技术已于 2019 年 5月经中国电机工程学会鉴定为“填补国内外加氧技术 领域空白”、“国际领先技术”,该产品已成功应用 于国内外 30 多家电厂 60 多台机组。 5. 膜法水处理系统运行故障诊断技术 该技术通过扫描电镜、能谱分析、X 射线衍射等 先进分析手段,能够快速、准确地确定系统故障原因, 并根据污堵物质的定性和定量分析结果,通过实验室 动态模拟提出相应的解决方案,可快速、有效地解决 膜系统存在的故障,恢复系统运行性能。目前,已指导国内多家电厂进行膜系统更换。此外,在反渗透、 超滤、EDI 全膜水处理系统的应用方面首次制定了三项行业标准、一项国家标准。


循环水处理运用技术


1.慢速脱碳处理工艺


慢速脱碳处理工艺源自中德合作项目,主要用于 处理高碳酸盐硬度、高浊度的地表水,中水以及作为循 环水排污水系统的预处理系统。该工艺耐冲击负荷能 力强、混凝反应效果好、出水浊度低,其运行控制理 念在同类絮凝澄清系统中具有普遍可适用性。该研究 成果获得华能科技进步奖,已在国内多家火电厂应用。


2. 循环水高浓缩倍率控制技术


该技术是通过循环水补充水处理、循环水旁流处理、 循环水药剂性能优选等技术措施的有机结合,将浓缩倍 率由常规的 3 ~ 5 倍提高至 7 倍以上,安全、稳定运行 的循环水控制技术,可经济化实现循环水系统深度节水 减排。近年来已指导完成数家电厂循环水高浓缩倍率控制技术方案设计,并获得华能科技进步奖 1 项。


3. 循环水排污水深度处理技术


该技术采用“双碱法软化—过滤—反渗透”工艺, “石灰 / 氢氧化钠—碳酸钠”双碱法高效澄清池作为软 化澄清处理单元,通过反应沉淀,去除钙离子、镁离 子和硅酸盐等结垢性离子,以及悬浮物和胶体;再依 次经过高效纤维过滤器和超滤装置进行精细化过滤, 进一步去除微细颗粒物;出水进入反渗透脱盐,反渗 透产水回用优先作为锅炉补给水系统水源,剩余的可 作为工业水回用,反渗透浓水作为脱硫工艺补水水源。 该工艺大大节约了新鲜水的取水量,在西安热工院已经投运的循环水排污水深度处理项目中均达到了预期 的处理效果,为电厂创造了实际的环保和经济效益。


末端废水零排放运用技术


1. 滨海电厂高盐废水资源化利用技术


滨海电厂(指的是沿海直流冷却电厂,不是特定 的一个厂,该项技术应用于华能玉环电厂)高盐废水 主要为脱硫废水及精处理再生废水,西安热工院采用 两级纳滤—两级反渗透—电解和加碳固氨—反渗透— 氨回收—电解技术分别对脱硫废水、精处理再生废水 进行处理,实现了滨海电厂高盐废水低成本、资源化 回用及零排放。该技术与蒸发结晶技术相比,投资可 降低 80% 以上,运行成本降低 90% 以上。2018 年 6 月经中国电机工程学会鉴定,该技术为国内首创,总体技术达到国际先进水平。

西安热工院火电厂废水处理先进技术有哪些?

2. 旁路烟气蒸发技术


脱硫废水旁路烟气蒸发技术采用高温烟气(350 摄氏度)对高盐末端废水进行固化处置,是西安热工院在国内首次提出的、 具有独立自主知识产权的末端废水固化技 术。该技术自 2015 年开始研发,通过小试、 中试、示范工程三个阶段进行验证,并于 2018 年在黄台电厂建成脱硫废水旁路烟气 蒸发科技示范工程。2019 年 5 月经中国电 机工程学会鉴定,整体技术性能指标达到国际领先水平。


2. 旁路烟气蒸发技术 脱硫废水旁路烟气蒸发技术采用高温 烟气(350 摄氏度)对高盐末端废水进行固 化处置,是西安热工院在国内首次提出的、 具有独立自主知识产权的末端废水固化技 术。该技术自 2015 年开始研发,通过小试、 中试、示范工程三个阶段进行验证,并于 2018 年在黄台电厂建成脱硫废水旁路烟气 蒸发科技示范工程。2019 年 5 月经中国电 机工程学会鉴定,整体技术性能指标达到 国际领先水平。


Q3 废水处理在华能有哪些示范项目?


黄台电厂脱硫废水旁路烟气蒸发示范工程


脱硫废水是火电厂治理难度最大的废水,也是治理难度最大的工业废水之一,传统上多采用蒸发、结晶等工艺实现零排放(零液体排放),存在化学药剂 投加量大、投资费用高、蒸干后盐分难以处置等问题。 为此,西安热工院首创性地提出将脱硫废水喷成雾状后,抽取少量 300 ~ 350 摄氏度的高温烟气使之蒸干 的新型零排放工艺路线,并持续研发攻关,在黄台电厂顺利建成示范工程。 该示范工程是集团公司首套利用空预器前高温 烟气蒸发干燥脱硫废水的零排放工程,脱硫废水喷成 细雾状后在高温烟气中被迅速蒸干,盐分则进入粉煤 灰中,无固体废弃物产生,具有绿色、节能、环保等 诸多优点,示范效应良好;同时,该工程也是国内唯 一一台在同一个机组上设置了气流式雾化和高速旋转 雾化两种不同雾化方式的热烟气蒸发系统,为后续深入研究对比两种雾化方式提供了先进技术平台。 该技术突破了当前电力行业高盐、高污染废水处 理的技术瓶颈,经中国电机工程学会组织专家鉴定, 整套技术达到国际领先水平。实现大规模产业化后, 可大幅度提高中国工业废水治理水平。


乌海热电厂循环水排污水深度处理示范工程


乌海热电厂循环水排污水深度处理示范工程为该厂零排放规划的前期工程,设计循环水排污水深度处 理系统采用双碱法软化高效澄清池 + 纤维过滤器 + 浸 没式超滤 + 反渗透工艺,处理水量为 300 立方米 / 小时。 系统产水作为循环水系统补水,部分去化学制水车间 作为锅炉补给水系统水源;预处理高效澄清池排污输 送至原中水系统板框压滤机进行脱水处理。 该项目建设之初已经考虑为无人值守。高效澄清池可根据进水流量自动调节加药量及实现自动排泥;高效过滤器 和超滤系统可实现自动反洗运行;反渗透装置加药量可根据 系统进水流量自动调节,并且能够实现定期自动或半自动清洗;同时各水泵和水箱液位设置了必要的连锁控制,确保系 统的安全稳定运行。系统建成后达到设计出力及设计水质要 求,运行稳定性高,为后续零排放工程做好前期准备。


Q4 放眼全球,废水处理还有哪些先进技术?


正渗透


正渗透是一个利用溶液间的渗透压差为推动力、 自发性渗透驱动的新型膜分离过程,因不需要施加压 力,在水处理领域具有独特的优势,是目前水处理最 前沿技术之一,可应用于浓盐水处理及零排放系统, 可有效降低能耗和运行费用。 正渗透膜通常由活化层和支撑层组成,当原水流 过活化层一侧,渗透压远高于原水的汲取液同时流过 正渗透膜的支撑层一侧,水分子自发由原水侧向汲取 液侧不断流动,由于正渗透膜对原水中的盐分和其他 污染物具有截留作用,因此原水中的溶质被浓缩,同 时汲取液则被透过正渗透膜的水分子稀释。 为解决汲取液循环回收利用的难题,美国哈佛大学率先提出了氨—二氧化碳汲取液体系,氨和二氧 化碳混合气体在水中具有很高的溶解度,形成的汲 取液可以产生巨大的渗透压驱动力使得水分子渗透过 膜,可使高含盐量原水的总溶解性固体(TDS)高达 200,000 毫克 / 升。稀释后的汲取液可以通过加热蒸发 分解其中的溶质而得到循环利用,与克服水的蒸发潜 热相比较,汲取液中溶质热分解所需的能量更低。分 解后氨和二氧化碳气体通过冷凝回收再溶解到汲取液 中进行重复使用,除去了溶解氨和二氧化碳以后的水 即为比较纯净的产水。 目前,正渗透技术已应用于美国 Permian Basin 页岩气 废水处理、国内长兴和王曲电厂脱硫废水零排放等项目。


双极膜电渗析


双极膜是一种新型离子交换复合膜,它通常由阳 离子交换层和阴离子交换层复合而成,不同电荷密度、 厚度和性能的膜材料在不同的复合条件下,可制成不同 性能和用途的双极膜。双极膜电渗析(bipolar membrane electrodialysis,BMED)是在水解离和普通的电渗析原理 基础上发展起来的,它是以双极膜代替普通电渗析的部 分阴、阳膜或者在普通电渗析的阴、阳膜之间加上双极 膜构成的。


BMED 技术在工业高含盐废水领域展现出了巨大的 潜力和优势,但关于 BMED 资源化处理高含盐废水的 工业化应用尚未有报道,研究多停留在实验室小试或 中试阶段。目前,BMED 技术普及的最大经济障碍在于 投资成本昂贵。 全球范围内拥有双极膜电渗析专利技术的企业 不多,主要的 4 家企业是苏伊士环境集团、日本的 Astom、法国的 Eurodia、以及捷克的 Mega 公司。

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