電廠廢污水作為新建電廠生產(chǎn)用水的可行性研究

方 立，胡亞偉，鄭寶旺，楊志剛

（1.河南黃河水文勘測設(shè)計院，河南鄭州 450004；2.黃河水利科學研究院，河南 鄭州 450003；3.河南水文水資源局，河南 鄭州 450004）

水是人類賴以生存的寶貴自然資源，水資源短缺已成為世界性熱門話題。我國人均水資源的占有量居世界第84位，是嚴重缺水的國家。

火力發(fā)電廠是工業(yè)用水大戶。在局部缺水地區(qū)，水已經(jīng)成為制約電力工業(yè)發(fā)展和威脅安全生產(chǎn)的重要因素。目前替代水源主要是城市污水處理廠進行深度處理后的中水。中水的回用不但實現(xiàn)了污水的資源化，緩解了供水緊張的問題，同時也體現(xiàn)了節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟的理念，為火電廠的可持續(xù)發(fā)展提供了新的思路。

因此，從經(jīng)濟運行和可持續(xù)發(fā)展角度出發(fā)，加強用水技術(shù)管理、節(jié)約用水、合理用水、減少廢水排放具有重要而深遠的意義。

1 再生水利用

1.1 火電廠再生水

《火力發(fā)電廠水務(wù)管理設(shè)計導(dǎo)則》（Q/DG 1-S002-2009）“3術(shù)語和定義”中相關(guān)定義如下：生活污水指全廠工作人員生活活動所產(chǎn)生的污水，主要是廁所、洗滌和洗澡產(chǎn)生的污水。工業(yè)廢水指全廠各生產(chǎn)系統(tǒng)所排放的各種廢水和污水，廢水中含有的雜質(zhì)主要以無機物為主，經(jīng)適當?shù)墓I(yè)廢水處理系統(tǒng)處理可回用。城市污水再生水指城市生活污水和工業(yè)污水經(jīng)污水處理廠適當處理后，達到一定的水質(zhì)標準，滿足某種使用要求，可以進行有益使用的水。

一般污水處理多采用2級處理工藝，主要是去除污水中的有機類物質(zhì)，而對污水的硬度、堿度、重金屬等去除效率要求較低。因此，污水處理廠2級出水必須經(jīng)過深度處理，去除污水中的雜質(zhì)，才能達到電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)用水的相關(guān)要求。

1.2 循環(huán)冷卻水水質(zhì)

一般情況下，火電廠循環(huán)冷卻水用量較大，水質(zhì)要求根據(jù) 《污水再生利用工程設(shè)計規(guī)范》（GB 50335-2002）中的第4.2.2條及表4.2.2規(guī)定執(zhí)行，處理后水質(zhì)達到循環(huán)冷卻系統(tǒng)補充水標準。水質(zhì)控制指標，見表1。

表1 再生水用作循環(huán)冷卻水的水質(zhì)重點控制指標mg/L；個/L

2 工程實例

某地區(qū)煤炭資源豐富，火電廠建設(shè)可以提高地區(qū)煤炭資源開發(fā)效益和優(yōu)化資源配置，帶動地方經(jīng)濟的快速發(fā)展，創(chuàng)造良好的就業(yè)環(huán)境及經(jīng)濟效益，但建設(shè)初期對水資源的節(jié)約保護重視程度不夠，水資源浪費較為嚴重。

某火電廠始建于20世紀80年代，機組規(guī)模為4臺300MW燃煤濕冷機組，取水水源為干流地表水源，年均取用水量約為2×103m3。電廠工業(yè)廢水及生活污水經(jīng)廠區(qū)污水處理站處理達標后排放入河道；而早期灰場采用水力沖灰的方式，耗水量大，對區(qū)域地下水的影響較大。

2.1 廢污水來源

目前，電廠計劃新建2臺1 000 MW間接空冷超臨界機組工程，根據(jù)測算年均用水量約為0.5×103m3，機組技術(shù)的日益成熟對水資源起到了根本性的保護。

電廠前期4臺濕冷機組耗水量大，用水結(jié)構(gòu)不合理。通過對4臺濕冷機組進行節(jié)水改造，可以提高用水效率，將節(jié)約下的水量用于新建2臺間接空冷超臨界機組，不再新增新鮮取水量。

電廠前期4臺機組生產(chǎn)用水主要為新鮮地表水，采用水力除灰方案，廢污水主要為循環(huán)水排污水、廠內(nèi)工業(yè)廢水及生活污水。循環(huán)排污水主要用于灰場噴灑和廠內(nèi)外綠化，多余污水達標后排入河道，而生活污水主要來源于生活福利區(qū)污水。

原濕冷機組的水力除灰系統(tǒng)耗水量大，一般可達到500 m3/h，而改造后干除灰一般僅為30 m3/h，可大量節(jié)約用水。電廠廢污水經(jīng)過收集后，統(tǒng)一在廠區(qū)污水處理站進行處理，作為新建電廠的生產(chǎn)用水。

2.2 處理工藝

電廠對廢污水的深度處理工藝主要采用石灰混凝澄清過濾法。

2.2.1 工藝原理

石灰混凝澄清過濾法工藝原理是將生石灰乳化加入水中與碳酸鹽發(fā)生反應(yīng)，生成CaCO3和Mg（OH）2沉淀，降低水中的硬度堿度。該工藝方法主要是針對廢水處理中用于除去懸浮物質(zhì)和膠體的分離技術(shù)，一般用于預(yù)處理和1級處理。

混凝就是在廢水中預(yù)先投加化學藥劑（混凝劑）來破壞膠體的穩(wěn)定性，使廢水中的膠體和細小懸浮物聚集成具有可分離性的絮凝體；澄清則是對絮凝體進行沉降分離，加以去除的過程。

用石灰混凝澄清過濾法處理城市中水，不僅可以去除污水中部分有機物、重金屬、磷，而且具有殺菌作用，同時也軟化了水質(zhì)。

2.2.2 主要工藝流程

石灰混凝澄清過濾法工藝流程，如圖1所示。

圖1 石灰混凝澄清過濾法工藝流程

2.2.3 工藝作用及特點

（1）可以有效地去除原水中的懸浮物、膠體物質(zhì)、微生物、病原菌及病毒。

（2）可以去除污水中的乳化油、色度、重金屬離子及其他一些污染物。

（3）可以去除污水中90%～95%的磷，是最便宜和高效的除磷方法。

（4）投加混凝劑可改善水質(zhì)，有利于后續(xù)處理。如用石灰作混凝劑，同時提高了污水的pH值，有利于吹脫除氮。

（5）處理效果好，生產(chǎn)效率高，藥劑用量節(jié)約，占地面積少。

電廠3個不同區(qū)域3個不同時段排放的廢污水，經(jīng)廠區(qū)污水處理站處理后主要水質(zhì)指標見表2。

表2 電廠廢污水處理后水質(zhì)情況 mg/L

2.3 經(jīng)濟效益

空冷機組最大的優(yōu)點就是節(jié)水效果顯著，1座空冷電站較常規(guī)濕冷電站節(jié)約用水75%。新建空冷機組電廠將前期4臺濕冷機組的廢污水進行循環(huán)利用，每年可節(jié)約0.5×103萬m3新鮮用水量。按照此地區(qū)工業(yè)使用新鮮地表水0.70～0.80元/t計算，每年就可以為企業(yè)節(jié)省400萬元的費用。由此可見，新建電廠處理后的廢污水用作生產(chǎn)用水，不僅可節(jié)省新鮮用水量，同時減少了污水排放量，減輕了排水對廠區(qū)周圍環(huán)境的影響，還間接地為企業(yè)創(chuàng)造了經(jīng)濟效益。

電廠前期4臺濕冷機組每年要產(chǎn)生約50萬t灰渣，采用水力除灰耗水量較大，且對灰場區(qū)域環(huán)境產(chǎn)生較大影響。通過將水灰場改造為干灰場，一方面可以節(jié)約大量用水，另一方面將電廠排放的灰渣、脫硫石膏進行綜合利用，按照目前灰渣30～35元/t價格進行計算，每年可為電廠增加1 750萬元的經(jīng)濟收益，不但解決了灰場堆放場地對周圍環(huán)境造成污染的問題，降低了資源消耗，還增加了電廠的經(jīng)濟效益。

2.4 環(huán)境效益與社會效益

老廠的廢污水經(jīng)處理后用于新建電廠的生產(chǎn)用水，一方面減少了廢污水的排放和對周邊區(qū)域生產(chǎn)、生活的不利影響；另一方面水灰場對地下水影響較大，而灰場灰渣的堆積也會對周邊地下水產(chǎn)生一定的影響，且會直接影響附近人畜飲水水源，通過對灰場灰渣進行綜合治理，將水灰場改造為干灰場，不但增加了電廠經(jīng)濟效益，而且對水體環(huán)境有了極大的改善，促進了區(qū)域生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)。

3 結(jié)語

新建電廠通過對電廠前期4臺濕冷機組進行技術(shù)革新，對機組各用水系統(tǒng)環(huán)節(jié)進行相應(yīng)的技術(shù)更新改造，將前期濕冷機組節(jié)約下來的水資源應(yīng)用于新建空冷機組。

（1）從經(jīng)濟效益來看，電廠不但節(jié)省了新鮮地表水取水相關(guān)費用，將水灰場改造成干灰場，通過對灰場的綜合利用增加了電廠的經(jīng)濟收益。

（2）從社會及環(huán)境效益來看，通過對水資源的節(jié)水保護，將水資源節(jié)省下來用于自身項目，減輕了污水直接排放對環(huán)境的污染，還能為企業(yè)節(jié)省一部分資金，對于電廠新建項目用水是一種新的嘗試。在水資源日益緊張的形勢下，水資源自身利用將是今后很多電廠企業(yè)的一種全新用水模式。

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[8]Q/DG 1-S002-2009，火力發(fā)電廠水務(wù)管理設(shè)計導(dǎo)則[S].

[9]GB 50335-2002，污水再生利用工程設(shè)計規(guī)范[S].