火電廠廢水分級(jí)回收利用探索與實(shí)踐

楊圣月 秦永忠

（國(guó)能長(zhǎng)源漢川發(fā)電有限公司，湖北 漢川 431614）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，生態(tài)環(huán)保問題越來越引起人們的重視和關(guān)注[1]。我國(guó)長(zhǎng)期存在水資源短缺及分布不平衡問題，為維持社會(huì)發(fā)展，國(guó)家政策和市場(chǎng)規(guī)律都會(huì)導(dǎo)致取水與排水成本持續(xù)上升，廢水零排放政策將在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)施，包括水資源充足的地區(qū)[2]。所以對(duì)全廠水量總體平衡及水質(zhì)情況調(diào)查，優(yōu)化各類生產(chǎn)廢水的回收及利用方式，是保護(hù)水資源的重要措施，對(duì)降低火電廠運(yùn)行成本也有著現(xiàn)實(shí)意義[3]。

1 系統(tǒng)概述

漢川發(fā)電有限公司（以下簡(jiǎn)稱為某公司）三期化學(xué)水處理系統(tǒng)主要排水如下：纖維過濾器正洗、反洗排水；陰離子交換器、陽(yáng)離子交換器、混合離子交換器正洗、反洗及再生酸堿排水；超濾系統(tǒng)沖洗水、反洗水及化學(xué)清洗廢水、反滲透系統(tǒng)沖洗水、反洗水及化學(xué)清洗廢水、反滲透濃水；精處理凝結(jié)水再生系統(tǒng)陰塔、陽(yáng)塔酸堿廢水、高塔排水、高混排水等、纖維過濾器反洗水和沖洗水；這些排放水有的是低鹽低濁度排水、有的是高鹽分及酸堿廢水，但都是混合在一起進(jìn)行收集，造成部分低濁度、低鹽分的排水被污染[4]。

隨著熱網(wǎng)系統(tǒng)三期水源增容系統(tǒng)的投產(chǎn)，增加三套超濾系統(tǒng)，三套離子交換系統(tǒng)，三套反滲透系統(tǒng)，陰離子交換器、陽(yáng)離子交換器、混合離子交換器正洗、反洗及再生酸堿排水；超濾系統(tǒng)沖洗水、反洗水及化學(xué)清洗廢水、反滲透系統(tǒng)前沖洗水、后反洗水及化學(xué)清洗廢水、反滲透濃水等各類排水將大幅增加。三期原有廢水都是混合在一起進(jìn)行收集，統(tǒng)一經(jīng)過三期工業(yè)廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，處理后作為機(jī)組脫硫工藝水、粉煤灰區(qū)域加濕、干煤渣區(qū)域沖洗使用，增容系統(tǒng)調(diào)試投產(chǎn)前，可以維持全廠廢水回收利用水平衡[5]。隨著熱網(wǎng)系統(tǒng)三期水源增容系統(tǒng)的進(jìn)入調(diào)試階段，大量廢水進(jìn)入三期工業(yè)廢水處理系統(tǒng)，而全廠復(fù)用水用戶沒有改變，完全不能維持全廠水平衡。勢(shì)必造成全廠取水、用水的失衡，對(duì)我廠廢水零排放要求造成隱患。會(huì)造成有時(shí)廢水過多而用戶無(wú)法消耗，打破全廠取水、用水的平衡。

2 設(shè)計(jì)目的

為解決系統(tǒng)概述中所存在的問題，實(shí)現(xiàn)全廠廢水零排放，就需要對(duì)現(xiàn)有不同種類的排水分質(zhì)回收，對(duì)水處理系統(tǒng)各類排水進(jìn)行必要的收集、處理，同時(shí)優(yōu)化在建熱網(wǎng)系統(tǒng)三期水源增容系統(tǒng)工藝，減少排水[6]。

該公司隨著周邊供熱量增加，機(jī)組除鹽水補(bǔ)水量不斷增加，新建增容預(yù)處理和增容水處理設(shè)備，增容預(yù)處理以#5、#6 機(jī)組涼水塔作為補(bǔ)充水源，增容預(yù)處理區(qū)域絮凝沉淀池排水經(jīng)過脫泥系統(tǒng)，凈水回收，污泥外運(yùn)，濾池反洗水通過排水池進(jìn)行回收，作為絮凝池進(jìn)水水源，即可減少?zèng)鏊∷?，又可減少污水排放，滿足系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行處理要求，通過實(shí)際應(yīng)用，得出增容預(yù)處理區(qū)域不產(chǎn)生廢水。

增容水處理區(qū)域，三套超濾反洗水、沖洗水和及化學(xué)清洗廢水，三套反滲透前沖洗水、后沖洗水、化學(xué)清洗廢水、濃水和三套離子交換再生用水，將會(huì)產(chǎn)生大量廢水，該公司原有三期水處理廢水處理設(shè)備和廢水復(fù)用設(shè)備，將不能滿足現(xiàn)有廢水處理需求和同時(shí)復(fù)用水量將會(huì)嚴(yán)重超標(biāo)，造成大量廢水溢流。

為維持全廠廢水平衡和堅(jiān)決做到全廠廢水“零排放”[7]，故將三期原有水處理兩套超濾系統(tǒng)，兩套反滲透，兩套離子交換系統(tǒng)及#5、#6 機(jī)組精處理廢水進(jìn)行回收，與增容水處理進(jìn)行統(tǒng)一將改造，所有超濾反洗水、沖洗水及化學(xué)清洗廢水，反滲透前沖洗水和后沖洗水及化學(xué)清洗廢水、離子交換再生部分不含酸、堿的水和精處理再生部分不含酸、堿的水，回收至#5、#6 機(jī)涼水塔。

3 設(shè)計(jì)依據(jù)及理論計(jì)算

為保證回收水質(zhì)的質(zhì)量，對(duì)所有設(shè)計(jì)回收水質(zhì)進(jìn)行分析和理論回收量進(jìn)行計(jì)算，確保水質(zhì)合格，進(jìn)行回收。

超濾沖洗水和反洗水，三期水處理兩套超濾沖洗水主要使用超濾產(chǎn)水對(duì)超濾進(jìn)行沖洗，這部分水經(jīng)過前期絮凝池和纖維過濾器進(jìn)行處理，懸浮的雜質(zhì)很少，測(cè)定電導(dǎo)較低在500μs/cm 以下。增容水處理三套超濾系統(tǒng)的沖洗水和反洗水，經(jīng)過增容預(yù)處理絮凝池和濾池進(jìn)行處理，濁度較低在0.3NTU 以下，因其水源為涼水塔水，電導(dǎo)比涼水塔內(nèi)電導(dǎo)稍微低一點(diǎn)。超濾反洗水，均為超濾產(chǎn)水，水質(zhì)較沖洗水更好。因此，超濾沖洗水和反洗水均可作為#5、#6 涼水塔機(jī)組循環(huán)水補(bǔ)水使用。增容系統(tǒng)超濾沖洗水運(yùn)行周期為首次啟動(dòng)，每次為3min，流量控制在160t/h，循環(huán)運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行40min，反洗2min，流量為250t/h，超濾為倒換運(yùn)行一次，理論節(jié)水量為291t/d。三期水處理增容系統(tǒng)超濾沖洗水運(yùn)行周期為首次啟動(dòng)，每次為3min，流量控制在100t/h，循環(huán)運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行40min，反洗2min，流量為200t/h，超濾為倒換運(yùn)行一次，理論節(jié)水量為231t/d。

反滲透前沖洗水和后沖洗水，反滲透后沖洗水水源為反滲透產(chǎn)水，除開始反洗時(shí)將濃水沖出，后續(xù)反洗時(shí)均為較好水質(zhì)，經(jīng)過多次取樣中和后化驗(yàn)，反洗水電導(dǎo)100μs/cm～500μs/cm；反滲透前沖洗水，其目的是為了反滲透啟動(dòng)時(shí)排凈內(nèi)部氣泡，水源為超濾產(chǎn)水，水質(zhì)與上述超濾產(chǎn)水相同。故反滲透前沖洗水和后沖洗水可作為#5、6 涼水塔機(jī)組循環(huán)水補(bǔ)水使用。增容系統(tǒng)反滲透沖洗時(shí)間為5min 和停機(jī)沖洗時(shí)間為10min，工頻泵流量均為160t/h，設(shè)置為6h 自動(dòng)循環(huán)一次，理論節(jié)水量為120t/d。三期系統(tǒng)反滲透沖洗時(shí)間為5min 和停機(jī)沖洗為10min，工頻泵流量均為100t/h，設(shè)置為12h 自動(dòng)循環(huán)一次，理論節(jié)水量為50t/d。

陰離子交換器、陽(yáng)離子交換器、混合離子交換器的再生用水，這部分水是使用除鹽水和反滲透產(chǎn)水，對(duì)除進(jìn)酸堿和置換以外所有水質(zhì)進(jìn)行分析，電導(dǎo)均在15μs/cm 以下，完全符合涼水塔水源水質(zhì)要求。故陰離子交換器、陽(yáng)離子交換器、混合離子交換器的再生用水可作為#5、6 涼水塔機(jī)組循環(huán)水補(bǔ)水使用。陰離子交換器和陽(yáng)離子交換器以小反洗再生進(jìn)行計(jì)算，陽(yáng)離子交換器反洗流量約為60t/h，陰離子交換器反洗流量約為40t/h，正洗流量約為120 t/h 左右。理論計(jì)算再生時(shí)收集廢水為106t/次?；旌想x子交換器反洗流量約為40t/h，正洗流量約為120 t/h 左右。理論計(jì)算再生時(shí)收集廢水為130t/次。

精處理系統(tǒng)，主要是精處理高混再生用水和前置過濾器反洗水，這部分水是使用除鹽水做為水源，對(duì)精處理再生時(shí)除進(jìn)酸堿和置換以外所有水質(zhì)進(jìn)行分析，電導(dǎo)在2μs/cm 以下，前置過濾器反洗用水，電導(dǎo)在2μs/cm 以下，濁度小于0.3NTU，完全符合涼水塔水源水質(zhì)要求。故#5、6 機(jī)精處理系統(tǒng)的用水可作為#5、6 涼水塔機(jī)組循環(huán)水補(bǔ)水使用。精處理再生水為320t/次，進(jìn)酸堿和置換為150min，進(jìn)酸流量11t/h，進(jìn)堿流量12t/h，理論每次再生節(jié)水為262.5t。前置過濾器反洗時(shí)間每次為762s，反洗流量為140t/h，計(jì)算得每次節(jié)水為29.6t/次。

4 電廠化學(xué)廢水分級(jí)回收方案

增容水處理廠房附近，地埋建造100m3清水收集池，配置兩臺(tái)凈水輸送泵，加裝至#5、#6 機(jī)涼水塔排水管路，安裝DCS 上位機(jī)自動(dòng)控制方式（見圖1）。

圖1 清水收集池DCS 控制畫面

對(duì)增容水處理區(qū)和三期水處理區(qū)域，超濾沖洗水和反洗水、反滲透沖前沖洗水和后沖洗水，進(jìn)行地溝改造，進(jìn)行直接收集。對(duì)增容水處理區(qū)陰離子交換器、陽(yáng)離子交換器、混合離子交換器的大部分排水管道進(jìn)行改造，反排水和正排水進(jìn)行回收，酸堿再生和置換水通過中排門進(jìn)入原有廢水池進(jìn)行集中處理。

對(duì)三期水處理區(qū)域，進(jìn)行地溝改造，將超濾沖洗水和反洗水、反滲透前沖洗水和后沖洗水，排入原有三期回收水池，進(jìn)行收集。對(duì)三期水處理區(qū)域陰離子交換器、陽(yáng)離子交換器、混合離子交換器的排水管道進(jìn)行改造，反排水和正排水進(jìn)入原有三期回收水池，進(jìn)行收集，酸堿再生和置換水通過中排門進(jìn)入原有廢水池進(jìn)行集中處理。

對(duì)三期化水濃水泵和回收水泵管路進(jìn)行改造，在保留原管路直接進(jìn)入復(fù)用水池前提下，加裝旁路閥，將回收水池水排至增容新建清水收集池。

施工完成后廢水流向如圖（見圖2）。

圖2 實(shí)施后水處理廢水流程圖

精處理原有廢水收集池附近，地埋建造50m3精處理廢水池，配置兩臺(tái)凝結(jié)凈水回收泵，同時(shí)加裝至#5、#6 機(jī)涼水塔排水管路，安裝DCS 上位機(jī)自動(dòng)控制方式（見圖3）。

對(duì)精處理再生系統(tǒng)進(jìn)行改造，酸堿再生和置換用水排至原有廢水收集池，對(duì)地溝進(jìn)行改造，其余再生時(shí)用水均排至凈水收集池。前置過濾器反洗水，通過現(xiàn)有地溝改造，反洗水排至凈水收集池。同時(shí)加裝旁通閥，凈水收集池水也可排至原有廢水收集池。

施工完成后廢水流向如圖（見圖4）。

圖4 實(shí)施后精處理區(qū)域廢水流程圖

5 電廠化學(xué)廢水分級(jí)回收的效果驗(yàn)證

2021 年5 月26 日現(xiàn)場(chǎng)施工完成，且通過168 試運(yùn)，開始廢水進(jìn)行分級(jí)回收，為了驗(yàn)證此排水對(duì)#5、6 機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)的影響，根據(jù)機(jī)組運(yùn)行計(jì)劃，要求全部水排至#6 機(jī)組涼水塔，對(duì)#6 機(jī)循環(huán)水的水質(zhì)加強(qiáng)化驗(yàn)?；?yàn)的項(xiàng)目包括濁度、pH 值、電導(dǎo)、總硬度、K 離子。通過3 個(gè)月化驗(yàn)監(jiān)測(cè)此排水水質(zhì)如下：pH 值7.8～8.3，電導(dǎo)率741μs/cm～1651μs/cm，總硬度，6.4ug/L～11.2ug/L，K 離子6mg/L～13.4mg/L，計(jì)算K 離子濃縮倍率為2.7～4.8（K 離子濃度的單位），水質(zhì)滿足循環(huán)水補(bǔ)水使用。

自2021年5月26日以來，化學(xué)經(jīng)此分級(jí)回收系統(tǒng)向#5、6 涼水塔的補(bǔ)水，由于新建增容系統(tǒng)兼顧對(duì)一、二期4 臺(tái)機(jī)組補(bǔ)水，增容水處理設(shè)備清水池累計(jì)回收量6 月、7 月、8月“迎峰度夏”期間回收水量為3.8 萬(wàn)t，4.7 萬(wàn)t，4.4 萬(wàn)t，2021 年9 月為2.5 萬(wàn)t；凝結(jié)水凈水回系統(tǒng)累計(jì)回收量6 月、7 月、8 月、9 月分別為1667.7t、1726.9t、1959.8t、1697.3t，減少了涼水塔補(bǔ)水同時(shí)減輕三期綜合廢水處理壓力，滿足了機(jī)組循環(huán)水補(bǔ)水和全廠水平衡的需求。

初步估計(jì)每年因此而節(jié)約的水量在40 萬(wàn)t 以上，減少?gòu)U水處理壓力的同時(shí)，每年可節(jié)約取水成本20 萬(wàn)元以上，節(jié)約電費(fèi)20 萬(wàn)元，節(jié)約廢水處理大宗材料費(fèi)約20 萬(wàn)元。

6 結(jié)論

合理對(duì)電廠各種廢水進(jìn)行分級(jí)利用，是做到廢水資源化、減少外排水量、減少電廠耗水量以及維持全廠水平衡的主要途徑之一，它是電廠節(jié)水的重要方式。1）廢水分級(jí)回收有利于減少電廠循環(huán)水補(bǔ)給水量。2）廢水分級(jí)回收可以保留原來廢水處理方式，增加靈活的廢水回收運(yùn)行方式，對(duì)全廠水平衡起到至關(guān)重要的作用。3）廢水分級(jí)回收可以節(jié)約用水、降低水耗和降低水污染，使電廠的用水指標(biāo)達(dá)到先進(jìn)水平，為獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益提供分析依據(jù)。