燃煤電廠脫硫廢水屬于間斷性排水，受煤質(zhì)和工藝補(bǔ)充水等的影響，水質(zhì)波動較大，主要表現(xiàn)為成分復(fù)雜、高腐蝕性、高含鹽量、回用困難等特點，成為制約電廠脫硫廢水零排放的關(guān)鍵因素。

國電漢川電廠通過全膜法脫硫廢水處理系統(tǒng)建設(shè)實施表明，采用“管式超濾膜(TUF)+特殊流道反滲透(SCRO)+碟管式反滲透(DTRO)+MVR蒸發(fā)結(jié)晶”的工藝可完全滿足現(xiàn)行的脫硫廢水零排放要求，結(jié)晶鹽達(dá)到工業(yè)鹽標(biāo)準(zhǔn)可外銷，實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)。該工藝對火電廠脫硫廢水零排放項目的實施有極大的借鑒意義。

1實施背景

全膜法脫硫廢水“零排放”工程是公司根據(jù)國家環(huán)保政策的發(fā)展方向和水污染治理要求而實施的環(huán)保科技創(chuàng)新項目，代表著火電廠脫硫廢水“零排放”的發(fā)展方向，是火電廠加快落實深度節(jié)水和“廢污水零排放”的必然選擇。

全膜法脫硫廢水“零排放”工程是解決公司全廠六臺機(jī)組脫硫廢水去向和資源回收利用的的必然選擇。

全膜法脫硫廢水“零排放”工程是降低當(dāng)前已投運(yùn)火電廠脫硫廢水“零排放”高額投資與高運(yùn)行費(fèi)用的一種新的技術(shù)途徑。

2技術(shù)原理及工程建設(shè)的主要做法

2.1技術(shù)原理

采用“管式超濾膜軟化+納濾膜分鹽+高壓反滲透膜濃縮+MVR蒸發(fā)結(jié)晶”全膜法工藝技術(shù)路線，將脫硫廢水進(jìn)行軟化、分鹽、濃縮減量，較終蒸發(fā)結(jié)晶制鹽，達(dá)到“零排放”的目的。

管式超濾膜軟化：向廢水中投加石灰、氫氧化鈉和碳酸鈉，經(jīng)反應(yīng)后由管式超濾膜過濾，基本去除廢水中的硬度，防止后續(xù)反滲透膜結(jié)垢。

納濾膜分鹽：預(yù)處理軟化后的廢水經(jīng)納濾膜處理后，將廢水中的一價離子和二價離子進(jìn)行分離，產(chǎn)水中成分主要為氯化鈉，為蒸發(fā)結(jié)晶高純度工業(yè)鹽奠定基礎(chǔ)。

高壓反滲透膜濃縮：采用高壓反滲透膜對納濾膜產(chǎn)水進(jìn)行濃縮減量，淡水回用，濃水進(jìn)蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，大大降低廢水蒸發(fā)量，節(jié)約能耗。

MVR蒸發(fā)結(jié)晶：采用機(jī)械蒸汽壓縮再循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶(MVR)技術(shù)將膜濃縮后的廢水進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，生產(chǎn)工業(yè)鹽。

2.2工程建設(shè)的主要做法

2.2.1技術(shù)方案的選擇

2.2.1.1國內(nèi)目前投運(yùn)的技術(shù)方案情況

火電廠脫硫廢水以前設(shè)計均為達(dá)標(biāo)外排或作為煤場、灰場的噴淋用水，近幾年隨著國家環(huán)保政策的日趨嚴(yán)格，零排放逐漸成了必然選擇。目前國內(nèi)在運(yùn)行的脫硫廢水零排放工程有廣東河源電廠、華能長興電廠、廣東山水恒益電廠等幾家電廠，采用的工藝基本是預(yù)處理軟化、膜濃縮、蒸發(fā)結(jié)晶這三個單元當(dāng)中兩個或者三個組合。從各家運(yùn)行的情況來看，普遍存在建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用高、結(jié)晶鹽是雜鹽等問題。

2.2.1.2本工程的方案選擇

我司脫硫廢水“零排放”項目于2015年2月啟動，為了保證項目工藝路線科學(xué)合理，實現(xiàn)科技創(chuàng)新，脫硫廢水“零排放”的各項技術(shù)指標(biāo)達(dá)到行業(yè)新的標(biāo)準(zhǔn)。公司成立了技術(shù)攻關(guān)領(lǐng)導(dǎo)小組，會同中南電力設(shè)計院、北京朗新明公司經(jīng)過多次調(diào)查研究、技術(shù)收資、方案論證和方案比選，對設(shè)備與工藝系統(tǒng)逐步進(jìn)行了完善。

在總結(jié)國內(nèi)火電廠現(xiàn)有脫硫廢水“零排放”工程優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上并結(jié)合我司脫硫廢水中試結(jié)果，較終確定了本工程采用了“預(yù)處理軟化+膜分鹽+膜濃縮+MVR蒸發(fā)結(jié)晶”的工藝路線，具體流程見“圖2-1工藝流程圖”。該工藝路線采用了全膜法技術(shù)實現(xiàn)了對脫硫廢水的軟化、分鹽、濃縮和蒸發(fā)結(jié)晶，獲得了純度很高的產(chǎn)品水和工業(yè)氯化鈉，在降低工程造價和運(yùn)行費(fèi)用的同時也解決了雜鹽難以處置的問題。

2.2.2主要設(shè)備選型

2.2.2.1設(shè)備選型特點

本工程涉及的設(shè)備較多，按系統(tǒng)劃分主要有預(yù)處理軟化設(shè)備、膜處理設(shè)備、蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備、污泥處理設(shè)備等。設(shè)備選型時遵循成熟可靠、適應(yīng)性強(qiáng)的原則，結(jié)合中試效果，積極穩(wěn)妥的使用新技術(shù)、新產(chǎn)品，主要有以下幾個特點：

1)在國內(nèi)脫硫廢水零排放項目中首次使用管式超濾膜作預(yù)處理軟化設(shè)備。管式超濾膜具有通量高、耐磨性能好、耐化學(xué)清洗能力強(qiáng)等特點，可充分截留化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的各類顆粒物，出水SDI和硬度很低，完全滿足反滲透膜的進(jìn)水要求，可取代傳統(tǒng)的沉淀池、過濾器和超濾。

2)在國內(nèi)脫硫廢水零排放項目中首次使用鹽分離膜將軟化系統(tǒng)產(chǎn)水進(jìn)行一、二價離子分離，經(jīng)過鹽分離膜的處理之后，產(chǎn)水中的鹽分基本以氯化鈉為主，非常有利于提高蒸發(fā)結(jié)晶器的穩(wěn)定運(yùn)行和提高結(jié)晶鹽的純度。

3)廢水濃縮膜選用了針對高鹽廢水開發(fā)的新型抗污染反滲透膜，該膜為美國陶氏化學(xué)公司開發(fā)的較新產(chǎn)品，流道寬，抗污染能力強(qiáng)，操作壓力極低、皮實耐用，可以在pH1-13的范圍內(nèi)實施強(qiáng)烈的化學(xué)清洗，非常適用于高鹽廢水的濃縮處理。

4)MVR蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)采用進(jìn)口品牌Swenson的工藝包，核心設(shè)備均為進(jìn)口產(chǎn)品，性能優(yōu)越，保證了系統(tǒng)運(yùn)行工況達(dá)到設(shè)計要求。

2.2.2.2設(shè)備選型注意事項

1)進(jìn)口設(shè)備交貨期較長，容易拖延工程建設(shè)進(jìn)度，某些設(shè)備若國產(chǎn)性能與進(jìn)口性能比較接近時可優(yōu)先考慮國產(chǎn)設(shè)備，交貨期短，造價便宜。

2)脫硫廢水污泥主要以硫酸鈣、碳酸鈣等化學(xué)污泥為主，粘性大，脫水性差。國內(nèi)現(xiàn)有脫硫廢水項目中經(jīng)常使用的國產(chǎn)板框壓濾機(jī)占地大、故障率高、泥餅含水率高，難以滿足脫硫廢水污泥脫水要求。本項目采用了進(jìn)口安德里茨品牌高壓板框機(jī)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

2.2.3設(shè)計經(jīng)驗教訓(xùn)

2.2.3.1平面布局設(shè)計

脫硫廢水零排放處理系統(tǒng)比較復(fù)雜，涉及到的介質(zhì)有廢水、污泥、蒸汽、鹽，運(yùn)行環(huán)境比較惡劣。在平面布置時需根據(jù)各子系統(tǒng)功能進(jìn)行合理布局，盡量減少污泥、濃鹽水的長距離輸送，降低堵塞和腐蝕的風(fēng)險。

2.2.3.2管道材質(zhì)的選擇

脫硫廢水中氯離子含量很高，腐蝕性較強(qiáng)，輸送管材選擇非常重要。通常可用于輸送脫硫廢水的管材主要有三種，即：鋼襯塑管道、雙相鋼管道、塑料管道。鋼襯塑管道內(nèi)壁耐腐蝕，外表面容易銹蝕;雙相鋼管道雖然耐氯離子性能優(yōu)越，但材料費(fèi)和施工費(fèi)昂貴;塑料管道耐腐蝕能力強(qiáng)，易安裝，故本工程中輸送低壓脫硫廢水時大量使用了塑料管道，并根據(jù)室內(nèi)外使用環(huán)境狀況，分別選用了HDPE管和UPVC管。

2.2.3.3應(yīng)急預(yù)案設(shè)計

無論預(yù)處理做的如何完善，蒸發(fā)器在運(yùn)行一段時間后仍然會結(jié)垢，需要清洗除垢。在此過程中前端濃縮廢水和結(jié)晶器中料液需妥善儲存，不能外排。本工程設(shè)置了的事故應(yīng)急池和高含鹽廢水貯存池，滿足蒸發(fā)器檢修和事故時應(yīng)急要求。

2.2.4施工調(diào)試經(jīng)驗介紹

2.2.4.1本工程施工場地狹小，施工現(xiàn)場不具備加工條件，工程土建、安裝加工全部在規(guī)劃好的組合場進(jìn)行，加工好后轉(zhuǎn)運(yùn)至現(xiàn)場安裝，保證了施工現(xiàn)場的安全和文明施工。

2.2.4.2脫硫廢水深度處理廢水收集池、膜處理車間的梁、柱結(jié)構(gòu)采用了清水混凝土技術(shù)，實現(xiàn)了混凝土外觀線條齊整、表面光滑、色澤均勻的良好觀感。

2.2.4.3為創(chuàng)精品工程，項目部先后編制了“脫硫廢水深度處理工程精細(xì)化管理實施細(xì)則”、“脫硫廢水深度處理工程施工防止質(zhì)量通病”等保質(zhì)量細(xì)則和規(guī)定，同時，在質(zhì)量控制環(huán)節(jié)和施工工藝上加強(qiáng)管理，推行工程樣板引路。設(shè)立樣板展示廳，陳列管道焊接、電纜敷設(shè)等質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)樣板，建立嚴(yán)格的樣板引路管理制度，樣板經(jīng)驗收合格、并掌握了施工工藝后方可實施，為工程創(chuàng)優(yōu)提供了的質(zhì)量保障。

2.2.4.4在膜車間上部結(jié)構(gòu)施工之前和蒸發(fā)器鋼架吊裝之前，零米層形成永臨結(jié)合的毛地面交付安裝，實現(xiàn)了“先地下后地上、先土建后安裝”的措施，保證了施工現(xiàn)場的潔凈化。

2.2.4.5脫硫廢水深度處理系統(tǒng)為高含鹽腐蝕區(qū)域，為了防止設(shè)備及系統(tǒng)管道的腐蝕，本工程采用了大量的防腐材料，如2507、HDPE、UPVC的管道設(shè)備和玻璃鋼材質(zhì)的電纜橋架等，為后續(xù)設(shè)備的健康穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造了良好的運(yùn)行條件。

2.2.4.6在工程建設(shè)過程中持續(xù)開展設(shè)計優(yōu)化，將初步設(shè)計的優(yōu)化成果落實在設(shè)備選型和施工圖之中，同時實施了施工工藝優(yōu)化、區(qū)域細(xì)化設(shè)計、電纜及橋架優(yōu)化設(shè)計、小管道布置三維設(shè)計等，為工程高標(biāo)準(zhǔn)施工提供了技術(shù)保障。

2.2.4.7工程實行P6進(jìn)度計劃管理。通過項目整體資源配置，集中匯總后將作業(yè)任務(wù)合理分解至每個作業(yè)班組。按照節(jié)點要求嚴(yán)格考核作業(yè)項的完成情況，有效促進(jìn)了工程整體進(jìn)度，大大提高了單位作業(yè)項的時效性。

2.2.4.8針對脫硫廢水深度處理系統(tǒng)高含鹽水的腐蝕特性，為了防止系統(tǒng)調(diào)試階段的跑冒滴漏給設(shè)備造成腐蝕，開始階段采用工業(yè)水對系統(tǒng)試機(jī)、單系統(tǒng)缺陷消除、跑冒滴漏處理等步驟，對整套系統(tǒng)分專業(yè)分步驟的進(jìn)行了分部試運(yùn)，在整套系統(tǒng)分部試運(yùn)全部正常后，啟動整系統(tǒng)的連鎖調(diào)試。進(jìn)一步驗證整套系統(tǒng)的邏輯步序的完整性和可靠性。

2.2.4.9執(zhí)行文件包制度是本工程中作為試運(yùn)管理中非常成功的一項創(chuàng)新舉措。在本工程的質(zhì)量控制過程中執(zhí)行“分部試運(yùn)、整套啟動試運(yùn)調(diào)試文件包管理制度”。通過此制度的執(zhí)行，規(guī)范了文件包責(zé)任單位的行為，明確了責(zé)任，強(qiáng)調(diào)了過程控制;使建立文件包的系統(tǒng)試運(yùn)完整性大大得到加強(qiáng);文件包中所需要的各項材料在實際試運(yùn)中都得到了逐一落實;缺陷率降至較低;文件資料齊全。

3建設(shè)成效

系統(tǒng)投用以來，設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行正常，膜濃縮系統(tǒng)回收率效果良好，廢水總體回收率穩(wěn)定在82%以上，處理36t/h脫硫廢水，進(jìn)入蒸發(fā)器的濃縮液5-6t/h，減少了廢水蒸發(fā)量，節(jié)能效果明顯。澄清池產(chǎn)生的污泥主要成份為硫酸鈣為主，性質(zhì)同原有脫硫石膏，經(jīng)污泥脫水后混入石膏。管式超濾所產(chǎn)生的污泥主要成分為碳酸鈣，含固率5%左右，這部分污泥回收利用，作為脫硫系統(tǒng)的脫硫劑。結(jié)晶鹽達(dá)到精制工業(yè)鹽一級標(biāo)準(zhǔn)，用于鹽化工企業(yè)原料，實現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)，變廢為寶。

3.1運(yùn)行效果

工程投運(yùn)后達(dá)到了預(yù)期效果。脫硫?qū)嶋H水質(zhì)情況如下表，在這種水質(zhì)情況下，預(yù)處理軟化效果、膜濃縮系統(tǒng)回收率、蒸發(fā)結(jié)晶鹽品質(zhì)均達(dá)到了設(shè)計值。系統(tǒng)處理能力達(dá)到了36t/h。

3.1.1預(yù)處理軟化效果

經(jīng)過近幾個月穩(wěn)定運(yùn)行后，管式超濾原水和產(chǎn)水對比如圖3-1所示。可以看出右邊原水水質(zhì)濁度較高，水中懸浮物也高，經(jīng)過加藥沉淀，管式超濾膜過濾過后，水質(zhì)清澈，產(chǎn)水水質(zhì)經(jīng)分析如下表，回脫硫系統(tǒng)使用。

經(jīng)預(yù)處理后的出水水質(zhì)分析如下表所示。脫硫廢水經(jīng)過預(yù)處理軟化系統(tǒng)處理后，關(guān)鍵性硬度指標(biāo)鈣、鎂硬度控制在10mg/L以內(nèi)，出水硬度降到了非常低的水平，完全滿足膜處理的進(jìn)水要求，大大降低了膜結(jié)垢風(fēng)險。

經(jīng)過高鹽水反滲透膜(SCRO)初步濃縮過后，濃水和產(chǎn)水水質(zhì)如下表所示，經(jīng)過初步濃縮后，濃水TDS接近6萬mg/L，濃水和產(chǎn)水中的鈣鎂硬度指標(biāo)在正常范圍內(nèi)，沒有見明顯異常，產(chǎn)水完全回收利用。

高鹽反滲透(SCRO)的濃水送往高壓反滲透DTRO進(jìn)行進(jìn)一步濃縮，投運(yùn)6個多月來,兩種膜系統(tǒng)壓差未見明顯異常，膜系統(tǒng)污染較小，DTRO的產(chǎn)水TDS在500mg/L以內(nèi)。

3.1.3蒸發(fā)結(jié)晶鹽品質(zhì)良好。結(jié)晶鹽經(jīng)干燥處理后，氯化鈉含量大于99%，含水率小于0.5%，詳見下表：

序號化學(xué)成分含量(%)

結(jié)晶鹽優(yōu)于《GB/T5462-2003工業(yè)鹽》標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的精制工業(yè)鹽一級標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)已銷往孝感市應(yīng)城縣的一家鹽化工企業(yè)，實現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)，變廢為寶。

3.2經(jīng)濟(jì)效益和社會效益

3.2.1經(jīng)濟(jì)效益

年發(fā)電時間按5000h計算，各產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益如下：

預(yù)脫鹽淡水產(chǎn)量34t/h，單價按10元/噸計，年產(chǎn)值170萬元

結(jié)晶鹽產(chǎn)量0.8t/h，單價按300元/噸計，年產(chǎn)值120萬元

污泥石膏產(chǎn)量10t/d，單價按80元/噸計，年產(chǎn)值16.7萬元

減少外排污水量36t/h，排污費(fèi)單價按1.2元/噸計，年減少排污費(fèi)支出21.6萬元

減少外排固廢量0.8t/h，固廢單價按500元/噸計，年減少固廢處理費(fèi)200萬元

合計：528.3萬元

3.2.2社會效益：

脫硫廢水是火電廠廢水的末端，污染性非常大，根據(jù)國家相關(guān)環(huán)保法規(guī)和新建機(jī)組環(huán)評要求禁止外排。國電漢川電廠脫硫廢水深度處理工程的建設(shè)突顯了央企社會責(zé)任感，該項目的建成投運(yùn)杜絕了電廠脫硫廢水外排造成的環(huán)境污染，保護(hù)了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境和水資源，具有重大的示范意義。

4結(jié)論

通過國電漢川電廠脫硫廢水零排放工程的實施，我們得出如下結(jié)論：

(1)充分驗證了“預(yù)處理軟化+膜濃縮+蒸發(fā)結(jié)晶”的工藝路線是切實可行的;

(2)基本解決了火電廠生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水對周圍環(huán)境造成的不利影響;

(3)將廢水中的氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶成一級工業(yè)鹽，對外銷售，實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)綜合利用;

(4)降低了投資成本，運(yùn)行成本較低。