強(qiáng)化廢水回用構(gòu)建節(jié)水創(chuàng)新管理模式

曹 軍 朱 巍

上海上電漕涇發(fā)電有限公司

0 實(shí)施背景

上海上電漕涇發(fā)電有限公司位于上海市金山區(qū)，建有2臺(tái)1 000 MW超超臨界機(jī)組。近年來，隨著全球環(huán)境污染事件的頻發(fā)和水資源枯竭問題的突出，人們節(jié)水意識(shí)大大增強(qiáng)。電廠是耗水大戶，無論從可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略角度出發(fā)，還是從電廠自身生存環(huán)境考慮，加強(qiáng)電廠用水管理、全面落實(shí)節(jié)水減排具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2015 年，公司對(duì)兩臺(tái)機(jī)組超凈排放進(jìn)行了設(shè)備擴(kuò)容改造，但改造完成后，造成了用水量突增，每天增加用水量達(dá)1 000 t。此外，公司從2014 年開始對(duì)上海化工區(qū)供汽，2017 年對(duì)外供汽量118 萬t，2018年達(dá)160萬t，因此，節(jié)約用水和減少?gòu)U水已迫在眉睫。

1 實(shí)施措施

2017年1 月公司成立“節(jié)水創(chuàng)新管理小組”，制定了以“強(qiáng)化廢水回用”為目標(biāo)的課題研究，各專業(yè)通過取、用、排、耗水量的測(cè)定，查清各水系統(tǒng)廢水狀況，對(duì)水系統(tǒng)進(jìn)行合理化用水分析，找出節(jié)水潛力，結(jié)合運(yùn)行工況，形成廢水回收利用可行性調(diào)研報(bào)告，對(duì)實(shí)現(xiàn)廢水回收、降低機(jī)組水耗、節(jié)能減排、保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有重大意義。

公司采取了如下措施加強(qiáng)用水管理、強(qiáng)化廢水回用的全方位管理模式，以創(chuàng)建節(jié)水型企業(yè)標(biāo)桿。

1)創(chuàng)新管理方式，完善企業(yè)用水管理制度

在制度上，公司制定《取用水管理制度》《巡回檢查制度》《用水計(jì)量管理制度》[1]和《定額管理和節(jié)獎(jiǎng)超罰制度》；在體制上，建立了由公司領(lǐng)導(dǎo)掛帥的水務(wù)管理網(wǎng)絡(luò)，實(shí)行統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)、分級(jí)管理、專業(yè)歸口的原則。此外，公司還多次召開專題會(huì)議，在工藝流程、設(shè)備維護(hù)、運(yùn)行方式等方面全面協(xié)調(diào)、監(jiān)督、管理全廠水務(wù)工作，抓實(shí)抓細(xì)，做到切實(shí)節(jié)約用水。

在考核和計(jì)劃上，全廠所有用水點(diǎn)安裝計(jì)量水表，實(shí)行分級(jí)計(jì)量管理、專人抄表和定期校驗(yàn)，通過完善的水表計(jì)量體系保證計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；在全廠需水總量指標(biāo)控制的基礎(chǔ)上,對(duì)各主要用水點(diǎn)建立分項(xiàng)控制指標(biāo)進(jìn)行考核，如化學(xué)設(shè)備制水率、汽水損失率和機(jī)組補(bǔ)水率等；明確責(zé)任主體和考核細(xì)則,通過指標(biāo)的層層分解和小指標(biāo)的控制達(dá)到全廠需水總量控制的目的；在分析項(xiàng)指標(biāo)控制的基礎(chǔ)上,按過程編制全廠日需水量統(tǒng)計(jì)表，逐日平衡分析，對(duì)超標(biāo)現(xiàn)象及時(shí)采取糾正措施。

公司貫徹最嚴(yán)格的水資源制度，配合上海市水務(wù)局職能部門不定期檢查，完成了“長(zhǎng)江流域取水工程（設(shè)施）”的核查和登記，并通過水務(wù)局審核。上海市水務(wù)局水資源處、市供水處、執(zhí)法總隊(duì)及行政服務(wù)中心，對(duì)市重點(diǎn)取水戶開展了聯(lián)合取水許可批后監(jiān)管專項(xiàng)執(zhí)法檢查，對(duì)公司依法取水、科學(xué)管理、節(jié)水優(yōu)先、及時(shí)報(bào)備及核查登記等方面給予了高度評(píng)價(jià)和充分肯定。

2)定期開展全廠水平衡測(cè)試，找出節(jié)水潛力

要實(shí)施水的再利用，須整體考慮電廠用水、排水及水處理系統(tǒng)，應(yīng)研究各系統(tǒng)用水量和排水量及其水量平衡[2]。 平衡水量的目的在于按國(guó)家和行業(yè)的規(guī)定，控制電廠用水指標(biāo)，即在滿足各用水戶要求的前提下，合理協(xié)調(diào)全廠用水，起到節(jié)約用水、降低水耗和降低水污染的目的，通過取、用、排、耗水量的測(cè)定，找出節(jié)水潛力，提出節(jié)水規(guī)劃及建議。

為完善節(jié)水管理，在用水終端安裝遠(yuǎn)傳計(jì)量表計(jì)，將信號(hào)輸入電腦統(tǒng)一處理分析，隨時(shí)進(jìn)行水平衡測(cè)試，及時(shí)解決出現(xiàn)的問題。實(shí)踐證明，水平衡測(cè)試是用水管理、用水規(guī)劃、降低電廠用水量的有效方法。公司從建立以來，采取了多項(xiàng)節(jié)水措施，對(duì)大量設(shè)備進(jìn)行了節(jié)水改造和消除用水設(shè)備泄漏工作，為公司節(jié)約了大量的工業(yè)水。目前，機(jī)組平均補(bǔ)水率冬季為0.93%，夏季為0.55%，低于DL/T783《火力發(fā)電廠節(jié)水導(dǎo)則》對(duì)凝汽式發(fā)電機(jī)組1.5%的要求；工業(yè)用水重復(fù)利用率為96.18%，優(yōu)于上海市節(jié)水型企業(yè)80%的標(biāo)準(zhǔn)及DL/T78395%的要求。

3)創(chuàng)新節(jié)水技術(shù)，強(qiáng)化廢水回收利用

廢水回收包括：

（1）超濾反洗水回收

公司4套超濾反洗水水量為600 t/d。經(jīng)過3個(gè)月的跟蹤化驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)超濾反洗水與回用水水質(zhì)相近，完全滿足回用要求，故對(duì)超濾反洗水進(jìn)行了回收改造，費(fèi)用約15萬元，改造管道走向簡(jiǎn)單、節(jié)水成效快，每年可節(jié)約77萬元。

改造方案：

改造前系統(tǒng)：超濾廢水→1 號(hào)超濾回收池→超濾回收泵→污泥沉淀池→溢流至雨水井

改造后系統(tǒng)：超濾廢水→1 號(hào)超濾回收池→超濾回收泵→回用水池→回用水系統(tǒng)

（2）反滲透濃水回收

通常，火電廠除鹽水制備的反滲透濃水作為廢水排放，但這部分水水體清澈，具備回收價(jià)值。改造方案為將一級(jí)反滲透濃水回收至回用水池后進(jìn)入全廠回收水系統(tǒng)管網(wǎng)，二級(jí)反滲透濃水回收至超濾產(chǎn)水箱后進(jìn)入除鹽水制水系統(tǒng)。改造后，每天節(jié)約1 200 m3水量，每年可節(jié)約180萬元。

（3）超濾加熱器疏水回收

超濾加熱器采用蒸汽加熱，加熱蒸汽來自汽輪機(jī)抽汽，冬季氣溫較低時(shí)使用。加熱后的疏水水量達(dá)180 m3/d，原設(shè)計(jì)直接排放。這部分水的水質(zhì)污染少，接近除鹽水，直接排放造成很大浪費(fèi)。改造后，超濾加熱器疏水回用至超濾產(chǎn)水箱，每年可節(jié)約12萬元。

（4）濾池反洗水回收

兩個(gè)濾池反洗水水量達(dá)900 t/d，原排至污泥沉淀池再溢流至雨水井，不符合雨污分流的環(huán)保要求。

改進(jìn)方案為增加1 個(gè)200 m3的半落地混凝土水箱作為濾池反洗水回收池，高度不超過濾池上部反洗水箱高度，同時(shí)，配備1 臺(tái)在線出水濁度儀、2臺(tái)150 t/h 的水泵和自控系統(tǒng)。濾池反洗水回收回路分兩路，在線濁度＜5 NTU、水質(zhì)合格的反洗水直接回收到回用水池，否則打回至預(yù)處理前端沉淀池進(jìn)口，重新進(jìn)行混凝沉淀凈化處理。

（5）除鹽混床再生廢水回收

除鹽混床是目前應(yīng)用最多、技術(shù)最為成熟的化學(xué)除鹽方法，這種離子交換器在產(chǎn)出大量?jī)?yōu)質(zhì)除鹽水的同時(shí)，也消耗了大量再生液，且自用水量也較高，其再生廢水量約占制水量的5%。除鹽混床再生采用的是水質(zhì)較好的除鹽水，但反洗時(shí)由于有碎樹脂跑出，因此，回收時(shí)不能進(jìn)入超濾產(chǎn)水箱反滲透進(jìn)水系統(tǒng)或預(yù)脫鹽水箱混床進(jìn)水，但可作為回用水使用。改造后，除鹽混床回收利用水包括三部分：混床再生時(shí)的反洗水、混床再生結(jié)束時(shí)的正洗水及混床投運(yùn)時(shí)的正洗水。再生一套混床可回收水約100 t，每月混床需再生5～6 臺(tái)，月回收水量約500～600 t，改造費(fèi)用1 萬元左右，且改造管道走向簡(jiǎn)單、節(jié)水成效快。

（6）汽、疏水回收

由于鍋爐吹灰、所有受熱面疏水門、分離器疏水箱水位調(diào)整門、啟動(dòng)循環(huán)泵暖管水及MGGH 蒸汽加熱器等疏放水全部進(jìn)入鍋爐大氣式擴(kuò)容器，造成鍋爐正常運(yùn)行時(shí)，大氣式擴(kuò)容器排汽管不斷冒蒸汽，即影響美觀，又增加了機(jī)組補(bǔ)水量，影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。技改后，已將疏水全部回收。

原鍋爐磨煤機(jī)滅火蒸汽疏水和暖風(fēng)器疏水通過地溝排放至雨水井，改造后，另排放一管路將磨煤機(jī)滅火蒸汽疏水接通至煤污水池，使之循環(huán)再利用。

濕電系統(tǒng)泵軸封水、pH 計(jì)排水、系統(tǒng)水箱原排放至雨水井，改造后封閉原排水口，增加一集水坑，在集水坑內(nèi)安裝一臺(tái)自啟動(dòng)污水泵，將水排放至濕電排水箱循環(huán)再利用。

（7）采用閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

兩臺(tái)機(jī)組輔機(jī)軸封冷卻需使用大量工業(yè)水，為節(jié)約用水量，采用閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)對(duì)輔機(jī)軸封進(jìn)行冷卻。閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)以二級(jí)除鹽水為冷卻介質(zhì)，以循冷器和閉冷泵維持循環(huán)及冷卻效力，不僅節(jié)約了用水量，還避免了系統(tǒng)的腐蝕和結(jié)垢。機(jī)組閉冷水循環(huán)量可達(dá)8.1×105～1.2×106m3/d，補(bǔ)充水量?jī)H30 m3/d左右。

（8）燃料雨污分流和廢水回用

輸煤系統(tǒng)含煤廢水處理系統(tǒng)一套，主要處理輸煤系統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)站、棧橋等保潔沖洗所產(chǎn)生的廢水和多管除塵器排污所產(chǎn)生的含煤廢水，設(shè)計(jì)處理量為40 m3/h，處理后的凈水再循環(huán)用于保潔沖洗，多余部分溢流至雨水管道。

通過對(duì)輸煤系統(tǒng)煤廢水處理設(shè)備的升級(jí)改造，提高了設(shè)備的處理能力。含煤廢水處理設(shè)備升級(jí)改造包括：采用高濁度、高懸?。⊿S≤7 000 mg/L）的電子絮凝器替換原有的電子絮凝器、更換5 臺(tái)過濾桶內(nèi)的過濾介質(zhì)、升級(jí)含煤廢水處理系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)、拆除圓形煤場(chǎng)區(qū)域和油庫(kù)區(qū)域雨水管道。改造后，輸煤系統(tǒng)達(dá)到了國(guó)家雨污分流的要求，提高了廢水循環(huán)再利用，降低了工業(yè)水用水量。

4)廢水處理自動(dòng)化控制

充分利用自動(dòng)控制技術(shù)使廢水處理更加科學(xué)和高效，大大節(jié)約了人力資源，減少了人為失誤。此外，遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控和在線儀表監(jiān)控使運(yùn)行人員可及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。

5)加強(qiáng)廢水回用監(jiān)督

定期開展廢水回用監(jiān)督檢查，對(duì)異常情況及時(shí)分析和處理，保證廢水回用的安全性。如，濾池反洗水回收技改雖已完成，但如果濾池反洗不徹底，會(huì)導(dǎo)致超濾和反滲透膜污堵，不僅影響水汽品質(zhì)，還使制水能力大大下降，故濾池反洗回收水質(zhì)必須定期監(jiān)督。

2 實(shí)施效果

1)創(chuàng)新點(diǎn)

（1）定期開展水平衡測(cè)試工作，摸清企業(yè)用水現(xiàn)狀，完善計(jì)量手段，實(shí)現(xiàn)用水指標(biāo)化管理。

（2）根據(jù)水質(zhì)特性，合理回收廢水，減少取水量、排污量、制水藥劑及用電費(fèi)用。

（3）各專業(yè)協(xié)同管理，共同實(shí)施廢水回收再利用，充分利用自動(dòng)控制技術(shù)讓廢水處理更加科學(xué)和高效。

2)解決的問題

公司開展多舉措節(jié)水，有效控制和減少了取水總量。從圖1對(duì)比趨勢(shì)可知，2017-2019年，在發(fā)電量基本不變，對(duì)外供汽量增加的情況下，鍋爐蒸發(fā)量和取水量明顯減少。目前，公司已實(shí)現(xiàn)每年100萬t廢水回收利用，占總?cè)∷康?5%，每年節(jié)約達(dá)362萬元，完成節(jié)水目標(biāo)。

3)應(yīng)用前景分析

（1）適用范圍及潛力分析

超濾、反滲透、濾池和除鹽混床應(yīng)用廣泛，除電力行業(yè)外，還可用于自來水、電子、化工、食品、醫(yī)藥、造紙、純水超純水制備等，該研究對(duì)推廣節(jié)能、增效和保護(hù)環(huán)境有著重要的意義。

（2）行業(yè)普及情況

圖1 2017-2019年對(duì)比趨勢(shì)圖

目前，電力行業(yè)大部分企業(yè)沒有實(shí)施超濾、濾池反洗水、反滲透濃水和除鹽混床再生廢水回收利用，需推廣和普及。

4)效益

（1）經(jīng)濟(jì)效益

經(jīng)核算，超濾、濾池反洗水、反滲透濃水和除鹽混床再生廢水回收技改實(shí)施后，每年可節(jié)約100 萬t回用水，按3.50元/t計(jì)算，每年可節(jié)約100×3.50=350 萬元，再加上冬季超濾加熱器疏水回收12 萬元，共計(jì)節(jié)約362萬元。

（2）無形效益

超濾廢水回收項(xiàng)目獲得2018 年上海電力股份公司合理化建議和技術(shù)改進(jìn)二等獎(jiǎng)、中國(guó)電力技術(shù)市場(chǎng)協(xié)會(huì)《2017 年度電力行業(yè)化學(xué)專業(yè)創(chuàng)新優(yōu)秀成果》三等獎(jiǎng)，濾池反洗水、除鹽混床反洗水和正洗水回收利用項(xiàng)目獲得《2018 年度電力行業(yè)化學(xué)專業(yè)創(chuàng)新優(yōu)秀成果》二等獎(jiǎng)，此外，公司還獲得2019 年度上海市取水管理優(yōu)秀集體稱號(hào)。

3 結(jié)語

公司在節(jié)水方面仍有許多工作要做，如認(rèn)真研究各類處理工藝、仔細(xì)分析各系統(tǒng)用水量和排水量的平衡、合理協(xié)調(diào)全廠用水、優(yōu)化供水流程等，不斷提高復(fù)用水率和廢水回收率，使用水指標(biāo)達(dá)到先進(jìn)水平。