廢水如何實(shí)現(xiàn)“零排放”一直是讓燃煤發(fā)電廠頭疼的問題。而國電漢川電廠通過引入北京朗新明環(huán)保科技有限公司(下稱“朗新明”)的“預(yù)處理軟化+膜分鹽+膜濃縮減量+蒸發(fā)結(jié)晶”技術(shù)，成功解決了這一難題，實(shí)現(xiàn)了廢水的“零排放”和環(huán)保綜合利用，讓企業(yè)的環(huán)保工作邁上了新臺(tái)階。朗新明公司的技術(shù)與現(xiàn)有的技術(shù)有何不同?在廢水處理方面有哪些優(yōu)勢(shì)?技術(shù)將為燃煤電廠廢水處理產(chǎn)生怎樣的影響?帶著這些問題，記者來到國電漢川電廠進(jìn)行了實(shí)地走訪。

新技術(shù)助百萬機(jī)組廢水零排

在國電漢川電廠廢水零排放處理車間，朗新明相關(guān)技術(shù)人員告訴記者，由公司負(fù)責(zé)建設(shè)運(yùn)營的脫硫廢水零排放項(xiàng)目是漢川電廠6號(hào)百萬機(jī)組配套工程，用于處理1-6機(jī)組的脫硫廢水，實(shí)現(xiàn)全廠廢水零排放。該項(xiàng)目按處理規(guī)模為每小時(shí)36m3/h，廢水經(jīng)過深度處理后，形成了脫鹽淡水、優(yōu)于二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)鹽及石膏污泥，其中脫鹽淡水回用于鍋爐補(bǔ)給水，工業(yè)鹽對(duì)外銷售，石膏污泥放置脫硫石膏中外賣，真正實(shí)現(xiàn)了廢水、廢棄物的零排放，大量減少了電廠生產(chǎn)過程中對(duì)周圍環(huán)境的污染，是國家提倡的循環(huán)經(jīng)濟(jì)典范。

廢水零排放是指工業(yè)水經(jīng)過重復(fù)使用后，將最終的高含鹽量和高污染物的廢液進(jìn)行全部回收再利用，無任何廢液排出工廠。廢液中的鹽類和污染物經(jīng)過濃縮結(jié)晶以固體形式排出后回收用于化工原料或送垃圾處理廠填埋。

20世紀(jì)70年代，國外工業(yè)部門就開始研究燃煤電廠“零排放”應(yīng)用，經(jīng)過30多年的研究、設(shè)計(jì)，工藝已基本成熟。美國的R.D.Nixon電廠、Hayden電廠和德國易昂火電廠等成功實(shí)現(xiàn)廢水零排放，并取得了多年的成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。

燃煤電廠是我國工業(yè)用水的大戶，其用水量和排水量十分巨大，在工業(yè)用水中約40%用于燃煤電廠，燃煤電廠每年的排放量約占全國工業(yè)企業(yè)排放量的10%。我國對(duì)燃煤電廠廢水治理的研究起步較晚。但是隨著環(huán)境保護(hù)的法律和監(jiān)管越來越嚴(yán)格，燃煤電廠廢水零排放越來越多地被提及。

2006年頒布的《火力發(fā)電廠廢水治理設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》已明確指出，火電廠的脫硫廢水處理設(shè)施要單獨(dú)設(shè)置，優(yōu)先考慮處理回用，不設(shè)排放口，必須實(shí)現(xiàn)廢水零排放。2015年4月發(fā)布的《水污染行動(dòng)計(jì)劃》指出國家將強(qiáng)化對(duì)各類水污染的治理力度，全面控制污染物排放，燃煤電廠脫硫廢水因成分復(fù)雜、含有重金屬引起業(yè)界關(guān)注。同年12月印發(fā)的《全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》要求火電廠在緊盯降低大氣污染排放濃度的同時(shí)，也必須更加重視深度節(jié)水和廢水零排放工作。盡量減少電廠水耗和脫硫廢水排放量越來越頻繁地進(jìn)入了更多火電廠的視野。2016年11月出臺(tái)的《控制污染物排放許可制實(shí)施方案》更是明確指出率先對(duì)火電、造紙行業(yè)企業(yè)核發(fā)排污許可證。同月，國務(wù)院發(fā)布了《“十三五”生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》，文中指出電力、造紙、印染等高耗水行業(yè)應(yīng)大幅降低污染物排放強(qiáng)度，達(dá)到先進(jìn)定額標(biāo)準(zhǔn)。2017年1月11日，環(huán)保部又印發(fā)了《火電廠污染防治技術(shù)政策》。從近兩年政府部門密集發(fā)布的環(huán)保政策表明，黨中央、國務(wù)院高度重視生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作，火力發(fā)電廠作為耗水大戶在水資源約束與排放限制方面的壓力陡然上升，加快落實(shí)深度節(jié)水和廢污水零排放已成為必然選擇。

近年來，隨著環(huán)保技術(shù)的不斷進(jìn)步以及環(huán)保理念的革新，一些走在環(huán)保前列的燃煤電廠開始超前布局、合理規(guī)劃，不惜在環(huán)保上投入大量資金，但即便如此，目前國內(nèi)真正實(shí)現(xiàn)廢水“零排放”的燃煤電廠仍然屈指可數(shù)。

究其緣由，一方面，由于脫硫廢水水質(zhì)具有濁度大、硬度高、重金屬含量高、氯離子含量超高、易結(jié)垢、易腐蝕等特點(diǎn)，處理難度大;另一方面，市面上普遍采用的脫硫廢水治理技術(shù)在可靠性、經(jīng)濟(jì)性方面表現(xiàn)的不盡人意。如，此前大多數(shù)電廠采用的三聯(lián)箱技術(shù)，雖然該技術(shù)工藝簡單，投資造價(jià)較低，但無法滿足全廠廢水零排放的環(huán)保要求。少數(shù)電廠采用的獨(dú)立熱源蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)，雖可做到廢水零排放，但卻因?yàn)榧夹g(shù)工藝相對(duì)復(fù)雜、運(yùn)行穩(wěn)定性差、投資大、運(yùn)行費(fèi)用高，而鮮被市場(chǎng)接受。

“作為國內(nèi)電力環(huán)保技術(shù)的領(lǐng)頭羊，經(jīng)過十幾年的技術(shù)沉淀，我們有能力推出更超前的環(huán)保技術(shù)，來幫助這些對(duì)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)提出更高要求的燃煤電廠。”朗新明公司南京分公司研發(fā)部經(jīng)理徐峰告訴本報(bào)記者。在此背景下，朗新明公司對(duì)當(dāng)前環(huán)保形勢(shì)進(jìn)行了前瞻性分析，并結(jié)合多年的工程實(shí)踐，成功開發(fā)出了技術(shù)上更為先進(jìn)、成本上更為經(jīng)濟(jì)的“預(yù)處理軟化+膜分鹽+膜濃縮減量+蒸發(fā)結(jié)晶”技術(shù)。采用該技術(shù)，能夠幫助燃煤電廠實(shí)現(xiàn)廢水零排放。

技術(shù)可靠 經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)

脫硫廢水是火電廠廢水排放的終端，能否處理好脫硫廢水已成為燃煤電廠能否實(shí)現(xiàn)廢水零排放的關(guān)鍵制約因素。

在徐峰看來，脫硫廢水之所以難以處理，主要是因其在水質(zhì)和水量方面存在以下幾個(gè)問題：水質(zhì)上，受煤種、脫硫島用水水質(zhì)、排放周期等因素的影響，不同地區(qū)電廠的差別很大，同一電廠因排放時(shí)段不固定，差別也很大;同時(shí)廢水的硬度和氯離子含量都非常高，極易造成處理系統(tǒng)結(jié)垢和腐蝕。水量上，脫硫廢水為間斷排放，易造成水量波動(dòng)較大。

針對(duì)脫硫廢水處理的難點(diǎn)，朗新明公司投入了大量的精力開展了技術(shù)調(diào)研和中試研究，積極穩(wěn)妥的采用了管式超濾膜、納濾膜、DTRO膜等新技術(shù)產(chǎn)品，開發(fā)出以全膜法為基礎(chǔ)的預(yù)處理軟化和膜濃縮減量工藝。該工藝適應(yīng)性強(qiáng)，預(yù)處理藥劑軟化能夠根據(jù)廢水水質(zhì)變化實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加藥調(diào)整，經(jīng)管式超濾膜過濾后極大的降低了廢水中的硬度，滿足了膜濃縮和蒸發(fā)裝置的進(jìn)水水質(zhì)要求。

據(jù)徐峰介紹，當(dāng)前，國內(nèi)火電廠脫硫廢水零排放技術(shù)仍處于研發(fā)和初步應(yīng)用階段，歸納起來主要有兩條工藝路線：

一條是以水處理方式實(shí)現(xiàn)零排放的工藝路線，即：“預(yù)處理軟化+膜濃縮減量+蒸發(fā)結(jié)晶”技術(shù)，該技術(shù)成熟可靠、運(yùn)行穩(wěn)定、已有幾例成功運(yùn)行案例且不對(duì)電廠發(fā)電生產(chǎn)造成任何影響。但是投資和運(yùn)行費(fèi)用較高，處理過程中易產(chǎn)生較多的固體廢棄物。

一條是以煙氣余熱方式實(shí)現(xiàn)零排放的工藝路線，即預(yù)處理+煙道噴霧干燥技術(shù)，該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是投資和運(yùn)行費(fèi)用較低，但是技術(shù)還未成形、廢水蒸發(fā)不完全易對(duì)煙道造成腐蝕和積灰堵塞、尚未有成功運(yùn)行案例且對(duì)電廠發(fā)電生產(chǎn)造成影響。

考慮到技術(shù)的成熟性以及避免對(duì)電廠生產(chǎn)造成影響，朗新明公司經(jīng)過全面評(píng)估決定采用以水處理的方式實(shí)現(xiàn)零排放。

以國電漢川1000MW超超臨界火力發(fā)電機(jī)組脫硫廢水零排放項(xiàng)目為例，項(xiàng)目整體方案按照三段設(shè)計(jì)：第一段為軟化預(yù)處理階段，核心技術(shù)為膜強(qiáng)化軟化(TUF)+納濾(SCNF);第二段為膜濃縮處理階段，核心技術(shù)為特殊流道反滲透(SCRO)+高壓反滲透(DTRO);第三段為蒸發(fā)結(jié)晶干燥階段(MVR)，主體工藝為最節(jié)能的MVR結(jié)晶器，最終產(chǎn)品為純度高于97.5%的袋裝氯化鈉，達(dá)到《GB/T5462-2003工業(yè)鹽》所規(guī)定的精制工業(yè)鹽二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

“真正意義上的零排放，真正意義上的低成本，是我們對(duì)于技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的深度理解。”徐峰說。據(jù)介紹，針對(duì)投資和運(yùn)行費(fèi)用高的問題，在項(xiàng)目中朗新明公司采取了兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，即：一是在國內(nèi)首次使用12MPa級(jí)DTRO膜技術(shù)對(duì)廢水進(jìn)行濃縮減量，該技術(shù)可將廢水的回收率提高至85%以上，大量降低了蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模;二是在國內(nèi)首次使用最為節(jié)能的機(jī)械蒸汽壓縮再循環(huán)(MVR)蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)對(duì)廢水進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶。通過上述兩項(xiàng)措施，漢川零排放項(xiàng)目與國內(nèi)同類型項(xiàng)目相比，其噸水投資和運(yùn)行費(fèi)用有較大幅度的降低。

針對(duì)廢水處理過程中固體廢棄物產(chǎn)生較多問題，朗新明公司采用分鹽技術(shù)，將廢水中主要成分氯化鈉進(jìn)行提純濃縮，并最終蒸發(fā)結(jié)晶獲得一級(jí)工業(yè)鹽，外銷至當(dāng)?shù)佧}化工企業(yè)，既大量減少了固廢量，又實(shí)現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

項(xiàng)目投運(yùn)后，運(yùn)行效果獲得國電漢川電廠方面的高度評(píng)價(jià)，“設(shè)備運(yùn)行后達(dá)到了沒有一滴污水排出廠區(qū)，不僅在技術(shù)上達(dá)到了廢水零排放的環(huán)保要求，同時(shí)，建設(shè)費(fèi)用、經(jīng)濟(jì)費(fèi)用等費(fèi)用都比其它技術(shù)路線低了很多。”漢川電廠副總工程師丁偉平告訴記者，“近5年之間，工業(yè)生產(chǎn)取水單價(jià)增幅已超過80%，北方部分地區(qū)的增幅已超過100%。很多火電廠水費(fèi)已占到發(fā)電運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用的27%以上，個(gè)別地區(qū)的水費(fèi)已超過發(fā)電運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用的30%。零排放的實(shí)施，可大量降低電廠的這塊費(fèi)用。”

市場(chǎng)前景廣闊

隨著資源約束與排放限值共同施壓，未來燃煤電廠將面臨更大的廢水治理壓力。

“零排放”技術(shù)既可以緩解水資源日益短缺的問題，又沒有廢水的外排可以避免污染環(huán)境，提高周圍的環(huán)境質(zhì)量。從經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和保護(hù)環(huán)境出發(fā)，實(shí)現(xiàn)燃煤電廠廢水“零排放”意義重大。

業(yè)內(nèi)人士指出，朗新明公司的脫硫廢水零排放采用的工藝技術(shù)先進(jìn)，噸水投資費(fèi)用和運(yùn)行成本均遠(yuǎn)低于現(xiàn)已運(yùn)行的同類工程，具有重大的示范推廣意義。

漢川電廠廢水“零排放”項(xiàng)目的成功實(shí)施表明，朗新明公司已全面掌握了電廠脫硫廢水零排放核心技術(shù)，其中“膜法分鹽+MVR蒸發(fā)結(jié)晶”組合工藝用于脫硫廢水提取高純度工業(yè)鹽達(dá)到國際先進(jìn)水平，這將為朗新明公司未來的電力廢水零排放市場(chǎng)開拓提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支持。

數(shù)據(jù)顯示，截至2014年底，全國火電裝機(jī)容量11億千瓦，其中，有90%以上是濕法脫硫市場(chǎng)。按照當(dāng)前的燃煤電廠廢水‘零排放’政策，目前投運(yùn)的以及新建的濕法脫硫設(shè)施產(chǎn)生的廢水都需要深度處理。脫硫廢水零排放市場(chǎng)空間巨大，據(jù)保守估計(jì)，可達(dá)1000億元以上。

“在‘零排放’要求下，燃煤電廠對(duì)節(jié)水的要求發(fā)生了很大變化。其中極其重要的，就是要求技術(shù)的可靠性、經(jīng)濟(jì)性更高。”丁偉平說，“而且，當(dāng)下燃煤電廠正承受著來自環(huán)保投資上升、發(fā)電利用小時(shí)數(shù)降低的雙重壓力，在企業(yè)降本增效需求巨大的背景下，對(duì)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性做考量顯得越發(fā)重要。”

據(jù)了解，國電漢川1000MW超超臨界火力發(fā)電機(jī)組脫硫廢水零排放項(xiàng)目的實(shí)施創(chuàng)下了六項(xiàng)國內(nèi)第一，其中工藝組合經(jīng)權(quán)威機(jī)構(gòu)查新，在國內(nèi)外尚屬首次。脫硫廢水經(jīng)深度處理后，產(chǎn)生的淡水回用鍋爐，高純度結(jié)晶鹽外賣至鹽化工企業(yè)，污泥送至石膏場(chǎng)，不但實(shí)現(xiàn)了真正意義的廢水零排放，而且還實(shí)現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)，每年可為電廠節(jié)水28萬噸，減少固廢近7000噸。同時(shí)，該項(xiàng)目的建設(shè)基本杜絕了電廠廢水排放對(duì)漢江水體的污染，保護(hù)了下游的生活供水水源，取得了良好的環(huán)保效益和社會(huì)效益。

“以發(fā)電機(jī)組年運(yùn)行5000小時(shí)計(jì)算，可年產(chǎn)脫鹽水17萬噸，工業(yè)鹽4150噸，石膏污泥4500噸，既節(jié)約了相當(dāng)數(shù)量的取水費(fèi)、廢水排污費(fèi)、固體廢棄物處置費(fèi)，又可通過銷售工業(yè)鹽和石膏取得一定的經(jīng)濟(jì)效益。”徐峰自豪地說。