賈丹瑤 郝偉峰
摘要:隨著國家環(huán)保水平的提高,對電廠的節(jié)水要求逐年提高,本文以設計單位的視角,針對火電廠綜合節(jié)水工作,系統(tǒng)梳理全廠各水處理系統(tǒng),提出可以采用的具體方法和措施建議。
關鍵詞:火電廠;節(jié)水;廢水減排
中圖分類號:TM621 ?????????文獻標識碼:A?????文章編號:1671-2064(2019)16-0000-00
1概述
隨著國家環(huán)保要求的提高,在電廠建設過程中,對水資源的高效利用、廢水排放的要求越來越嚴格,并相繼出臺了節(jié)水及廢水排放的有關政策。電廠需要做到深度節(jié)水、廢水回用、盡可能降低外排水量,最終實現(xiàn)廢水零排放的遠期目標。
從取水方面考慮,應切實落實國家政策,在設計階段應充分考慮地區(qū)水資源分布,如在北方缺水地區(qū)采用空冷機組,在沿海地區(qū)使用海水,內(nèi)陸地區(qū)限制使用地下水,在煤礦區(qū)使用疏干水,增加城鎮(zhèn)再生水的使用比例等。
火電廠節(jié)水工作是一項系統(tǒng)性的任務,需要統(tǒng)籌規(guī)劃,分步實施,遵循清污分離、雨污分離;分類處理、分質(zhì)回用的原則,實現(xiàn)水資源的綜合利用。已投產(chǎn)的電廠,應首先開展全廠水平衡試驗,優(yōu)化全廠用水流程。
2電廠節(jié)水措施建議
下面針對各電廠水系統(tǒng)的節(jié)水具體措施分別提出建議,設計過程中可根據(jù)實際工程情況結(jié)合水質(zhì)特點,考慮采用相應節(jié)水措施循環(huán)利用。
2.1原水預處理系統(tǒng)
原水預處理系統(tǒng)的處理工藝一般為絮凝-澄清-過濾,產(chǎn)生的廢水包括沉淀池排泥水、濾池排泥水、脫水機排水等??蓪⑽勰喑恋沓氐乃?、污泥脫水系統(tǒng)排水回流至原水預處理系統(tǒng)的前端。排泥水經(jīng)過濃縮、脫水處理后將上清液回至系統(tǒng)進口重新處理。也可考慮不單設污泥脫水系統(tǒng),將系統(tǒng)所產(chǎn)生的廢水排入工業(yè)廢水集中處理站的泥漿池。
2.2鍋爐補給水處理系統(tǒng)
鍋爐補給水處理系統(tǒng)常用的處理工藝是離子交換法和全膜法。
常規(guī)處理工藝產(chǎn)生的廢水包括過濾器反洗水、超濾反洗水、反滲透濃水、反滲透沖洗水、離子交換器投運沖洗排水、離子交換樹脂再生排水等。
過濾器、超濾反洗水可回收至原水預處理系統(tǒng);反滲透濃水特點是濁度低、含鹽量高,屬于高含鹽量廢水應優(yōu)先用于脫硫工藝用水。根據(jù)2016版《火力發(fā)電廠石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)設計規(guī)程》中關于脫硫工藝用水的水質(zhì)要求,CL-應控制在600mg/L,經(jīng)與該規(guī)程的編制單位溝通,規(guī)程主編單位的解釋是:氯根指標控制這么低的本意主要是從出于保護脫硫設備的角度考慮。但是北方大部分地區(qū)由于原水的氯根濃度就比較高,濃水肯定超出規(guī)程范圍。據(jù)了解已有電廠采用高氯根濃水用作脫硫工藝水的成功運行經(jīng)驗。對于這部分水質(zhì)較差的水如果不能作為脫硫工藝水,則需要上蒸發(fā)結(jié)晶零排放系統(tǒng),需增加投資,從經(jīng)濟性方面考慮,建議按反滲透濃水去脫硫系統(tǒng)考慮,運行過程中視腐蝕情況更換部分設備。
根據(jù)離子交換樹脂再生工藝,再生階段和置換階段產(chǎn)生的酸堿廢水應集中回收、單獨處理。原則上應將運行及再生過程中的低含鹽水量與高含鹽水量分離,低含鹽廢水水質(zhì)較好,直接回用或循環(huán)使用;含酸堿的高含鹽廢水進入廢水處理系統(tǒng)。具體措施為:離子交換器酸堿、置換廢水單獨收集至工業(yè)廢水處理站進行酸堿中和后回用;離子交換器的正洗、沖洗、反洗等沖洗水的特點是含鹽量低,可進入一級除鹽系統(tǒng)也可用于循環(huán)水塔補水;在系統(tǒng)內(nèi)增加閥門、管道及控制系統(tǒng),實現(xiàn)相應步序的自動控制。
采用全膜法處理工藝的鍋爐補給水處理系統(tǒng),除上述節(jié)水措施外,二級反滲透濃水可回收至超濾產(chǎn)水箱,EDI濃水可回收至超濾產(chǎn)水箱或一級反滲透產(chǎn)水箱。
2.3凝結(jié)水精處理系統(tǒng)
凝結(jié)水精處理系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水包括前置過濾器反洗排水、精處理樹脂再生排水、樹脂輸送排水等。精處理系統(tǒng)廢水水量與其再生頻率有直接關系,因此,對于精處理系統(tǒng)首先應提高混床周期制水量,降低再生頻率。其次再生過程中廢水的分質(zhì)回用與處理。機組啟動期間,前置過濾單元反洗廢水水質(zhì)較差,廢水可排往工業(yè)廢水處理系統(tǒng);正常運行期間,前置過濾單元反洗廢水及樹脂輸送排水水質(zhì)較好,可直接回用。可在廢水樹脂捕捉器排水口安裝氣動閥門,自動控制混床樹脂再生酸堿廢水和置換廢水收集至工業(yè)廢水處理站進行酸堿中和處理后回收,其他排水可直接回用。有的電廠將陽樹脂再生劑由鹽酸改造為硫酸,再生廢水沒有額外增加氯離子,可以大量減少排到脫硫廢水的氯離子,從而減少脫硫廢水量。
2.4循環(huán)冷卻水系統(tǒng)
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)產(chǎn)生的排污水,常因其量大而制約火電廠廢水零排放的實現(xiàn),一般可通過提高濃縮倍率的方法降低循環(huán)水排污水量,同時對排污水應采用合適的處理方法進行減量化處理,產(chǎn)水可回用于化學除鹽水系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)補水或脫硫系統(tǒng)補水等;循環(huán)水排污水的水質(zhì)特點是含鹽量高、濁度大,常用的處理方法是加硫酸降低補給水堿度、旁流處理、優(yōu)化阻垢劑選型等。
旁流處理是抽取一部分循環(huán)水進行旁流過濾、軟化或除鹽處理后再送回循環(huán)水系統(tǒng),以達到去除其中雜質(zhì)的目的。包括循環(huán)冷卻水旁流過濾、旁流軟化處理、旁流除鹽處理。通過開展靜態(tài)模擬試驗和動態(tài)模擬試驗,篩選出針對循環(huán)冷卻水水質(zhì)阻垢緩蝕效果、經(jīng)濟性較好的一種藥劑,通過優(yōu)化阻垢劑的選型及投加比例,達到提高循環(huán)水濃縮倍率的目的。
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的排污水含鹽量高,并含有大量懸浮物,有機物和膠體,生物黏泥等??赏ㄟ^預脫鹽技術進行處理,回收的淡水可作為鍋爐補給水處理系統(tǒng)的水源,也可以直接補入循環(huán)水系統(tǒng)以改善水質(zhì)、提高系統(tǒng)濃縮倍數(shù),以降低全廠取水量。預脫鹽通常采用反滲透處理技術,可有效地去除循環(huán)排污水中的硬度、微生物等有害成分,有較高的脫鹽率,水回收率可以達到75%~90%。反滲透處理一般采用絮凝澄清-超濾作為預處理工藝,超濾反洗水可回收至絮凝澄清系統(tǒng)進口。
由于水質(zhì)的原因,使得脫硫廢水量增加、脫硫廢水的水質(zhì)更加復雜,且增加了后續(xù)零排放處理的難度,在設計廢水零排放處理系統(tǒng)時,應充分考慮這部分對脫硫系統(tǒng)的運行存在的影響。
2.5灰渣用水系統(tǒng)
電廠灰渣系統(tǒng)采用灰渣分除方式,一般采用干除灰,濕除渣。除渣系統(tǒng)補水由工業(yè)冷卻水和凝汽器冷卻水組成?;以鼜U水包括撈渣機鏈條沖洗水、軸封排水、爐底密封水、灰漿泵軸封排水及沖洗水等,水質(zhì)特點是固體含量高、溫度高,可通過沖灰管和沖渣溝進入灰漿池。首先應保證灰渣廢水實現(xiàn)閉式自循環(huán),盡量不外排,如有外排應集中收集,沉淀后循環(huán)使用。其次全廠除渣系統(tǒng)補水應采用復用水,即采用較差水質(zhì)補水,如循環(huán)水排污水等。撈渣機內(nèi)可增設內(nèi)置式渣水冷卻器,實現(xiàn)渣水零溢流。內(nèi)置式渣水冷卻器目前已有部分電廠成功應用。
2.6生活用水系統(tǒng)
對于生活用水,應采用節(jié)水型龍頭和潔具,以減少生活污水量。廠區(qū)及企業(yè)的綠化管理區(qū)水源主體是生活污水處理系統(tǒng)的出水和冷卻塔排污水,備用綠化水源是工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的出水。在主體水源能夠完成綠化任務的前提下,不考慮工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的出水投入。
消防水系統(tǒng)要形成專水專管的獨立水系,禁止從消防水系統(tǒng)接入任何非消防使用的各種取水點。在特殊情況下需使用消防水從事臨時用水工作時,要按管理程序提請消防用水申請單,根據(jù)用水需求批復后,嚴格控制使用過程和時間。
2.7污廢水處理系統(tǒng)
含油廢水、油庫區(qū)初期雨水屬于非經(jīng)常性廢水,經(jīng)油水分離器處理后的水回用。大多數(shù)電廠因含油廢水較少,系統(tǒng)運行時間較短,電廠應加強對含油廢水處理系統(tǒng)的維護保養(yǎng)工作,防止因長時間停運造成設備的銹蝕損壞等。
全廠含煤廢水處理系統(tǒng),通常采用混凝、澄清、過濾高效一體化含煤廢水處理工藝或電絮凝工藝,由于含煤廢水懸浮物和色度高、水質(zhì)復雜,建議完全收集并單獨處理后在本系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)利用,處理后出水可用于輸煤系統(tǒng)地面、棧橋沖洗,實現(xiàn)輸煤系統(tǒng)含煤廢水閉路循環(huán)。
生活污水的水質(zhì)特點是COD含量高、濁度較低。集中收集后進行生化處理,常用工藝有曝氣生物濾池法、厭氧-接觸氧化工藝和MBR工藝等,去除生活污水中懸浮物、有機物、氮和磷污染物,出水可用于廠區(qū)綠化。
化學取樣水和鍋爐排污水水質(zhì)好,含鹽量非常低、pH高、溫度高,應回收至熱力系統(tǒng)或排至鍋爐補給水處理系統(tǒng)原水箱直接回用?;厥罩翢崃ο到y(tǒng)時夏季時可將排污水排到化學生水池或返回水塔;冬季時可排到供熱管網(wǎng),充分利用余熱。閉式水系統(tǒng)排水的水質(zhì)特點是濁度低,含鹽量低,屬于非經(jīng)常性廢水,應收集后用于循環(huán)水塔的補水。夏季空冷塔沖洗水的水質(zhì)特點是含鹽量低、固體雜質(zhì)含量高。應集中收集后進行沉淀處理,可用于循環(huán)水塔補水等。實驗室的廢水可能含有有毒試劑,含鹽量低。應對其分類收集,對含有毒試劑的廢水應交與有資質(zhì)單位處理,其余可用于循環(huán)水塔補水。事故水,如氨區(qū)、酸堿站、燃油泵房等,其水質(zhì)復雜,最好設計事故水池,根據(jù)不同水質(zhì)進行不同處理。
由于濕法脫硫工藝用水對水質(zhì)要求較低,優(yōu)先選擇合適的復用水。經(jīng)過上述對電廠用水排水的節(jié)水優(yōu)化,不難發(fā)現(xiàn)電廠實現(xiàn)廢水零排放的難點,主要集中在如何處理脫硫高鹽廢水。脫硫高鹽廢水因水質(zhì)惡劣應杜絕外排,需采用可靠的工藝進行處理后回用。
3結(jié)語
火電廠節(jié)水工作是一項系統(tǒng)工程,也是一項艱巨而長遠的任務,需要在設計階段、基建階段、生產(chǎn)階段,經(jīng)設計單位、建設單位、設備供貨商等所有相關方的通力配合,根據(jù)用水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)的水質(zhì)、水量特征,選擇合理的節(jié)水措施和技術,實現(xiàn)廢水減量化;采用適用的廢水處理方式,提高水資源的重復利用率,做到一水多用?;痣姀S應根據(jù)自身用水環(huán)境條件,加強水務管理,落實節(jié)水措施,擴展廢水回用途徑。只有這樣,才能做到滿足國家環(huán)保政策要求,緩解水資源短缺的矛盾,實現(xiàn)火電行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
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收稿日期:2019-07-16作者簡介:賈丹瑤(1982—),女,北京人,碩士研究生,高級工程師,研究方向:水處理、項目管理等。