循環(huán)水排水處理的新工藝及其應(yīng)用

楊 潔，姜 梅，周志軍，岳 興，李小娟，董大勇

(1.甘肅電力科學(xué)研究院，甘肅 蘭州 730050;2.甘肅靖遠(yuǎn)第二發(fā)電有限公司，甘肅靖遠(yuǎn) 730919)

循環(huán)水排水處理的新工藝及其應(yīng)用

楊 潔1，姜 梅1，周志軍1，岳 興1，李小娟1，董大勇2

(1.甘肅電力科學(xué)研究院，甘肅 蘭州 730050;2.甘肅靖遠(yuǎn)第二發(fā)電有限公司，甘肅靖遠(yuǎn) 730919)

火電廠循環(huán)水排污水回收后，經(jīng)過濾、離子交換器、超濾、反滲透處理后，作為循環(huán)水補(bǔ)水及鍋爐補(bǔ)給水處理車間的原水進(jìn)行再次使用，系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水可用于電廠煤場噴灑及沖灰。此種處理方式，可以降低新鮮取水量，降低循環(huán)水的結(jié)垢趨勢，提高鍋爐補(bǔ)給水制水設(shè)備的運(yùn)行周期，同時(shí)實(shí)現(xiàn)火電廠廢水“零排放”。對該技術(shù)實(shí)施后的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了分析，并對實(shí)施過程中加藥工藝、設(shè)備投運(yùn)等提出了改進(jìn)方案。

循環(huán)水排污水;回收處理;應(yīng)用

0 引言

甘肅某發(fā)電公司2×300MW燃煤發(fā)電水冷機(jī)組，1996年投運(yùn)。電廠生產(chǎn)用水取自黃河，經(jīng)凈化、除鹽處理后使用，生產(chǎn)污水經(jīng)排水系統(tǒng)排入黃河。電廠循環(huán)水冷卻水量為2×33073m3/h，循環(huán)水處理工藝為加硫酸和水質(zhì)穩(wěn)定劑聯(lián)合，運(yùn)行時(shí)循環(huán)水濃縮倍率為3.3，排污水量2×155m3/h，補(bǔ)充水量為2×615m3/h。2007年，電廠新增2×300MW機(jī)組，但循環(huán)水排水系統(tǒng)仍沿用老排水系統(tǒng)。

自2007年以來，因循環(huán)水排水管道管徑較小，而循環(huán)水排水量增加，造成排水自排水井外溢，淹沒農(nóng)田，對周圍產(chǎn)生一定的影響。由于西北地區(qū)水資源緊張及國家對環(huán)境保護(hù)的重視，取水和排污費(fèi)用連年增加，影響了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，該電廠決定采用新型節(jié)水技術(shù)，將循環(huán)水排污水回收后，經(jīng)過濾、除鹽等處理用作循環(huán)水補(bǔ)水，系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水，用于煤場噴灑及沖灰，減少循環(huán)水排水量。

該工藝技術(shù)在甘肅電力系統(tǒng)為首次實(shí)施，應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)，其在加藥點(diǎn)的選擇、水質(zhì)調(diào)整工藝、超濾初始投運(yùn)工藝、測試手段等方面存在一些問題，本文總結(jié)在調(diào)試中的研究成果，對該項(xiàng)新型節(jié)水方式應(yīng)用過程中如何設(shè)計(jì)合理的水質(zhì)調(diào)整工藝、提高超濾設(shè)備使用壽命、簡化運(yùn)行監(jiān)測方式等方面提出可借鑒的意見，對今后推廣使用時(shí)需改進(jìn)問題提出解決方案，使該項(xiàng)技術(shù)更趨成熟。

1 新型節(jié)水技術(shù)工藝及應(yīng)用前景

本新型節(jié)水技術(shù)著眼于火電廠水冷機(jī)組循環(huán)水排污水的回收再利用，該技術(shù)工藝流程見圖1。循環(huán)水排水經(jīng)弱酸陽床處理后，一部分作為循環(huán)水的補(bǔ)充水，可降低循環(huán)水的堿度，降低設(shè)備結(jié)垢趨勢;另一部分經(jīng)超濾和反滲透處理后，作為鍋爐補(bǔ)給水的原水補(bǔ)入陽床入口?；痣姀S循環(huán)水排水經(jīng)過濾、弱酸處理、超濾及反滲透等方法處理后，循環(huán)水的濃縮倍率可由原來的3.2～3.4提高至4～5之間，化學(xué)車間制水周期由原24h提至120～170h。

水冷火電廠采用這種新型節(jié)水技術(shù)可極大減少新鮮水取水量及排污水量，同時(shí)降低設(shè)備的結(jié)垢及腐蝕趨勢，提高鍋爐補(bǔ)給水設(shè)備的運(yùn)行周期，實(shí)現(xiàn)火電廠排水排放”。該技術(shù)在我國火電廠循環(huán)水排污水處理方式上屬較先進(jìn)的理念和技術(shù)，符合國家的節(jié)水、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的政策，是值得推廣的火電廠節(jié)水方法之一。

圖1 循環(huán)水排水處理工藝流程

2 新型節(jié)水技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要參數(shù)

2×300MW機(jī)組新型節(jié)水系統(tǒng)水源為循環(huán)水排污水，污水中全固形物為1500mg/L，總?cè)芙夤绦挝餅?365mg/L，全硬度為8.45mmol/L，永久硬度為為5.59mmol/L，R2O3為12.25mg/L，全硅42mg/L，主要設(shè)計(jì)水質(zhì)見表1。

表1 新型節(jié)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)水質(zhì) mmol/L

設(shè)計(jì)處理水量:弱酸離子交換器120m3/h(單臺)，超濾系統(tǒng)76m3/h(單臺)，反滲透100m3/h。設(shè)計(jì)水溫為20℃。超濾系統(tǒng)性能保證值:單套產(chǎn)水量為≥76m3/h(20℃)，SDI指數(shù) ≤3，水的回收率≥90%。反滲透系統(tǒng)性能保證值:RO系統(tǒng)除鹽率為≥98%(運(yùn)行一年內(nèi))、≥97%(運(yùn)行三年內(nèi));單套RO系統(tǒng)產(chǎn)水量≥100m3/h(20℃)，RO系統(tǒng)回收率≥75%。

系統(tǒng)主要設(shè)備為淺砂過濾器和弱酸離子交換器。淺砂過濾器共27臺，直徑Φ 1220×2000mm，截面積30.51m2，運(yùn)行周期最大出力225m3/臺。弱酸離子交換器共6臺，直徑Φ 3028mm，截面積為7.29m2，運(yùn)行周期最大出力210m3/臺，再生劑為濃度30%的HCl，再生劑比耗(100%)為40g/mol。

2.2 系統(tǒng)的聯(lián)接方式及運(yùn)行方式

新型節(jié)水系統(tǒng)采用全塑淺層砂濾器、順流弱酸陽離子交換器、超濾裝置、反滲透并聯(lián)方式運(yùn)行。正常運(yùn)行時(shí)，全塑淺層砂濾器3組運(yùn)行;弱酸陽離子交換器五用一備;超濾裝置4臺運(yùn)行，不設(shè)備用;反滲透裝置2臺運(yùn)行，不設(shè)備用。

2.3 系統(tǒng)投運(yùn)后的運(yùn)行監(jiān)測指標(biāo)

新型節(jié)水系統(tǒng)投運(yùn)后，對系統(tǒng)各設(shè)備出水水質(zhì)進(jìn)行了監(jiān)測，主要監(jiān)測結(jié)果見表2。表中循環(huán)水濃縮倍率為3.3，超濾出水SDI指標(biāo)為2，超濾出水硬度為2.52mmol/L。

表2 新型節(jié)水系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)

3 存在問題及改進(jìn)措施

3.1 新節(jié)水工藝調(diào)整

原設(shè)計(jì)加藥工藝主要存在兩個(gè)問題:一是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中超濾設(shè)備進(jìn)水次氯酸鈉的加藥濃度為4mg/L，加藥點(diǎn)在原水母管，但按規(guī)范要求陽床進(jìn)口余氯不超過0.1mg/L，否則將大降低樹脂的交換容量，因此要兼顧陽床進(jìn)水和超濾進(jìn)水對余氯的要求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)無法實(shí)現(xiàn);二是弱酸陽床出水呈酸性，pH值低，大量氫離子會造成反滲透出水電導(dǎo)率偏高，運(yùn)行中無法計(jì)算反滲透的脫鹽率，也就無法判斷反滲透設(shè)備是否良好，且超濾、反滲透設(shè)備中有不耐酸腐蝕材料時(shí)，會造成設(shè)備的損壞，因此設(shè)計(jì)中對反滲透進(jìn)水只進(jìn)行阻垢處理是不夠的。

解決措施:一是取消原水母管上次氯酸鈉加藥點(diǎn)，在機(jī)組運(yùn)行時(shí)循環(huán)水中需進(jìn)行定期的殺菌滅藻處理，其水中的殘余氯可滿足弱酸陽床的進(jìn)水要求，同時(shí)定期對超濾設(shè)備進(jìn)行次氯酸鈉化學(xué)加強(qiáng)反洗，可防止超濾設(shè)備的微生物污染;二是增加NaOH加藥管道及設(shè)備，加藥點(diǎn)設(shè)置在超濾進(jìn)水管道上，調(diào)整反滲透進(jìn)水pH值在7左右。

3.2 新節(jié)水設(shè)備調(diào)試工藝調(diào)整

在超濾設(shè)備投運(yùn)前，我們對其進(jìn)行氯化工藝處理，以提高設(shè)備在初始運(yùn)行水質(zhì)較差時(shí)的抗微生物污染能力，保持膜的良好通透性。超濾設(shè)備沖洗干凈后，使用10%的次氯酸鈉配制約3～4mg/L的清洗液，充分混合并加熱至約35℃，將溶液注入超濾設(shè)備清水側(cè)和濃水側(cè)并各循環(huán)1.5h后浸泡過夜。氯化結(jié)束后必須將超濾設(shè)備徹底沖凈，沖洗至出水余氯≤0.1mg/L時(shí)方可正常投運(yùn)。

3.3 運(yùn)行監(jiān)控及管理方法

一般情況下，弱酸陽床失效終點(diǎn)是檢測出水堿度，常規(guī)測量方式為人工滴定，誤差大、測試時(shí)間長、工作量大。我們通過對比監(jiān)測找出堿度與pH對應(yīng)關(guān)系，弱酸處理陽床出水pH=5.3～5.4時(shí)，出水堿度為0.7～0.8mmol/L。弱酸陽床失效終點(diǎn)設(shè)定堿度在0.8mmol/L時(shí)，pH值為5左右，故在運(yùn)行中可通過pH表計(jì)測量判斷弱酸陽床的失效終點(diǎn)。表計(jì)法操作簡單、工作量小、人為誤差小。

4 新型節(jié)水技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

4.1 新節(jié)水系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的廢水量

新型循環(huán)水排污水處理方式，產(chǎn)生的廢水主要包括淺砂過濾器反洗水、弱酸處理設(shè)備再生用水、超濾反洗水及反滲透濃水排放等，按全天24h不間斷運(yùn)行，且滿負(fù)荷使用計(jì)，即每日處理水量14400t，每日產(chǎn)生廢水量見表3。

表3 新型節(jié)水系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生廢水量

從表3可以看出，新型節(jié)水系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生廢水量為1227t/d，廢水排至煤場濃縮池，澄清后用于噴灑煤場及沖灰。

4.2 水資源節(jié)約效益

以1臺300MW機(jī)組為例，原運(yùn)行方式循環(huán)水新鮮水取水量按680t/h計(jì)，排水量按180t/h計(jì);現(xiàn)運(yùn)行方式循環(huán)水新鮮水取水量按400t/h計(jì)，節(jié)水系統(tǒng)排水量按1227t/d計(jì)，則可節(jié)約取水量6720t/d，排水量減少3093t/d。

2009年，蘭州市工業(yè)水取水費(fèi)為1.90元/t，排水費(fèi)為0.45元/t，以此計(jì)算1臺300MW機(jī)組采用新節(jié)水技術(shù)后水資源節(jié)約費(fèi)用約為14000元/d，其節(jié)水產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益很可觀。

5 結(jié)語

(1)采用改進(jìn)后的新節(jié)水技術(shù)，電廠可減少新鮮水取水量及廢水排放量。該電廠原循環(huán)水的濃縮倍率控制在3.2～3.4間，1臺300MW機(jī)組的循環(huán)水排水量在 150～160t/h，新鮮補(bǔ)水量在609～620t/h。采用新節(jié)水技術(shù)后，循環(huán)水濃縮倍率提高至4.5，循環(huán)水系統(tǒng)排水量為90t/h、新鮮補(bǔ)水量為550t/h，均比未采取節(jié)水技術(shù)時(shí)有明顯減少。但綜合考慮腐蝕問題，還應(yīng)適當(dāng)補(bǔ)充部分新鮮水，控制循環(huán)水pH值在8.0以上 。

(2)鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)采用地表水水源時(shí)，硬度約在4.5mmol/L左右，周期制水量為2400t;采用反滲透出水作為水源時(shí)，硬度約在0.05mmol/L左右，周期制水量可達(dá)到約30000t。由此可見，采用反滲透出水作為鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)的原水大大減輕該系統(tǒng)的工作，使陽床再生頻次銳減，再生廢液產(chǎn)生量也相應(yīng)減少。

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New circulating water sewage technology and its application

The sewage water recycled from the circulating water in thermal power plant，after filtration，ion exchange，ultra － filtration，reverse osmosis，can be used again as the replenishment of circulating water and the raw water used in the thermal power plant which handles the boiler feed water.Furthermore，the waste water generated by the above procedure can be used to spray and wash ash for the coal yard of power plant.The process can reduce the usage of fresh water and the scaling tendency of circulating water，increase the operation cycle of the water cycle facilities used in the boiler feed water system and achieve the zero emissions for the thermal power plant.The economic benefits of this procedure are analyzed and the solutions to the problems that may occur during the implementation process are provided.

circulating water sewage;water recycling;application

X703.1

B

1674－8069(2012)03－049－03

2012-01-04;

2012-05-03

楊 潔(1968-)，女，河北昌黎人，大學(xué)本科，高級工程師，主要從事于電廠化學(xué)、火電廠環(huán)境保護(hù)等方面的研究。E－mail:yangjieyj@yahoo.com.cn