?? 燃煤電廠節水治污方法
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        燃煤電廠節水治污方法

         

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          引言

          長期以來,燃煤電廠在節水減排方面做了大量的工作,采取了多種措施,取得了重大進展。但是,由于受到傳統理論、理念的影響和不適宜標準的限制,廢水依然排放,水環境依然受到污染。怎么辦?惟有原始創新、顛覆性創新,實行廢水用作循環水零排放技術,才能從根本上改變現狀,才能給人民群眾交上一份滿意的答卷。

          一、燃煤電廠節水治污工作形勢嚴峻

          《國務院關于實施最嚴格水資源管理制度的意見》(國發2013.3號)指出:“水是生命之源,生產之要,生態之基,人多水少,水資源時空分布不均是我國的基本國情和水情。當前我國水資源面臨的形勢十分嚴峻,水資源短缺,水污染嚴重,水生態環境惡化等問題日益突出,已成為制約經濟社會可持續發展的主要瓶頸”。國務院(2015.17號)發布的《水污染防治行動計劃》進一步指出:“我國正處于新型工業化、信息化、城鎮化和農業現代化發展階段,水污染防治任務繁重艱巨。并要求各地區、各部門以抓鐵有痕、踏石留印的精神,依法依規狠抓落實,確保全國水污染治理與保護目標如期實現,為實現‘兩個一百年’奮斗目標和中華民族偉大復興中國夢作出貢獻”。為貫徹這一系列指示精神,國家發改委、環保部、工信部、水利部和能源局等部門以及各大發電公司都下發了相應的文件,節水治污工作不僅提到了議事日程上,而且成為各級領導工作的重中之重。

          燃煤電廠是耗水大戶,特別是濕冷機組的循環冷卻水系統的用水量和排水量十分驚人。以180萬千瓦裝機容量的發電廠而言,每天排放的高鹽濃水、脫硫廢液、生活污水、含油廢水及循環水排污水等約3000m3,平均每萬千瓦的日排污量為16.7m³。我國燃煤發電機組總裝機容量為9.9億千瓦,其中濕冷機組占72.2%,為7.15億千瓦,按每萬千瓦每天排污16.7m³計,全國濕冷機組每日排污量為1191667m³,一年的排污量為4.35億m³。如此巨大的數據,水資源能不緊張嗎?水環境能不污染嗎?億萬人民群眾的生活用水怎樣保證?所以,燃煤電廠的節水治污工作形勢非常嚴峻,迫在眉睫,刻不容緩。

          二、已有的水處理技術破解不了現實難題

          當前,各燃煤電廠的循環冷卻水處理工作普遍按照循環水的用水標準進行補水,按照循環水的水質控制標準進行排污。為了適應補水標準和水質控制標準的要求,近些年來,衍生出了多種循環冷卻水處理技術。但是,無論哪種技術,都沒有達到循環水設備的百分之百不結垢和百分之百不腐蝕效果。不單如此,廢水的排放問題依然存在,或者說排放廢水量減少了,而污染物總量沒有變。比如:

          廢水經膜法處理后回用。循環水的排污水經預處理、生化處理、納濾或超濾、反滲透膜處理后,純水回用,濃水排放。這種方法的設備投資大,運行費用高,外排廢水量減少了,外排廢水的含鹽量更高了,污染物總量沒有變。國內有極少數企業采用了多效蒸發、結晶分離的工藝得到了廢水零排放。但是投資大,耗能高,運行成本高,企業不堪重負,基本上處于虧損狀態。

          補充水經石灰軟化處理。用石灰軟化補充水是一種多年的老技術,至今仍在使用。通過石灰軟化后的補充水,可以達到循環水的高濃縮倍率。但是,在實施過程中還要進行絮凝、澄清、過濾、加酸調節PH值等工藝的配合。這一技術的工作環境差,工藝條件復雜,仍然有外排廢水,循環水設備時常有結垢或腐蝕問題發生。

          補充水經弱酸樹脂降堿降硬處理。經弱酸樹脂軟化處理后的水與工業水混合作為循環水的補充水,可以較大提高循環水的濃縮倍率,節水效果好。但是,循環水仍有排污水,弱酸樹脂再生時的酸性廢水含鹽量高,仍然污染環境。

          循環水用硫酸中和堿度處理。為了防止高倍率引起的循環水設備結垢問題,在普遍投加阻垢緩蝕劑的同時,用硫酸調節循環水的PH值和堿度。此方法較上述三種方法處理工藝簡單,處理成本最低。但頻繁的結垢和腐蝕問題導致系統運行不正常,并產生大量的排污水。

          復合高效阻垢緩蝕劑處理。是一種普遍采用的循環水處理方法,大多數的燃煤發電企業單獨采用,有少數企業配以加酸、或石灰軟化、或弱酸樹脂軟化、或膜處理廢水等方法。但是無論哪種方法,都存在廢水排放問題。即使有的企業把廢水用作沖灰水,同樣存在灰場灰水溢流到水環境,或污染水體、或高鹽水滲透到地層中造成地下水污染。

          燃煤電廠的外排廢水由來已久,司空見慣。雖然采取了多種節水減排措施,但終不能解決廢水外排問題,終不能解決水生態環境惡化問題。至此,黨和政府在企盼,企業和大眾在企盼,企盼水處理領域有創新技術問世,企盼所有企業實現廢水零排放,企盼水環境不再污染。

          三、廢水用作循環水零排放技術的問世

          目前,在節水治污領域中,政府層面已經出臺了許多相關政策與法規,而技術層面幾乎到了“山窮水盡疑無路”的窘境。雖然有專門機構推出了多效蒸發、結晶分離的廢水零排放技術,可并非雪中送炭,迎合者甚少。更何況采用了多效蒸發、結晶分離技術的企業大多出現嚴重虧損,其中有多家企業的設施閑置,另尋其它省錢的技術。

          正當人們在為節水治污技術一籌莫展的時候,邯鄲市奧博水處理有限公司推出了醞釀已久的“廢水用作循環水零排放技術”。這一技術已經獲得了三項國家發明專利授權(專利號:ZL200910073943.6、ZL201110368302.0、ZL201310605643.4)。該專利技術的推廣和運用,顛覆了傳統的循環水處理理念和方法,突破了循環水水質控制標準和多項廢水回用水標準的限制,取得了循環水設備百分之百不結垢、不腐蝕和節約用水的效果,這無疑是水處理領域的一場革命。推廣和實施這一技術,將成為落實“水十條”的重大技術支撐,水污染或將成為歷史,畫上句號。

          經調查了解,目前已經試用和運用廢水用作循環水零排放技術的企業已達35家,其中有煤化、石化、冶金、制藥、熱電等多個行業的企業。這些企業的廢水不盡相同,但在采用廢水用作循環水零排放技術后,省掉了廢水生化處理費用、省去了廢水排放費用、省去了新鮮水費用、省去了設備檢修或更新費用。最重要的是循環水設備實現了百分之百不結垢不腐蝕,提高了設備利用率,提高了勞動生產率,提高了產品產量和質量,延長了設備壽命等,可謂是一項低費用投入,換來了多項收益。經測算,每消耗掉一噸廢水的費用僅4.00元左右。廢水用作循環水零排放技術有三項創新理念:

          其一,循環水系統是廢水深度處理的最佳設施。循環水系統的固有設施具備了廢水深度處理所需的好氧、厭氧、缺氧、熱解、催化等條件,廢水中的COD、BOD、氨氮、酚、氰等有毒有害物質均可以在循環水無限循環過程中得到徹底的降解。比如:剩余氨水做為循環水補充水,經過降溫除油后直接補入循環水泵的入口處水面以下,在進入換熱器后,循環水溫度的升高造成水中溶解氧含量降低,逃逸出的氧與氨氮結合形成硝酸根和亞硝酸根,與硫化氫結合形成了硫酸根和亞硫酸根。循環水中碳酸鹽轉化成硝酸鹽和硫酸鹽,擴大了硬度在循環水中的溶解度。所以,雖然剩余氨水堿度高、PH值高、而且味道很大,但作為循環水補充水時,循環水不僅沒有味道,而且堿度降低了,PH值也降到了8.0以下,根本不會發生結垢問題。

          其二,廢水是循環水的最佳水源。這是因為廢水中含有微量重金屬離子,重金屬離子又是高價陽離子,可在藥劑絡合作用下成為循環水設備的預膜劑。重金屬離子膜可抵御高CI-、高SO42-、溶解氧的腐蝕,因而循環水用廢水零排放時,設備不會出現腐蝕問題。在零排放情況下,循環水中超飽和的結垢物質必然要析出成垢,但是在多功能阻垢緩蝕劑的作用下,結晶析出的物質會改變晶體形態,成為不規則的水渣,因而循環水系統不會結垢。與此同時,循環水高CI-抑制了菌藻瘋長,氯化鈣的超飽和析出成為循環水的凈水劑等。

          其三,循環水水質不按標準控制,效果會更好。循環水的用水標準和循環水水質控制標準有十多項,控制的目的是為了保證循環水系統不結垢不腐蝕。但是,幾十年的生產實踐卻證明了按照這些標準控制,不僅沒有節水,而且又結垢又腐蝕。比如:控制循環水的PH值,就是加硫酸,硫酸根與水泥結合形成了水合硫酸鈣,引起了水泥構件腐蝕、沙化。腐蝕產物堆積于換熱器管內,形成軟垢。再比如:硫酸與碳鋼管道結合,形成硫酸鐵、硫酸亞鐵,在水中溶解氧的作用下,形成三氧化二鐵和四氧化三鐵,使換熱器生成銹垢銹瘤,影響換熱效果。除了調PH值外,其它控制指標如:CI-、SO42-、濁度、硬度、電導、SiO2、Fe2+、油含量等都是小于號,也就是說達到了所規定的指標就是排污。所以,這就造成了水資源的極大浪費和水環境的污染。相反,循環水不控制PH值,就用不著加硫酸,就不會引起系統腐蝕,也不會造成PH值升高而結垢。因為藥劑將Ca2+、Mg2+螯合后,HCO3-就是多余的不穩定的離子,在換熱器受熱后,兩個HCO3-就轉化成一個CO2、一個H2O、一個CO3-。再比如:因循環水CI-含量低,相對應的陽離子含量也低,陽離子含量低意味著重金屬離子含量低,所以在沒有微量重金屬離子作預膜劑的情況下,循環水系統設備怎么能不腐蝕呢?

          截至目前,已經研發成功的廢水用作循環水零排放技術中,剩余氨水、蒸氨廢水、生化廢水、脫硫廢液、酸堿再生廢水、反滲透濃水、納濾或超濾濃水、煤氣洗滌水、電脫鹽濃水、酸性凈化水、生物制藥廢水、合成制藥廢水、城市中水、生活污水等,均可作為循環水的補充水,在零排放情況下實現循環水設備百分之百不結垢不腐蝕。

          焦化廢水、生物制藥廢水均是難降解難處理的有機廢水。比較而言,電廠的廢水是易處理的廢水。所以,燃煤電廠的外排廢水全部用作循環水補充水,做到零排放,是非常簡單的事情。

          四、廢水用作循環水零排放需好事多磨

          廢水用作循環水零排放技術推廣近三年來,遇到過許多挫折,但是因為采取相應的措施加以補救,從而保證了這一技術的順利推廣和應用。

          邯鄲一家大型鋼鐵企業的焦化廠,年生產規模為206萬噸。長期以來,循環水補充冶金中水,循環水濃縮倍率控制在1.5-1.7。其處理效果是:每年對換熱器進行一次清洗,三年更換一遍換熱管。當采用焦化廢水用作循環水系統零排放技術后,循環水CI-達到8000-12000mg/L,運行一個半月后,循環水上水管道脫落的銹瘤碎片對換熱器造成堵塞。又運行了三個月后,回水管脫落的銹瘤碎片堵塞了冷卻塔填料。如果原來的循環水系統沒有嚴重腐蝕問題,就不會出現銹瘤碎片堵塞換熱器和冷卻塔填料問題。解決此類問題,目前還未有良策,所能采取的措施是降低藥量,讓銹瘤銹斑緩慢脫落。

          山東淄博有一家石化企業,循環冷卻水系統結垢非常嚴重。當采用石化廢水用作循環水零排放技術后,上層填料中的垢疏松后,跌落到下層填料中發生了堵塞,支撐填料的是塑料支架,不堪重負時折斷,造成冷卻塔填料大面積坍塌。如果填料中的垢不嚴重,或者支撐架是角鐵或槽鋼,就不會發生填料坍塌問題。解決此類問題,目前唯一的手段是降低藥量,讓老垢慢慢溶化和分解。

          山東東營一家石化企業采用廢水用作循環水零排放技術后,水中的含鹽量和濁度很高。由于冷卻塔沒有安裝百葉窗,刮大風時,循環水被吹出水池外,造成周圍地面和設施表面很臟。該企業的冷卻塔軸流風機功率大,又不能調小風量,冷卻水噴頭上方又無節水器或收水器,致使飛濺水吹出冷卻塔,使廠區一片白茫茫。解決這些問題的措施有三項:一是循環水冷卻塔裝百葉窗;二是冷卻塔噴頭上方裝節水器;三是排一部分循環水到污水廠,投加藥劑降濁后再返回循環水系統。

          河北唐山一家焦化企業的余熱電廠有一臺不銹鋼蝶片式換熱器,蝶片的表面壓制了花紋。當循環水的CI-達到10000mg/L時,換熱器出現了穿孔問題。原因是蝶片式換熱器材質有裂紋所致。這是因為CI-半徑小,易在裂紋中聚集,當聚集到一定程度后,共同發力,造成穿孔。目前,解決這一問題的措施有三項:一是增加多功能阻垢緩蝕劑中鋅離子的含量,抑制空蝕;二是在循環水中補入反滲透濃水或其它循環水系統的排污水,促使氯化鈣的超飽和析出與沉淀,從而降低循環水CI-含量;三是廢水補充量不足時,需要補充新鮮水,將新鮮水先經過蝶片式換熱器后再流入循環水系統作補水。這三種方法均可抑制不銹鋼蝶片式換熱器的穿孔問題。

          寧夏銀川一制藥企業的2×25MW自備發電機組系統結垢非常嚴重,在采用生物制藥廢水作循環水系統零排放期間,更換冷卻塔填料造成換熱器結垢更加嚴重。究其原因是:在不停機狀態下更換冷卻塔填料,填料中的垢渣大量脫落到循環水池中,垢渣的比表面積大,與循環水中的多功能阻垢緩蝕劑發生反應后,就造成了進入換熱器的循環水中藥量減少,甚至缺失,因而造成換熱器結新垢。解決這一問題的措施是:一是增加多功能阻垢緩蝕劑的日用量,逐步將換熱器和填料中的垢溶解掉;二是運行中盡可能不更換填料,如非更換不可的,要成倍地增加多功能阻垢緩蝕劑日用量。

          上述五個方面出現的問題,是原來運行中出現了問題,沒有及時處理而留下的后患。通過采取相應的補救措施,可以保證廢水用作循環水零排放技術的安全運行。

          結束語

          綜上所述,節約有限的水資源和水污染防治工作已經到了攻堅階段,而當下的燃煤電廠又缺乏解決外排廢水的良方。奧博公司發明的廢水用作循環水零排放技術既然已經在煤化、石化、制藥、熱電企業取得成功運用,那么,在燃煤電廠也會取得成功運用。現在缺少的已經不是技術,而是傳統水處理理論、理念的更新,是廢水用作循環水零排放技術的大膽嘗試。相信廣大的燃煤企業在運用廢水作為循環水零排放技術后,不僅解決了循環水設備的結垢和腐蝕問題,更重要的是節約了有限的水資源,實現了廢水資源化利用及零排放,并且更有利于企業經濟效益的提高。(來源:谷騰環保網 作者:衛茂盛) 

         
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