燃煤电厂排污水处理工艺与设备

一、燃煤电厂废水的主要来源与特性

燃煤电厂废水种类复杂，水质差异大，主要分为以下几类：

1.脱硫废水(FGDWastewater)：

来源：湿法脱硫（石灰石-石膏法）装置吸收塔的排放水。这是电厂水质最复杂、最难处理的废水，是近零排放的重点。

特性：高悬浮物、高盐分（氯离子、硫酸根极高）、含重金属（如汞、砷、硒、镉等）、呈弱酸性、化学需氧量（COD）主要来自亚硫酸根。具有结垢、腐蚀、易沉淀的特性。

2.化学水处理废水：

来源：锅炉补给水处理系统产生的废水，包括反渗透（RO）浓水、离子交换再生废水（酸、碱废水）。

特性：反渗透浓水盐分高，但有机物和重金属含量低；再生废水呈强酸或强碱性，含高浓度盐分和残留再生剂。

3.循环冷却水排污水(BlowdownWater)：

来源：冷却塔为控制浓缩倍率而定期排放的污水。

特性：水量大，含盐量、硬度、碱度、缓蚀阻垢剂浓度较高，但污染物相对单一。

4.含煤废水：

来源：煤场雨水、输煤系统冲洗水。

特性：含有大量煤粉颗粒，悬浮物高，色度高，但溶解性污染物少。

5.含油废水：

来源：油库、变压器区、设备检修等。

特性：以石油类、油脂为主。

6.生活污水：

来源：厂区生活设施。

特性：与市政生活污水类似，以有机物、氨氮、悬浮物为主。

二、核心处理工艺与设备

针对不同废水，通常采用“分类收集、分质处理、梯级利用”的原则。重点介绍最复杂的脱硫废水处理和实现零排放的主流工艺。

1.脱硫废水常规处理（预处理）

这是传统工艺，目的是达标排放，但难以应对零排放要求。

工艺：“三联箱”化学沉淀法。

流程：

1.中和箱：加入石灰乳（Ca(OH)₂），调节pH至9-10，使重金属生成氢氧化物沉淀，同时提供钙离子与氟离子、部分硫酸根反应。

2.反应箱/沉降箱：加入有机硫（TMT-15等）或硫化钠，进一步沉淀难以氢化的重金属（如汞、镉）。加入絮凝剂（如FeClSO₄）助凝。

3.絮凝箱：加入高分子絮凝剂（PAM），使细小絮体凝聚成大颗粒。

4.澄清池：实现泥水分离，上层清水达标排放或回用，底部污泥进入污泥脱水系统。

关键设备：三联箱（中和箱、反应箱、絮凝箱）、澄清器/斜板沉淀池、污泥脱水机（板框压滤机、离心脱水机）。

2.脱硫废水深度处理与零排放(ZLD)主流工艺

当前主流工艺是“预处理+膜浓缩+蒸发结晶”的组合技术路线。

第一步：预处理软化与澄清

目的：去除钙、镁、硅等结垢离子，为后续膜浓缩创造稳定条件。

工艺：

碳酸钠软化：投加Na₂CO₃，将水中的钙离子转化为碳酸钙沉淀（比石灰软化更彻底）。

氢氧化钠+镁剂除硅：调节pH并利用氢氧化镁吸附共沉淀去除硅。

管式微滤/超滤(TMF/UF)：替代传统澄清池，高效固液分离，产水浊度极低，是膜系统理想的保护单元。

关键设备：软化反应器、管式微滤/超滤系统、加药设备。

第二步：膜浓缩减量

目的：将预处理后的废水体积大幅缩减（减量90%以上），降低蒸发结晶段的负荷和能耗。

主流工艺：

特种高压反渗透(HPRO/DTRO)：采用抗污染、耐高压的反渗透膜，可耐受更高盐分和操作压力，将废水浓缩至8-12万mg/LTDS。

电驱动膜技术（电渗析ED/选择性电渗析SED）：利用电场驱动离子定向迁移，选择性分离一价盐与二价盐，浓缩极限高，能耗相对较低。

正渗透(FO)：利用汲取液的渗透压差驱动水分子透过膜，浓缩能力强，膜污染倾向低，但需要回收汲取液（通常是盐溶液）。

关键设备：高压膜柱/堆器、膜壳、高压泵、能量回收装置（ERD）、电渗析膜堆、电源、正渗透膜组件、汲取液回收系统。

第三步：蒸发结晶（末端固化）

目的：将高浓盐水中的溶解性固体转化为固态结晶盐（通常为氯化钠和硫酸钠的混盐或分质盐），实现液态零排放。

核心工艺

热力蒸发：

多效蒸发(MED)：将多个蒸发器串联，利用前一效产生的二次蒸汽作为后一效的热源，效率高，但温差要求高。

机械蒸汽再压缩(jyue)：目前最主流、最节能的技术。通过机械压缩机将蒸发器产生的二次蒸汽压缩升温，再作为本效的热源，仅需少量启动蒸汽和电能驱动压缩机，能效比极高。

结晶：蒸发至过饱和后，进入结晶器，通过控制条件使盐分以晶体形式析出，经离心机分离、干燥后得到固体盐。

关键设备：jyue蒸发器（含降膜/强制循环换热器、蒸汽压缩机、气液分离器）、结晶器、离心机、干燥机、冷凝水回收系统。

三、其他废水的典型处理工艺

含煤废水：“沉淀+过滤”。经煤水沉淀池初步沉淀后，进入“高效澄清器+多介质过滤器”或“超磁分离”系统，清水回用于冲洗。

化学再生废水：设置中和池，将酸碱废水混合自中和，或辅加酸碱调节，达标后排入常规下水或回用。

循环冷却水排污水：可作为脱硫工艺水、输煤冲洗补水等，或与其它废水混合后进入零排放系统。

生活污水：采用成熟的生化处理，如A/O（缺氧/好氧）或MBR（膜生物反应器）工艺，出水可用于绿化或循环冷却水补充。

四、系统集成与趋势

现代大型燃煤电厂倾向于建设全厂废水零排放集成系统：

1.水量平衡与优化：将各股废水（冷却塔排污水、RO浓水、预处理后脱硫废水等）根据水质进行合理混合与分配，以最小化处理成本。

2.分盐与资源化：通过纳滤（NF）或选择性电渗析将氯化钠与硫酸钠分离，在蒸发结晶段产出具有潜在工业价值的白钠盐（NaCl）和芒硝（Na₂SO₄），而非杂盐，实现“零排放”到“资源化”的升级。

3.智能化控制：采用先进的控制系统和在线水质仪表，实现加药精准化、运行自动化、故障预警化，确保复杂系统的稳定运行。

燃煤电厂排污水处理，特别是零排放系统，是一个涉及化学、化工、机械、自动化等多学科的复杂工程。其技术路线可概括为：分类收集→预处理软化→膜法高效浓缩减量→热法蒸发结晶固化

设备选择上，管式微滤、高压/特种反渗透、电渗析、jyue蒸发结晶器已成为核心设备。未来发展趋势是进一步提高系统能效、降低运行成本、提升结晶盐的纯度与资源化价值，并通过智慧水务管理实现全厂水系统的协同优化。