生物質(zhì)電廠節(jié)水與廢水綜合治理及零排放技術(shù)研究

費(fèi)芳芳 畢武林

摘要：為提高生物質(zhì)電廠用水水平，在節(jié)水減排基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)全廠廢水零排放，按照分質(zhì)處理、合理回用、深度節(jié)水的原則，以全廠水平衡資料為依據(jù)，通過(guò)對(duì)全廠各主要用排水情況重點(diǎn)分析，有針對(duì)性地制定了各類廢水處理及回用改造方案，全面優(yōu)化用水流程。改造完成后，全廠處理后的各類廢水出水水質(zhì)滿足回用要求，通過(guò)梯級(jí)回用，實(shí)現(xiàn)零排放，每年可減少新鮮水取水量48萬(wàn)m3，減少排污量57萬(wàn)m3，經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)效益顯著。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)電廠;廢水處理系統(tǒng);循環(huán)水排污水;節(jié)水;零排放

0 引言

電廠是用排水大戶，且各類排水水質(zhì)差異較大[1]。隨著國(guó)家對(duì)火電廠排水水質(zhì)要求日益嚴(yán)格，節(jié)水減排進(jìn)而實(shí)現(xiàn)廢水零排放勢(shì)在必行，這對(duì)電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及環(huán)境保護(hù)均有十分積極的意義[2-3]。

某生物質(zhì)電廠現(xiàn)有2臺(tái)50 MW機(jī)組，為進(jìn)一步提高水的綜合利用水平，某生物質(zhì)電廠結(jié)合長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，進(jìn)行了零排放改造。本文結(jié)合近年來(lái)先進(jìn)的廢水零排放改造技術(shù)[4-6]，對(duì)電廠各水處理系統(tǒng)進(jìn)行改造或新建，解決電廠現(xiàn)有用排水系統(tǒng)存在的設(shè)備出力不足、水資源利用不盡合理等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)該生物質(zhì)電廠深度節(jié)水及零排放，徹底杜絕環(huán)保隱患，提高經(jīng)濟(jì)、環(huán)保效益。

1 電廠用排水現(xiàn)狀分析

1.1? ? 用排水現(xiàn)況

某生物質(zhì)電廠各類廢、污水主要來(lái)源于生活污水、含油廢水、鍋爐排污水、取樣系統(tǒng)排水、循壞排污水、酸堿再生廢水等。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全廠新鮮水總?cè)∷?01.8 m3/h，全廠總耗水量224.6 m3/h，全廠總外排水量77.2 m3/h，平均單位發(fā)電量取水量3.02 m3/MWh。

1.2? ? 各水系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題

（1）未能實(shí)現(xiàn)梯級(jí)回用，大量廢水外排，造成水資源的浪費(fèi)。

（2）污泥處理系統(tǒng)、生活污水處理系統(tǒng)部分設(shè)備出力無(wú)法滿足現(xiàn)有廢水處理需求，造成出水水質(zhì)不滿足設(shè)計(jì)要求。

（3）循環(huán)水排污水達(dá)標(biāo)外排，無(wú)法滿足遠(yuǎn)期國(guó)家環(huán)保要求。

1.3? ? 水質(zhì)

該生物質(zhì)電廠生產(chǎn)生活用水水源為河水、深井水以及自來(lái)水。河水經(jīng)原水一體化處理裝置處理之后用于工業(yè)水系統(tǒng)及生活和消防用水，深井水作為鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)水源。該生物質(zhì)電廠產(chǎn)生的廢水主要包括循環(huán)排污水、酸堿再生廢水、生活污水、含油污水處理系統(tǒng)出水等。

2 全廠節(jié)水及零排放改造方案

電廠各處理系統(tǒng)存在設(shè)備老化、出力不足、效果不佳等問(wèn)題，以該電廠用排水情況及各類廢水水質(zhì)特點(diǎn)為依據(jù)，按照分質(zhì)處理、合理回用、深度節(jié)水的原則，針對(duì)各系統(tǒng)用水需求，提出改造方案，最大限度地減少?gòu)U水水量，實(shí)現(xiàn)一水多用，從而降低廢水水量及處理成本，實(shí)現(xiàn)全廠廢水零排放[7]。

3 廢水處理系統(tǒng)改造

3.1? ? 生活污水處理系統(tǒng)改造

某生物質(zhì)電廠生活污水原設(shè)計(jì)處理工藝為：生活污水管→格柵井→污水調(diào)節(jié)池→地埋式一體化生活污水處理裝置→回用水池。原處理工藝為地埋式，設(shè)備老化嚴(yán)重，難以檢修，因此處理效果差。

生活用水量大約為5 m3/h，新建一套生活污水處理系統(tǒng)，采用曝氣生物濾池工藝，設(shè)計(jì)水量為2×3 m3/h。與傳統(tǒng)A2O工藝及地埋式接觸氧化工藝相比，曝氣生物濾池內(nèi)填充的濾料的高比表面積帶來(lái)的高濃度生物膜的氧化降解能力，可對(duì)污水進(jìn)行快速凈化，占地面積較小，方便檢修，不會(huì)發(fā)生污泥膨脹，運(yùn)行費(fèi)用低。目前該工藝已在多個(gè)電廠應(yīng)用，運(yùn)行情況良好，且在設(shè)備運(yùn)行階段易于控制和檢修[8]。經(jīng)處理后的生活污水首先用于全廠綠化。

3.2? ? 污泥處理系統(tǒng)改造

對(duì)污泥濃縮池進(jìn)行管道及設(shè)備改造，更換污泥濃縮池進(jìn)出水管道、刮泥機(jī)及潛水?dāng)嚢杵?，新增一套污泥處理設(shè)備，處理能力8 m3/h，將污泥脫水機(jī)濾液輸送至一體化預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)行處理回用，實(shí)現(xiàn)節(jié)水回用的目的。

3.3? ? 新建循環(huán)水處理系統(tǒng)改造

該生物質(zhì)電廠循環(huán)水現(xiàn)階段循環(huán)排污水（水量66.7 m3/h）排至遂溪河。通過(guò)對(duì)電廠水質(zhì)分析并進(jìn)行循環(huán)水試驗(yàn)，減少新鮮水的補(bǔ)水量，降低循環(huán)水排污水量至25 m3/h，由此降低整體處理設(shè)備投資費(fèi)用及運(yùn)行費(fèi)用[9]。進(jìn)一步考慮料場(chǎng)抑塵措施，沿?fù)躏L(fēng)抑塵墻、料棚新建管路并布置干霧噴頭，以循環(huán)排污水作為料堆抑塵噴淋用水，料場(chǎng)噴霧抑塵系統(tǒng)耗水量約為12 m3/h。通過(guò)提高濃縮倍率以及綜合利用，僅剩余13 m3/h循環(huán)水排污水需要進(jìn)行處理。

新建循環(huán)水深度處理系統(tǒng)，采用“兩級(jí)軟化（氫氧化鈉-碳酸鈉）+過(guò)濾+超濾+反滲透”[10]工藝，設(shè)計(jì)處理能力15 m3/h，循環(huán)水排污水排至廢水緩沖池（600 m3）進(jìn)行均質(zhì)緩沖，再通過(guò)提升水泵輸送至高效澄清器進(jìn)行兩級(jí)軟化澄清處理，高效澄清器設(shè)計(jì)處理水量20 m3/h，并配套設(shè)置氫氧化鈉、碳酸鈉、凝聚劑、助凝劑和硫酸加藥裝置，以及設(shè)置循環(huán)污泥泵，實(shí)現(xiàn)可控的污泥回流，底部剩余污泥排至污泥濃縮罐進(jìn)行污泥濃縮。高效澄清器出水在進(jìn)入超濾系統(tǒng)前通過(guò)多介質(zhì)過(guò)濾器進(jìn)一步去除其中的顆粒態(tài)懸浮物，保證后續(xù)超濾等膜系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，多介質(zhì)過(guò)濾器設(shè)計(jì)出力為2×20 m3/h，超濾系統(tǒng)設(shè)計(jì)出力15 m3/h，超濾產(chǎn)水進(jìn)入苦咸水反滲透系統(tǒng)進(jìn)行脫鹽處理，苦咸水反滲透系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理水量15 m3/h，采用一級(jí)三段的反滲透，可將廢水濃縮至2 m3/h濃水，反滲透產(chǎn)水輸送至鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)或循環(huán)水系統(tǒng)回用，濃水用于干渣拌濕。

循環(huán)水排污水經(jīng)深度處理系統(tǒng)軟化脫鹽濃縮處理后，反滲透產(chǎn)水11 m3/h回用鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)，反滲透濃水2 m3/h用于干渣拌濕消納。

另外，反滲透產(chǎn)水用于鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)的補(bǔ)充進(jìn)水后，可提升鍋爐補(bǔ)水系統(tǒng)的補(bǔ)水水質(zhì)，降低系統(tǒng)再生頻率，進(jìn)一步減少酸堿廢水水量。經(jīng)估算，改造后酸堿再生廢水水量降至0.6 m3/h，按照高低鹽分離改造，其中高鹽廢水水量約0.2 m3/h，低鹽廢水水量約0.4 m3/h。綜合降低項(xiàng)目總投資費(fèi)用、廢水單位處理成本，將低鹽廢水通過(guò)泵輸送至原水預(yù)處理系統(tǒng)處理回用，新建管路將高鹽廢水輸送至循環(huán)水處理系統(tǒng)濃水箱用于干渣拌濕。經(jīng)核算全廠干渣拌濕消耗的總水量為2.7 m3/h，鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)的酸堿再生高鹽廢水0.2 m3/h及循環(huán)水處理系統(tǒng)反滲透濃水2 m3/h用于干渣拌濕，可以完全消納。

通過(guò)上述改造可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)水排污水零排放，此外，循環(huán)排污水深度處理系統(tǒng)出水可有效回收利用，大大減少了新鮮水取水量。

3.4? ? 其他系統(tǒng)改造

（1）對(duì)含油污水部分水質(zhì)實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，在油罐區(qū)新建1個(gè)50 m3油水儲(chǔ)存池收集油庫(kù)噴淋水，同時(shí)增設(shè)循環(huán)噴淋泵，鋪設(shè)相應(yīng)管路，收集含油廢水循環(huán)噴淋利用，減少含油廢水水量。同時(shí)在油罐區(qū)油水儲(chǔ)存池新增另一管路，在循環(huán)噴淋水水質(zhì)變差時(shí)，通過(guò)新增管路將其輸送至含油廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，處理后排入生活污水回用水池。

（2）綜合回收利用鍋爐管壁清洗水。沖洗水對(duì)水質(zhì)要求不高，因此利用循環(huán)水排污水作為沖洗水，并通過(guò)將沖洗水收集沉淀進(jìn)行循環(huán)利用，以達(dá)到節(jié)水減排的目的。因此新建500 m3的沖洗水收集池并配置水泵及管路，按照兩級(jí)沉淀設(shè)計(jì)，中間設(shè)置溢流堰，分別作為鍋爐管壁沖洗水收集儲(chǔ)存池和清水池，底部污泥通過(guò)人工清理[11]。

4 改造效果及效益分析

4.1? ? 改造效果

該生物質(zhì)電廠通過(guò)上述改造后，全廠廢水實(shí)現(xiàn)梯級(jí)利用，徹底解決了水的不合理回用問(wèn)題，大大降低了新鮮水取水量及廢水水量，實(shí)現(xiàn)全廠廢水零排放，如表1所示。

改造完成后，全廠新鮮水取水量由改造前的301.8 m3/h，降至236.2 m3/h，平均單位發(fā)電量取水量由3.02 m3/MWh降至2.37 m3/MWh，全廠廢水實(shí)現(xiàn)零排放。

4.2? ? 效益分析

改造后每年減少排污量57萬(wàn)m3，考慮新增料場(chǎng)噴霧抑塵，每年減少新鮮水取水量48萬(wàn)m3，節(jié)水收益4.61萬(wàn)元/年，減少排污費(fèi)1.09萬(wàn)元/年。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）某生物質(zhì)電廠零排放改造方案對(duì)排泥水、生活污水、循環(huán)水排污水進(jìn)行分類處理回用，經(jīng)處理后水質(zhì)滿足回用要求，大大降低了電廠外排水量。

（2）循環(huán)水排污水采用成熟的膜法脫鹽工藝，產(chǎn)水水質(zhì)好，可優(yōu)化鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)水質(zhì)，降低酸堿再生頻次及廢水量。

（3）某生物質(zhì)電廠全廠廢水零排放改造后，全廠無(wú)廢水外排，徹底消除環(huán)保隱患，經(jīng)濟(jì)效益及環(huán)境效益顯著。

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收稿日期：2020-07-20

作者簡(jiǎn)介：費(fèi)芳芳（1987—），女，湖北黃石人，工程師，研究方向：火力發(fā)電及污染治理。