火電廠循環(huán)水系統(tǒng)零排放方案的探討

火電廠循環(huán)水系統(tǒng)零排放方案的探討

1發(fā)展節(jié)水、減少排放技術(shù)的需要中國(guó)是一個(gè)缺水的國(guó)家。保護(hù)水資源和節(jié)約是環(huán)境保護(hù)的重要組成部分。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,我國(guó)淡水資源短缺的矛盾日益突出,已經(jīng)成為限制地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素之一。電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)行業(yè),而火電廠是用水大戶,全國(guó)發(fā)電廠用水量約占全部工業(yè)用水量的30%?；痣姀S節(jié)約用水、減少排放的實(shí)施勢(shì)在必行,意義重大;而我國(guó)火電廠機(jī)組的平均耗水量較技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家偏高的現(xiàn)狀普遍存在,這客觀地為節(jié)約用水、減少排放技術(shù)的深化與推廣創(chuàng)造了條件?；痣姀S的廢水零排放與節(jié)水是相輔相成的。所謂零排放,主要是采取措施不向外界排出對(duì)環(huán)境有任何不良影響的水,進(jìn)入電廠的水最終以蒸汽的形式進(jìn)入大氣,或是以污泥等適當(dāng)?shù)男问椒忾]、填埋處置。實(shí)現(xiàn)零排放,電廠必然可以最大限度的節(jié)水,同時(shí)最大限度的保護(hù)水環(huán)境,最終實(shí)現(xiàn)電廠經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益的全面改善。2反滲透+蒸發(fā)法火電廠循環(huán)水系統(tǒng)用水量很大,其工藝系統(tǒng)概述如表1。目前在缺水地區(qū)電廠的循環(huán)水系統(tǒng)大都采用帶濕式冷卻塔的淡水二次循環(huán)系統(tǒng),其節(jié)水潛力較大,本節(jié)僅就淡水二次循環(huán)的節(jié)水作探討。淡水二次循環(huán)的水損失主要體現(xiàn)在排污損失上,而排污損失則主要與冷卻塔的濃縮倍率有關(guān)。以容量1000MW的電站為例,濕式冷卻塔機(jī)組冷卻水系統(tǒng)水量計(jì)算見表2。由表2可知,濃縮倍率越大,排污損失越少,節(jié)水越明顯;但濃縮倍率的提高受到水鹽濃度提高引起的結(jié)垢、腐蝕等因素的影響,也受凝汽器管材的限制,故濃縮倍率的過(guò)分提高并不經(jīng)濟(jì);設(shè)計(jì)中濃縮倍率一般選為3～5。在電廠水系統(tǒng)中,冷卻塔的排污水一般用于沖灰,但由于受濃縮倍率不能過(guò)分提高的限制,冷卻塔的排污水量要遠(yuǎn)大于沖灰用水量,需采取節(jié)水措施對(duì)冷卻塔排污水進(jìn)行處理后回用,才能達(dá)到節(jié)水、減少排放的目的。經(jīng)過(guò)調(diào)研國(guó)內(nèi)電廠現(xiàn)狀、分析相關(guān)資料后,對(duì)于循環(huán)水系統(tǒng)排污水回收處理工藝,本文推薦目前較為成熟的“旁流過(guò)濾+反滲透”工藝如圖1。旁流過(guò)濾主要除去水中的懸浮物、塵埃,同時(shí)作為反滲透裝置的預(yù)處理。旁流過(guò)濾的工藝流程一般采用“加藥→混凝→常規(guī)澄清過(guò)濾(或微濾)裝置”;反滲透裝置主要是脫鹽,降低水中的含鹽量以滿足凝汽器管材對(duì)鹽濃度的要求;同時(shí)在此基礎(chǔ)上可以適當(dāng)提高冷卻塔的濃縮倍率,最終實(shí)現(xiàn)淡水二次循環(huán)水系統(tǒng)的零排放。增加此工藝后的新增投資比空冷技術(shù)超額濕塔方案的投資要少,特別適用于已建電廠的技術(shù)改造,此工藝已經(jīng)在大同二電廠技改工程中實(shí)施。3水力除灰系統(tǒng)除灰系統(tǒng)的用水水質(zhì)要求不高,宜優(yōu)先使用經(jīng)廢水處理裝置處理后合格的排水,不足部分則由循環(huán)水系統(tǒng)的排污水補(bǔ)充。水力除灰系統(tǒng)中沖灰耗水量較大,占電廠總耗水量約50%,而沖灰廢水水質(zhì)較差,COD含量高,并且含有多種重金屬,處理難度大、費(fèi)用高,新建電廠設(shè)計(jì)中大都采用干除灰、除渣技術(shù),不需排水。對(duì)于已建電廠的水力除灰系統(tǒng),其零排放措施是將沖灰水進(jìn)行沉淀處理后回用,形成閉路循環(huán),使沖灰系統(tǒng)只補(bǔ)水,不排水。4工業(yè)廢水集中處理回用工藝流程除油污水單獨(dú)處理外,電廠的其它工業(yè)廢水一般集中處理后回用。電廠的工業(yè)廢水集中處理后回用技術(shù)在新建的大型電廠中應(yīng)用比較普遍,技術(shù)也較為成熟。電廠的工業(yè)廢水由于水質(zhì)成分比較復(fù)雜,詳見表3,其處理工藝一般采用物理化學(xué)法。電廠的工業(yè)廢水集中處理后回用工藝流程一般可按圖2選擇。工業(yè)廢水集中處理后可回用于煤場(chǎng)噴灑、輸煤系統(tǒng)噴灑、干灰攪拌、排渣系統(tǒng)和部分沖洗用水系統(tǒng),也可以作為循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)充水。目前已經(jīng)應(yīng)用此系統(tǒng)的大型電廠一般都是引進(jìn)國(guó)外的成套技術(shù),上海寶鋼自備電廠、大連電廠、珠海電廠等均引進(jìn)日本技術(shù),石洞口二廠和北侖港電廠引進(jìn)美國(guó)技術(shù),國(guó)內(nèi)成套技術(shù)的工業(yè)廢水集中處理回用系統(tǒng)還不多,但無(wú)論國(guó)內(nèi)、國(guó)外技術(shù),其工藝流程均與上述推薦的工藝流程大致相同。正在建設(shè)的臺(tái)山電廠國(guó)產(chǎn)成套機(jī)組就采用上述推薦的工藝流程集中處理全廠工業(yè)廢水。5生活污水生物處理的應(yīng)用目前電廠的生活污水一般采用生物法進(jìn)行二級(jí)處理后達(dá)標(biāo)排放,很少回用,但隨著淡水資源短缺矛盾的加劇以及國(guó)家環(huán)保要求的提高,生活污水處理回用技術(shù)會(huì)進(jìn)一步深化,應(yīng)用前景會(huì)更廣。電廠生活污水由于BOD含量高、可生化性較好且含鹽量不高,一般采用生物處理即可達(dá)標(biāo),再加上深度處理后其出水水質(zhì)可達(dá)到自來(lái)水水質(zhì),但由于人體感官作用,大都回用作為循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)給水、沖灰用水、綠化用水等,最終實(shí)現(xiàn)生活污水的零排放。生活污水生物處理應(yīng)選用耐水質(zhì)波動(dòng)、處理效率高、占地省、自動(dòng)化程度高、出水水質(zhì)好的生化處理裝置。目前生活污水的生化處理裝置技術(shù)比較成熟,大都選用活性污泥法與生物膜法相結(jié)合的工藝,如膜法SBR、生物曝氣濾池等技術(shù),這樣的生化處理裝置較易生成濃度高、生化活性好的微生物,這樣生物處理效率高、出水水質(zhì)好。深度處理一般采用“殺菌+后絮凝過(guò)濾”的工藝,如水質(zhì)要求特別高,還可以最后加一道活性炭過(guò)濾工序。電廠生活污水處理后回用于循環(huán)水系統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)已經(jīng)在山西省侯馬電廠取得成功,其采用工藝為“生化反應(yīng)器+殺菌+后絮凝過(guò)濾”;廣東珠海電廠的廢水回用技改工程中也考慮了在生活污水生物處理系統(tǒng)后采用深度處理的措施,其出水可直接回用于工業(yè)用水。6廠區(qū)工業(yè)廢水集中處理系統(tǒng)脫硫廢水含有重金屬污染物,宜單獨(dú)進(jìn)行處理,常用工藝采用“加藥混凝沉淀+過(guò)濾”,它可將重金屬污染物轉(zhuǎn)化成污泥后通過(guò)沉淀過(guò)濾除去,達(dá)標(biāo)后的污水再匯入廠區(qū)工業(yè)廢水集中處理系統(tǒng)統(tǒng)一回用。含油廢水水量小,污染物單一,常用工藝采用“油水分離器+后絮凝過(guò)濾”,它可以作為原煤加濕系統(tǒng)和沖灰系統(tǒng)的補(bǔ)水。當(dāng)作為原煤加濕系統(tǒng)的補(bǔ)水時(shí),油污可以作為燃料燒掉;作為沖灰系統(tǒng)的補(bǔ)水時(shí),油污被粉煤灰吸附。煤場(chǎng)廢水的污染物較為單一,主要是SS以及微量重金屬的污染。若循環(huán)使用,則微量的重金屬離子可以不處理,僅處理SS比較容易;使用高效混凝劑處理SS,可以使煤場(chǎng)廢水形成閉路循環(huán),不排污水。7工業(yè)廢水集中處理系統(tǒng)集中處理系統(tǒng)的選擇目前電廠的雨水一般采用分流制排水系統(tǒng)收集后單獨(dú)排放,基本上很少回收利用。但由于雨水水質(zhì)較好,處理較簡(jiǎn)單,與非經(jīng)常性的工業(yè)廢水一樣屬于間歇排水,且煤場(chǎng)回收利用的廢水中很大部分就來(lái)自降雨,故電廠所排雨水在極端缺水地方也考慮回收利用,其簡(jiǎn)單的“沉淀+過(guò)濾”工藝后可并入工業(yè)廢水集中處理系統(tǒng)中統(tǒng)籌考慮。8投資回用,省水電廠的廢水零排放雖然增加了部分投資,但節(jié)省了水費(fèi)和排污費(fèi)。以大同電廠二廠廢水零排放改造為例,改造工程重要投資在循環(huán)水排水的反滲透處理項(xiàng)目和生活污水的生物處理項(xiàng)目上,加上