脱硫浓盐水处理零排放蒸发结晶工艺方案整理.docx

1、脱硫浓盐水处理零排放蒸发结晶工艺方案整理电厂脱硫浓盐水处理系统零排放(蒸发结晶工艺)技 术 方 案北京首航艾启威节能技术股份有限公司陈双塔 第一章 公司简介首航节能拥有现代化的办公设施和花园式的生产基地，不断提高工作质量和产品质量。北京首航艾启威节能技术股份有限公司是一家深交所 A 股上市公司,专业从事电站空冷、光热发电、余热发电、零排放技术和装备的研发、设计、制造、销售、安装、调试、培训等一条龙服务及电站总承包业务的高新技术型企业。公司创建于2001年,总部位于北京市,生产基地位于天津市,拥有现代化的办公条件、花园式现代化工厂。配置了先进的生产、检测设备,如数控加工中心、机器人焊接、极端恒温

2、耐候实验室、确保产品优质、稳定。有行业规模最大、自动化程度最高的生产能力。 健全的组织机构：治理结构设置股东会、董事会和监事会。公司经营层设总经理、副总经理、总工程师和总会计师，下设市场营销部、技术研发部、电气控制部、制造部、工程部、质保部、财务部、物流部、人力资源部、审计部、企管部、技术管理部、总经理办公室和客户服务部等14个部门。完善的管理体系：公司从系统设计、设备制造、项目管理到售后服务，建立了一套科学、严谨的管理体系，严格执行质量、环境和职业健康安全管理标准的要求，通过“三标”一体化管理体系认证，对内是提高企业的管理平台，对外是提供优质产品和服务的保证。优秀的管理团队：公司拥有以教授级

3、高工、博士为首的大批懂经营、善管理、精设计、通施工的优秀人才；拥有熟练的设计、生产、管理团队；从总经理到项目总监，从项目经理到现场经理，从电气专工到控制专工，从冷调专工到热调专工，均有多年的电站工程安装调试管理经验，有能力保障项目顺利、安全、高效投产。 高效的合作机制：公司引进国际先进技术，本着“引进、吸收、消化、创新”的理念，走“产、学、研、用”相结合的发展路线。坚持引进“尖端技术”与“自主创新”相结合，实现用户不断更新的要求，推动企业持续发展。公司设立了技术研究所，与华北电力大学共同成立了研究中心，与国内多家科研院所建立了科研合作关系。投资兴建风洞实验室，不断开发高效传热片形及传热系统，取

4、得多项国家专利。多样的服务范围：公司专注于为电站、石化、冶金等行业提供节能技术的研发、设计、制造、安装及售前售后服务。工程的管理能力：公司组建了一支具有数十年电厂工程建设经验的工程管理团队，建立一套完整的质量管理体系和制度，从电站节能系统设计、设备生产、质量控制售后服务及技术咨询，都建立一整套的管理规范程序（包括：组织机构、工程项目执行流程、设备采购流程、施工组织编制和评审等），通过质量、环境和职业健康安全体系认证。公司的现场工程师们不仅有丰富的现场指导的实践经验，而且是经过筛选的工作能力强，技术水平高，有高度责任心，得到用户高度评价的现场工作人员。自主的创新能力：公司荣获中关村科技园区颁发的

5、“中关村高新技术企业”，同时荣获北京市科学技术委员会、北京市财政局、北京市国税、地税联合颁发的“高新技术企业”，荣获北京市科学技术委员会颁发的“北京市科技研究开发机构”，公司荣获北京市经信委认定为北京市企业技术中心。周到的售后服务：公司设有专门的技术及售后服务机构，履行售后服务的职责。售后服务机构主要负责收集客户反馈的信息、受理投诉等工作。公司追求完善的技术、售后服务，体现以人为本、和谐顺畅的服务宗旨，以品牌化经营，提高用户满意度为指导方向，建设具有首航特色的服务管理体系。为确保工作质量和企业信誉，同时也对项目和用户负责任，我们拓展了培训的范围，不仅对终端用户进行了使用及维修方面的培训，还对主

6、要部件的生产单位和项目安装单位进行了培训，使他们对手里的工作有一个全方位的认识，使他们知其然，而知其所以然。公司针对用户的培训，是由专业设计人员直接进行授课的，包涵了操作和维修的理论知识，以及实践操作，目的在于不断提高他们的综合工作能力，使他们一方面丰富了理论知识，另一方面也累积了大量的实战经验。广泛的客户群体：公司不断整合国内外资源，强强联合，优势互补，以满足用户需求为目标，凭借可靠的系统设计方案、高水平的凝汽器制造工艺、整体化的设备供应能力和全方位的服务，已成为国际电力市场上备受瞩目的设备供应商之一。公司日产3万吨级低温多效蒸馏法海水淡化中试装置出水仪式，于2013年5月28日上午举行，中

7、试装置运行正常，各项指标均达到或超过设计要求，出水仪式取得圆满成功。截至目前，公司已承揽超过150台空冷系统机组，其中包括4台1000MW机组、24台600MW机组、3台480MW机组、79台300MW机组及40台300MW以下机组，业绩涵盖了1000MW到50MW等大小机组空冷系统。用户覆盖大唐集团、大唐国际、华电集团、鲁能集团、神华集团、京能集团、宁电集团、华润电力、国投电力、国华电力、陕西省投、湖北宜化、中泰化学等国内知名企业在“三北”地区的各种气候及地貌条件投资的项目，总装机容量超过55000MW，并承接了行业第一台将“小汽机并入空冷岛”设计和总承包的任务，该项目已经顺利投入商业运行，

8、填补了行业的空白。结束语随着公司在深交所整体上市，公司将进一步强化企业管理水平，细化工程设计，优化制造工艺，强化服务意识，以良好的企业信誉为用户创造更高的价值，使公司的电站节能技术立足中国走向世界。公司将以服务节能环保为宗旨，以丰富的空冷配套经验为基础，以优质材料为保证，以有实战经验的专业人才为根本，为用户提供高性价比的产品和服务，致力于建设电站设备EMPC的领军企业，打造高起点、高品质的国际品牌。我们坚信，公司优越的设计、制造、安装、运行等技术能够为用户提供一个安全可靠、运行经济、节能环保的电站装备。近年来，公司大力进行热法海水淡化的研发和市场推广工作，但由于国家未出台海水淡化的补贴或其他优

9、惠政策，导致该行业发展缓慢。由于技术相通，公司决定将热法海水淡化技术扩展用于污水处理行业,以及工业零排放等领域。首航节能期待着为贵公司提供全方位的服务，盼望各位领导、专家莅临首航考察指导! 第二章 废水处理工艺设计 脱硫废水零排放现状概述水资源紧缺和水环境污染已成为制约我国社会经济持续发展的重要因素。据世界银行测算，近年来中国每年因干旱、缺水造成的损失约为350亿美元。其中城市、工业年缺水约60亿m3，每年直接造成工业产值损失约270亿美元。用水效率不高和用水严重浪费的现象普遍存在。我国的用水总量和美国相当，但GDP仅为美国的18。目前我国工业万元产值用水量约为130m3，是发达国家的5一lO

10、倍。低效率的用水导致大量的废污水排放，目前全国年废污水排放总量已达620亿mj，大部分未经处理直接排入江、河、湖、库，使我国江河流域普遍受到污染，且呈发展趋势。我国每年因水污染造成的经济损失占到GDP的15一30。节约用水、清洁生产，对于我国的经济的持续发展具有重要的战略意义。火力发电行业的用水量位列五个高用水行业(火力发电、纺织、造纸、钢铁和石油化工)之首，其用水量占全国工业用水总量的50以上。根据原国家经贸委主持制定的工业节水“十五”规划，到2005年，要求做到直流冷却取水量零增长，其它部分取水量年均下降33，单位发电量取水量下降到(扣除直流冷却水后)299 m3万千瓦时(折合发电耗水指标

11、为0833 m3(Gws)。由于我国的水资源空间分布和时间分布均极不均衡，水资源总量的8I集中分布于长江及其以南地区，全年60一80的降水量集中在汛期4个月，其结果是我国北方地区尤其是黄、淮、海三流域9省市的广大地区严重缺水。因此，在严重缺水地区的火电厂必然被要求按比全国平均水平更低的发电耗水指标控制用水量，部分电厂被要求做到废水“零排放”。废水零排放(Zero Liquid Discharge，简称ZLD)，是自1970年代以来首先由经济发达国家提出、研究和应用的，目前仍在不断进步着的一项综合性应用技术。ZLD一般是指工厂的用水除蒸发、风吹等自然损失以外，全部(通过各种处理)在厂内循环使用，

12、不向外排放任何废水，水循环系统中积累的盐类通过蒸发、结晶以固体形式排出。因为火电厂耗水量大，且有大量的余(废)热可供利用，因而ZLD的主要应用领域是火力发电厂。我国电力行业自“九五”(19952000)开始。在水资源紧缺和水污染形势的日益严重的形势迫使下开始投入力量进行ZLD的试验研究，并开始在火电厂中实际应用。到目前为止，已有十余家火电厂实施了不同方式的ZLD，基本上都是以处理和回用循环水排水为主要内容。从已经投入运行的ZLD系统的运行效果来看均能取得较好的节水效果，有的电厂确能因此而做到不排放任何废水。然而，和国际先进水平相比，我国现有的和在建的ZLD系统在设计合理性、运行稳定性、运行效果

13、等方面均存在较大的差距。同时也还存在一些有待改进的问题。目前火电厂的高含盐废水主要有树脂再生酸、碱废水和脱硫废水，最常用的做法是将高含盐废水用于灰库搅拌和煤场喷淋，但这又会影响灰渣的回用质量和煤场及输煤系统的喷淋运行。事实上该种回用方式并未从根本上解决高含盐废水的回用问题，只是转嫁给其他系统。广东某电厂采用“预处理+蒸发系统+结晶系统”废水零排放技术，不仅解决了废水外排的问题，同时蒸干系统的凝结水用作电厂工业用水，有效节约了淡水资源。 电厂脱硫废水特点及处理工艺概述 电厂脱硫废水处理工艺必须综合考虑如下污染物的去除效率和程度： 1）pH值； 2）浮物固体； 3）石膏过饱和度； 4）重金属和CO

14、D含量。 对于电厂脱硫废水，一般呈酸性（pH46），悬浮物在 900012700mg/L，一般含汞、铅、镍、锌等重金属以及砷、氟等非金属污染物。由于脱硫废水属弱酸性，故许多重金属离子有良好的溶解性。所以，脱硫废水的处理主要是以化学、机械方法分离重金属和其它可沉淀的物质，如氟化物、亚硫酸盐和硫酸盐。 国内现行的典型脱硫废水处理方法均是基于脱硫除尘废水的排放特征衍生而来，针对不同种类的污染物，其各自的去除机理如下： 1）酸碱度调节去除机理 先在废水中加入石灰乳或其它碱性化学试剂（如：NaOH等），将pH值调至67，为后续处理工艺环节创造良好的技术条件，同时在该环节可以有效去除氟化物（生成CaF2沉

15、淀）和部分重金属。然后加入石灰乳、有机硫和絮凝剂，将pH升至89，使重金属以氢氧化物和硫化物的形式沉淀。 2）汞、铜等重金属的去除 沉淀分离是一种常用的金属分离法，除活泼金属外，许多金属的氢氧化物的溶解度较小。故脱硫废水一般采用加入可溶性氢氧化物，如氢氧化钠（NaOH），产生氢氧化物沉淀来分离重金属离子。值得一提的是，由于在不同的pH值下，金属氢氧化物的溶度积相差较大，故反应时应严格控制其pH值。 在脱硫废水处理中，一般控制pH值之间，在这一范围内可使一些重金属，如铁、铜、铅、镍和铬生成氢氧化物沉淀。对于汞、铜等重金属，一般采用加入可溶性硫化物如硫化钠（Na2S），以产生Hg2S、CuS等沉淀

16、，这两种沉淀物质溶解度都很小，溶度积数量级在10-401050之间。 对于汞使用硫化钠，只要添加小于1mg/LS2-，就可对小于10g/L浓度的汞产生作用。为了改善重金属析出过程，制备一种能良好沉淀的泥浆，一般可使用三价铁盐如FeCl3及一般为阴离子态的絮凝剂。通过以上两级处理，即可使重金属达标排放。? 还有一些工艺，以Ca(OH)2代替NaOH，反应过程中同时产生CaF2、CaSO3、CaSO4沉淀物，以分离氟化物、亚硫酸盐、硫酸盐等盐类物质。采用Steinmullerj技术的波兰? RAFAKO公司认为，使用Ca(OH)2溶液，通过加絮凝剂、助凝剂还可沉淀CaCl2分离Cl-。另外，德国一

17、些公司，使用同样有选择作用的TMT（Trimercapto-trianzin）替代Na2S来沉淀汞，这种工艺相对操作简单。 随着环境保护工作的逐年加强，脱硫除尘废水的稳妥达标处理也日益得到高度关注，在消化、吸收和引进国外先进脱硫技术的基础上，结合国内电厂脱硫废水的实际情况：? 1）湿法脱硫废水的主要特征是呈现弱酸性，pH值低于；悬浮物高，但颗粒细小，主要成分为粉尘和脱硫产物（CaSO4和CaSO3）； 2）含有可溶性的氯化物和氟化物、硝酸盐等；还有Hg、Pb、Ni、As、Cd、Cr等重金属离子。 由此国内的处理技术基本基于如上废水的排放性质，采用物化法针对不同种类的污染物，分别创造合宜的理化反

18、应条件，使之予以彻底去除，基本分为如下几个主要反应步骤： 1）先行加入碱液，调整废水pH值，在调整酸碱度的同时，为后续处理工艺环节创造适宜的反应条件； 2）加入有机硫化物、絮凝剂和适量的助凝剂，通过机械搅拌创造合适的反应梯度使废水中的大部分重金属形成沉淀物并沉降下来； 3）通过投加的絮凝剂和适宜的反应条件，使得废水中的大部分悬浮物沉淀下来，通过澄清池（斜板沉淀池）予以去除； 4）加入絮凝剂使沉淀浓缩成为污泥，污泥被送至灰场堆放。废水的pH值和悬浮物达标后直接外排。? 综上所述，脱硫废水处理包括以下4个步骤： 1）废水中和 反应池由3个隔槽组成，每个隔槽充满后自流进入下个隔槽，在脱硫废水进入第1

19、隔槽的同时加入一定量的石灰浆液，通过不断搅拌，其pH值可从左右升至以上。 2）重金属沉淀 Ca（OH）2的加入不但升高了废水的pH值，而且使Fe3+、Zn2+、Cu2+、Ni2+、Cr3+等重金属离子生成氢氧化物沉淀。一般情况下3价重金属离子比2价离子更容易沉淀，当pH值达到时，大多数重金属离子均形成了难溶氢氧化物。同时石灰浆液中的Ca2+还能与废水中的部分F-反应，生成难溶的CaF2；与As3+络合生成Ca（AsO3）2等难溶物质。此时Pb2+、Hg2+仍以离子形态留在废水中，所以在第2隔槽中加入有机硫化物（TMT-15），使其与Pb2+、Hg2+反应形成难溶的硫化物沉积下来。 3）絮凝反应

20、 经前2步化学沉淀反应后，废水中还含有许多细小而分散的颗粒和胶体物质，所以在第3隔槽中加入一定比例的絮凝剂FeClSO4，使它们凝聚成大颗粒而沉积下来，在废水反应池的出口加入阳离子高分子聚合电解质作为助凝剂，来降低颗粒的表面张力，强化颗粒的长大过程，进一步促进氢氧化物和硫化物的沉淀，使细小的絮凝物慢慢变成更大、更容易沉积的絮状物，同时脱硫废水中的悬浮物也沉降下来。 4）浓缩/澄清 絮凝后的废水从反应池溢流进入装有搅拌器的澄清/浓缩池中，絮凝物沉积在底步并通过中立浓缩成污泥，上部则为净水。大部分污泥经污泥泵排到灰浆池，小部分污泥作为接触污泥返回废水反应池，提供沉淀所需的晶核。上部净水通过澄清/浓

21、缩池周边的溢流口自流到净水箱，净水箱设置了监测净水pH值和悬浮物的在线监测仪表，如果pH和悬浮物达到排水设计标准则通过净水泵外排，否则将其送回废水反应池继续处理，直到合格为止。尽管国内各电厂脱硫水质各异，但总体看来具有以下特点： 1）呈弱酸性； 2）重金属含量高； 3）矿化度高，氯离子高，加速了腐蚀速度；4）含有大量生垢离子，采出水中含有SO42-、 CO3- 、Ca2+、Mg2+、 Ba2+ 等易成垢离子； 5）悬浮物含量高、颗粒细小。 电厂脱硫废水回用处理工艺选择我公司设计项目和上述外排不同，主要着眼点在于资源化回用和零排放。要求和原则因此，我公司设计项目的处理工艺的确定，必须遵照以下要求

22、和原则：1）除设备例行检修，连续稳定运行；2）运行费用低；3）投资尽量低。4）实现废水处理零排放。方案遴选众所周知，脱盐(除硬)工艺主要有以下八种：1）化学沉淀+离子交换软化：技术成熟，广泛应用，只除硬不脱盐，不适合处理高盐污水；2）反渗透膜法脱盐：技术成熟，含油污水研究广泛；3）电渗析膜法脱盐：技术成熟，主要用于纯水制备；4）多效蒸发脱盐：技术成熟，依赖蒸汽热源；5）多级闪蒸脱盐：国内技术不成熟，依赖蒸汽热源；6）机械压缩蒸发脱盐：技术成熟，投资高；7）自然冷冻法脱盐：依赖气候；8）人工冷冻法脱盐：技术不成熟。综上所述，电厂脱硫废水可用的脱盐工艺有以下4种： 1）反渗透膜法； 2）电渗析膜法

23、； 3）多效蒸发；4）机械压缩蒸发。技术可行性分析下面分析上述四种脱盐工艺对本次EPC项目的可行性。1）双膜脱盐工艺：随着海水淡化技术的发展，以“超滤/微滤-反渗透”为核心的双膜脱盐技术在医药、食品、纺织、炼油化工等领域得到广泛应用。我公司采用双膜脱盐工艺进行了含油污水多项现场试验研究，见表3，最大规模产水量400-500m3/d。主要研究结论：（1）双膜脱盐工艺处理含油污水产出淡水水质可达到注汽锅炉用水要求；（2）双膜工艺抗冲击能力较差，对进膜水质要求高，处理要求非常严格；同时要定期清洗膜组件，以避免膜表面污染和结垢阻塞；（3）RO膜稳定运行3年的进膜水质要求： COD：40mg/L； 石油

24、类：L； 浊度：15； 悬浮物：30000不影响结晶10硬度，mg/L27200120120其他氟、汞、铅、铜、酚、胺、环烷酸、脂肪酸、SiO2等不影响结晶有机物分子量小，不含重金属、SiO2等根据多效MED浓缩结晶工艺的进水指标要求，我们对表1水质进行预处理试验，预处理工艺和结果见表2、表3，预处理运行费用和投资见表4。表1：原水模拟水质检测项目(BZ)mg/L阳离子Ca2+9009Mg2+1143阴离子Cl-26200检测项目(BZ)mg/L石油类300类似浓缩水5000COD3900表2：预处理工艺预处理工艺耗电量（度）药品，mg/L处理方式备注石灰乳300管道混合加石灰乳组合装置除硬剂

25、A15000管道混合加除硬剂A组合装置除硬剂B10000管道混合加除硬剂B组合装置沉降离心离心机自动缷料絮凝剂200管道混合加絮凝剂组合装置助凝剂5管道混合加助凝剂组合装置催化气浮电催化气浮二级电催化气浮器表3：预处理结果水质指标预处理前预处理后石油类，mg/L300COD，mg/L3900340浊度，NTU1005悬浮物，mg/L3000010硬度，mg/L27200110其他氟、汞、铅、铜、酚、胺、环烷酸、脂肪酸、SiO2等不影响浓缩结晶表4：预处理运行费用费用项目耗电量（度）电费，元药品，mg/L单价，元/吨药费，元石灰乳300400除硬剂A150004006除硬剂B1000012001

26、2沉降离心絮凝剂2002000助凝剂512000催化气浮合计 自动缷料式卧螺式离心机是依靠固液两相的密度差，在离心力的作用下，加快固相颗粒的沉降速度来实现固液分离的。图2所示为卧螺离心机结构简图。图2：自动缷料式卧螺式离心机转鼓前方设计有一个锥段，根据物料性质的不同，按照设定的速度高速旋转，物料在转鼓内壁以设计速度旋转，沿着转鼓壳体形成一同心液层，称为液环层。物料内所含的固体在离心力的作用下沉积到转鼓壁上，再通过螺旋的运转将干物料推出转鼓。转鼓的运转速度直接决定分离因数，而螺旋的速差则直接影响被输送到转鼓外的固体含水率。它对处理量、停留时间和固体排出都有直接影响。设备尺寸32001600110

27、0，重量大于4000kg，材料为316L。二级电催化气浮器由进水室、电极总成、电解室、气浮室、沉降室、自动刮渣器、直流电源、储渣室、出水室、配电控制柜等组成，电极为钛基贵金属涂层电极，各室材料为316L。电催化气浮器主要性能如下：1）多相催化氧化原理当阳极采用钛电极、石墨电极和其它化学修饰电极时，阳极将没有Fe2+产生，而阴极区则由于发生反应会产生大量的H2O2,从而使H2O2的浓度逐渐增大,增大的趋势随着反应时间的延长逐渐平缓。这主要是因为H2O2会被氧化分解为O2,或者被阳极氧化生成中间体HO2。阳极采用修饰电极体系的氧化性高于石墨电极，这主要是由电极材质本身的特性所造成的。修饰电极表面有缺陷位，可以强化电极附近H2O失去电子的反应,促进OH的生成。同时，修饰电极具有较高的析氧过电位，电解的电流效率较高。而石墨阳极使用过程中在其表面容易发生的析氧反应将造成电极的损耗，使外层碳原子生成CO和CO2，并且逐渐溶解，导致电极间距离增大，电流效率降低。2）电絮凝原理油和悬浮物在水中的存在形式主要有浮油（100m）、分散油（10100m）、乳化油（10m）、溶解油（m）、油固结合体（10m）和悬浮固体，电化学凝聚法除油和悬浮物的主要机制是