說說廣東河源電廠廢水零排放工程關鍵技術

廣東河源電廠廢水零排放工程被業內稱為我國首例真正意義上的廢水零排放項目。廣東河源電廠緊鄰東江，東江是香港、深圳、惠州、河源等地唯一飲用水源，根據環評要求，河源電廠不能設置廢水排放口，廢水須零排放。面臨沒有退路的環保壓力，河源電廠進行了大量的國內外調研和總結，并進行了大量試驗研究與工程實施，真正實現了河源電廠廢水零排放。

燃煤電廠廢水包括經常性廢水和非經常性廢水。經常性廢水是指電廠日常生產過程中產生的廢水，一般包括凈化站產生的含泥廢水（以海水或城市中水為水源的，則為濃縮廢水）、鍋爐補給水系統產生的濃縮廢水或再生酸堿廢水、精處理裝置產生的再生酸堿廢水和反洗廢水、循環冷卻水系統產生的濃縮排污水、脫硫系統排放的脫硫廢水、輸煤系統與煤場產生的含煤廢水、主廠房產生的含油廢水與員工生活廢水等；非經常性廢水主要是機組大小修期間產生的廢水，如鍋爐酸洗廢水、空氣預熱器與脫硫GGH化學清洗廢水、機組啟動沖洗廢水等。

河源電廠廢水種類齊全，同時設置有循環冷卻水系統，冷卻塔濃縮排污水需要復用，較為典型。結合各類廢水特點和現有成熟的廢水處理工藝出水水質的保障情況，為實現廢水復用，建立了以“一水多用、梯級使用、循環利用”為架構的廢水零排放系統。 設備冷卻水與處理后的生活廢水、工業廢水等作為冷卻塔的補充水；冷卻塔的濃縮排污水作為脫硫系統的工藝補充水，經脫硫系統濃縮為脫硫廢水；脫硫廢水為全廠末端廢水，先經預處理將其中污泥分離，再蒸發結晶處理將鹽分分離，形成凝結水又回到冷卻塔，如此構成“一水多用、梯級使用、循環利用”的廢水零排放系統。

① 循環冷卻水極限濃縮倍率技術開發

根據水量平衡要求，循環冷卻系統濃縮排污水量須控制范圍為80～90m3/h，據此計算濃縮倍率則在10左右。為解決該問題，需進行高濃縮倍率模擬試驗，尋找合適的藥劑，控制循環水水質指標，避免結垢與腐蝕產生。據相關研究，在合理選用藥品、控制循環水濁度的情況下，加藥濃度達到一定值后，河源電廠循環冷卻水系統在10.5以內的濃縮倍率（以氯離子或堿度計）工況下，其腐蝕與結垢趨勢可控。

在河源電廠循環冷卻水處理系統中，設置循環冷卻系統旁流過濾裝置，保證循環水水質濁度滿足要求；旁路過濾器容量的大小取決于冷卻塔補水水質和冷卻塔周圍空氣質量；旁流過濾器反洗廢水主要污染物為懸浮物，其鹽含量同循環水水質，進入電廠工業廢水處理系統處理。循環水系統添加阻垢劑、緩蝕劑與殺菌劑，在日常生產中對藥品濃度與水質指標跟蹤監測，藥品濃度不能低于模擬試驗值，水質指標嚴格控制在設定范圍內。若循環水鹽度或硬度或硅含量或氯離子含量接近設定值，則排出部分循環水至復用水池，并及時補充新鮮水，確保循環水系統不結垢、不腐蝕。

② 末端脫硫廢水蒸發結晶處理系統開發

為保證安全運行，石灰石-石膏濕法脫硫系統在運行中需定期排放一定量的廢水，即脫硫廢水。脫硫廢水為全廠的末端廢水，其pH為5～6，鹽含量高達25000～55000mg/L，含有Cl^-、懸浮物、過飽和的亞硫酸鹽、硫酸鹽與重金屬等，該廢水易結垢，腐蝕性強性。采用常規工藝處理后，可實現達標排放，但因處理后的廢水硬度高、Cl^-未減少，腐蝕性強，不能實現復用，處理后一般外排或用于粉煤灰調濕。國內外還沒有脫硫廢水回用于前端設備的先例。 要實現脫硫廢水的復用，關鍵是要將廢水中的氯離子和硬度去除，避免復用設備發生腐蝕與結垢。河源電廠率先開發的“二級預處理+多效蒸發結晶”脫硫廢水處理工藝，成功將廢水中的污泥與鹽分進行了分離，處理后的水質接近蒸餾水，回用于冷卻塔，全過程中沒有任何廢水排放。 處理工藝機理如下：設置廢水緩沖池，并曝氣處理，使得水質均勻，為后續設備穩定處理創造條件。在一級反應器中投加石灰乳，使廢水pH值提升至10.0以上，Fe³⁺、Mg²⁺、Zn⁺、Cu²⁺、Ni⁺、Cr³⁺等重金屬離子形成難溶氫氧化物而沉淀；石灰乳中的Ca²⁺同廢水中的F^-離子反應生成難容的CaF₂；在一級反應器還添加絮凝劑，使廢水中細小而分散的顆粒和膠體物質在一級澄清器內凝聚成大顆粒物；同時添加助凝劑使得細小的絮凝物變大，形成更容易沉積的絮狀物。廢水中的重金屬、懸浮物等在一級澄清器內濃縮，經脫水處理后變成污泥外排。

廢水從反應器出來后，進入中間水箱，Hg²⁺、Pb²⁺、Ca²⁺離子仍在廢水水中。增設二級反應器，添加有機硫和軟化劑，并適當調整PH值，Hg²⁺、Pb²⁺同有機硫（TMT-15）反應生成難溶的硫化物沉淀，Ca²⁺同軟化劑發生反應而被去除，經絮凝澄清后進入蒸發結晶系統前清水箱。軟化后的廢水進入蒸發結晶系統基本不發生結垢。

采取四效蒸發結晶系統。動力蒸汽取自輔助蒸汽，對一效蒸發器進行加熱，動力蒸汽冷凝后回用；廢水經一效蒸發器蒸發濃縮，其形成的二次蒸汽(紅色線條，下同)作為二效蒸發器的熱源；濃縮后的廢水（黃色箭頭，下同）進入二效蒸發器進一步濃縮，其形成的二次蒸汽又作為三效蒸發器的熱源；如此類推，濃縮廢水進入四效蒸發器后最后一次濃縮并結晶，經脫水將結晶鹽提出。四效蒸發器出來的蒸汽最后進入凝汽器冷凝成水（綠色箭頭），該水即為脫鹽后的蒸餾水，水質很好，回用于冷卻塔。 為節約能耗，從各效蒸發器抽取部分二次蒸汽用于廢水的預熱。投運后數據表明，每噸廢水的蒸汽能耗為0.28噸。

③ 廢水污泥與結晶鹽綜合利用

若分離后的廢水污泥與結晶鹽不經妥善處理，遇水后仍會返回環境產生二次污染。為避免二次污染，實現廢水污泥與結晶鹽資源化綜合利用是最佳方案。 污泥制磚試驗，試驗結果表明水泥、石灰等固化料與污泥按一定比例的情況下，污泥磚強度滿足使用要求，達到國家行業標準；并經浸出試驗，無重金屬析出，滿足環保要求。因污泥鹽分含量高，污泥磚僅用于圍墻、公園路面等建設用磚，不能用作房屋建筑材料。 為提取高純度的結晶鹽，充分利用各種鹽分特性，提高結晶鹽中NaCl含量，提出的結晶鹽滿足二級工業鹽標準（GB/T5462-2003），作為原料用于印染等行業。