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全膜法水处理工艺在电厂节能减排以及脱硫废水零排放中的应用

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全膜法水处理工艺在电厂节能减排以及脱硫废水零排放中的应用

  基于“超滤(UF)→反渗透(RO)→EDI”的全膜法水处理工艺是将最先进的膜分离技术组合运用,应用于电厂锅炉补给水处理系统可以达到高效去除污染物以及深度脱盐的目的,满足后续工艺水质要求。但是全膜法不仅能实现在燃煤电厂节能减排,而且在脱硫废水零排放中也是广泛运用,今天小编给各位详细介绍下。

全膜法水处理工艺特点
  根据燃机机组参数、源水水质、厂址位置特点、环保等方面的因素,全膜法水处理系统按“超滤+一级反渗透+二级反渗透+电除盐”系统设计,系统出力按2×140 m3/h考虑。
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  超滤系统采用西门子Memcor的压力式超滤膜系统,单套系统采用96支超滤膜,产水流量180 m3/h。超滤膜为外压式超滤膜,由于外压式超滤膜的纳污空间是内压式超滤膜的4~5倍,所以外压式超滤膜能承受的进水悬浮物可允许比内压超滤膜高4~5倍,外压式超滤的抗污染性豪无疑问优于内压式超滤,对原水的适应性也更强。根据厂家推荐值,进水浊度要求在20 NTU以下。 
  由于EDI进水水质的要求,反渗透系统采用两级膜处理。一级反渗透膜组件采用DOW的BW30-400FR抗污染性膜元件,排列方式为一级二段,单位膜面积设计水通量23.47 L/(m2˙h) ,出力158m3/h。二级反渗透膜组件采用DOW的BW30-400膜元件,排列方式为一级二段,单位膜面积设计水通量26.8l L/(m2˙h),出力150m3/h。陶氏BW30-400系列膜元件对于进水要求如下:pH为2~11,最高运行温度45 ℃,最大运行压力41bar,最高允许污染指数5,余氯<0.1mg/L。反渗透膜分离技术利用压力驱动,可有效去除水中固体溶解物、有机物、胶体、微生物以及细菌等杂质,与前置超滤系统配套使用,具有工艺先进、操作简便、运行费用低、无污染、维护方便等优点。
  电除盐装置选用Ionpure CEDI的LX-45膜堆,共计28个膜堆,单套出力达140 m3/h。CEDI系统不需要加盐,不需要浓水循环,不需要单独极水排放,整套系统简单可靠;由于浓水和极水全部回用至一级反渗透前,水利用率可达100%,膜堆两进两出设计(淡水进/出,浓水进/出),系统最简单,运行维护简单。相对于加盐型膜堆,系统可以即开即用。
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循环水系统运行中存在问题:
1)循环冷却水补充水源采用自来水,成本较高,排污水量较大,排污导致水资源浪费,运行经济性差。
2)循环水系统原设计无底部排放口,导致实际运行中在循环水浓缩倍率超标时无法排污,只能通过水泵泵吸或者溢流的方式来控制,这种方式不仅费时费力耗能,而且无法准确控制浓缩倍率,系统存在结垢风险。 
3)随着《水污染防治行动计划》的实行,废水排放愈加严格,循环水进入雨水系统存在环保合规性问题。
4)循环水经过凝汽器冷却后,回水温度达到35 ℃左右,温水排放导致能量消耗。 
  由于循环水系统存在上述问题,迫切需要一种兼顾安全性、经济性和合规性的运行方式来实施循环水回用。
全膜法处理系统运行状况:
  机组运行期间每日回用约500 m3循环水。项目实施后超滤系统运行正常,产水浊度0.045~0.091 NTU,进出口压差89~93 kPa,压差上升了约40kPa,上限为150 kPa,产水浊度合格。反渗透系统一段压差149~161 kPa,二段压差89~93kPa,压差正常;产水电导9.1~10.2 μS/cm,脱盐率及产水量均正常。 
  系统出水水质为:锅炉补给水电导率0.18 μS/cm,钠离子1~2 μg/L,硅酸根10 μg/L左右。 
  2017年循环水指标年报表表明,循环水回用项目实施后,不影响全膜法水处理系统运行及出水水质。循环水浊度全年平均值从2016年的6.7 NTU降低到2017年的3.8 NTU,其它指标均有所下降,全年超标次数大幅度下降。
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循环水回用项目效果评估:
1)机组运行时,每日回用循环水500m3,基本上可完全通过回用循环冷却水把浓缩倍率控制在6倍以内,有效的避免凝汽器结垢,减少公司自来水用量,且规避了循环冷水系统排污水进入雨水系统的环保风险。 
2)从2017年3月开始,机组运行日历天数130 d,减少循环水排污量65 000 m3,按自来水水费4.8元/m3计,全年节约自来水费292500元。 
3)如冬季运行机组运行,通过循环水回用加热锅炉补给水处理系统,可不投用原水蒸汽加热系统,每日可节约蒸汽10 t。
4)循环水回用后,起到旁流过滤的作用,可以降低循环水浊度,减少凝汽器的污堵,降低凝汽器清洗频率。 
5、由于循环水采用氧化性杀菌处理,回用循环水后可保证膜系统安全的同时更好地控制全膜法处理系统的微生物污染。 
  随着社会的发展,火电企业面临着日益严峻的环保形势,尤其天然气发电企业,普遍存在占地面积小和无煤场等原因,无法具备传统燃煤火电企业的废水处理能力,针对上述原因,本技术较为彻底地解决了循环水排污问题,同时兼顾了经济性与安全性,在采用全膜法水处理系统的天然气发电企业中有着广泛的应用前景。那么它又是怎样运用到脱硫废水零排放呢?(简要介绍)
  通过全膜法脱硫废水处理系统建设实施表明,采用“管式超滤膜(TUF)+特殊流道反渗透(SCRO)+碟管式反渗透(DTRO)+MVR蒸发结晶”的工艺可完全满足现行的脱硫废水零排放要求,结晶盐达到工业盐标准可外销,实现循环经济。该工艺对火电厂脱硫废水零排放项目的实施有极大的借鉴意义。
技术原理:
  采用“管式超滤膜软化+纳滤膜分盐+高压反渗透膜浓缩+MVR蒸发结晶”全膜法工艺技术路线,将脱硫废水进行软化、分盐、浓缩减量,最终蒸发结晶制盐,达到“零排放”的目的。
  管式超滤膜软化:向废水中投加石灰、氢氧化钠和碳酸钠,经反应后由管式超滤膜过滤,基本去除废水中的硬度,防止后续反渗透膜结垢。
  纳滤膜分盐:预处理软化后的废水经纳滤膜处理后,将废水中的一价离子和二价离子进行分离,产水中成分主要为氯化钠,为蒸发结晶高纯度工业盐奠定基础。
  高压反渗透膜浓缩:采用高压反渗透膜对纳滤膜产水进行浓缩减量,淡水回用,浓水进蒸发结晶系统,大大降低废水蒸发量,节约能耗。
  MVR蒸发结晶:采用机械蒸汽压缩再循环蒸发结晶(MVR)技术将膜浓缩后的废水进行蒸发结晶,生产工业盐。
工艺流程图
  “预处理软化+膜分盐+膜浓缩+MVR蒸发结晶”工艺路线采用了全膜法技术实现了对脱硫废水的软化、分盐、浓缩和蒸发结晶,获得了纯度很高的产品水和工业氯化钠,在降低工程造价和运行费用的同时也解决了杂盐难以处置的问题。
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