燃煤電廠廢水零排放系統(tǒng)開發(fā)與工程運用

管 闖 呂 揚

山東國舜建設(shè)集團有限公司

1 燃煤電廠水源消耗情況

我國燃煤電廠數(shù)量眾多，廢水零排放系統(tǒng)的開發(fā)，必須了解到燃煤電廠在常規(guī)運行下的耗水量，以此為廢水零排放系統(tǒng)開發(fā)實現(xiàn)提供數(shù)據(jù)參考。以某燃煤電廠為例，該廠中的2×600MW機組中，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運行期間，不進行廢水回收，在此基礎(chǔ)上對2×600MW消耗水量進行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，春季冷卻塔蒸發(fā)損失以及冷卻塔風(fēng)吹損失、循環(huán)水系統(tǒng)濃縮排污損失中，需水量分別為1605m3/h、70m3/h、331m3/h，所產(chǎn)生的廢水量為0、0、0，耗水量為1605m3/h、70m3/h、331m3/h。秋季冷卻塔蒸發(fā)損失以及冷卻塔風(fēng)吹損失、循環(huán)水系統(tǒng)濃縮排污損失中，需水量分別為1790m3/h、81m3/h、307m3/h，所產(chǎn)生的廢水量為0、0、0，耗水量為0、1605m3/h、1790m3/h。其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)詳見表1。

表1 2×600MW機組其他系統(tǒng)耗水分析表（單位m3/h）

結(jié)合表1的數(shù)據(jù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，燃煤電廠正常機組運行中，春季耗水量少于秋季耗水量，全面產(chǎn)生費數(shù)量較大。

2 廢水零排放系統(tǒng)開發(fā)難點分析

燃煤電廠開發(fā)廢水零排放系統(tǒng)期間，其循環(huán)水排污系統(tǒng)以及含煤廢水、脫硫廢水、工業(yè)廢水等種類較多，廢水中含有大量重金屬、懸浮物、鹽類以及有機物等。燃煤電廠的零排放系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用中，處理廢水量比較少[1]。燃煤電廠開發(fā)廢水零排放系統(tǒng)，需要在當(dāng)前廢水處理系統(tǒng)上，控制循環(huán)冷卻水濃縮率。但是在實際處理中，循環(huán)冷卻水的廢水排放量依然較高。廢水零排放系統(tǒng)設(shè)計，要求循環(huán)水濃縮率必須達到10倍，實際濃縮率為5倍，限制廢水處理效率。面對這種情況，在廢水處理中添加緩蝕劑，將循環(huán)水中的硬度與堿度降低，以此調(diào)整濃縮倍率。除了緩蝕劑之外，還可以添加殺菌劑、阻垢劑等。廢水零排放系統(tǒng)開發(fā)中主要難點集中在末端廢水處理方面。通常有著懸浮物含量高、腐蝕性較強、含鹽量高以及弱酸性性質(zhì)[2]。當(dāng)使用化學(xué)沉淀處理技術(shù)時，雖然可保證出水水質(zhì)符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，但是仍存在腐蝕性較強、氯離子含量高、硬度高等特點，使得出水的二次利用受到阻礙，因此燃煤電站廢水排放的主要難點就是脫硫廢水。

3 燃煤電廠廢水零排放系統(tǒng)開發(fā)與工程運用

3.1 廢水零排放系統(tǒng)構(gòu)建

廢水零排放系統(tǒng)構(gòu)建積極從水源循環(huán)利用方面出發(fā)，根據(jù)凈水站、在設(shè)備冷卻以及鍋爐補水處理系統(tǒng)、工業(yè)廢水處理裝置、脫硫系統(tǒng)、脫硫廢水預(yù)處理裝置、脫硫廢水蒸發(fā)裝置、生活污水處理裝置等系統(tǒng)，打造梯級廢水處理結(jié)構(gòu)。結(jié)合燃煤電廠廢水種類，通過循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，有效處理冷卻塔廢水，做到循環(huán)使用[3]。根據(jù)冷卻水處理后將其轉(zhuǎn)換為冷卻塔補充水。濃縮處理后的廢水進入到脫硫廢水處理系統(tǒng)中轉(zhuǎn)變?yōu)檠a充水。將污泥從廢水中有效分離出來，隨后通過蒸發(fā)結(jié)晶處理的方式，將廢水中的鹽分離出來，廢水變?yōu)槟Y(jié)水，將其輸送到冷卻塔。真正實現(xiàn)廢水有效處理，一水多用的零排放系統(tǒng)。廢水零排放系統(tǒng)建設(shè)是必然選擇，但是在實際建設(shè)中，不僅對處理技術(shù)要求十分嚴格，消耗大量技術(shù)投入與資金投入，這方面缺乏系統(tǒng)、嚴謹?shù)墓芾碇贫扰c監(jiān)督制度，這方面還需要不斷完善優(yōu)化。雖然燃煤電廠對廢水零排放系統(tǒng)建設(shè)十分重視，并且節(jié)水方法不斷改進。但是建設(shè)的目的是確保燃煤電廠運行安全，建設(shè)高度沒有真正上升到節(jié)水與環(huán)保方面，必須改變先用水、再節(jié)水的觀念。

3.2 廢水零排放系統(tǒng)建設(shè)組成

3.2.1 循環(huán)冷卻水倍率濃縮技術(shù)

以水量平衡標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)進行分析，需要保證循環(huán)冷卻系統(tǒng)的濃縮排放量在80m3/h～90m3/h之間，以此為根據(jù)可知濃縮倍率應(yīng)在10上下。但是循環(huán)冷卻水倍率濃縮技術(shù)在實際應(yīng)用中資金成本高，倍率濃縮控制方面還要進一步優(yōu)化。想要真正解決這一現(xiàn)象，應(yīng)根據(jù)實際需求開展高濃縮倍率實驗，以此明確科學(xué)合理的藥劑，保證水環(huán)水水質(zhì)符合國家標(biāo)準(zhǔn)需求，防止腐蝕等問題的出現(xiàn)。我國研究人員通過實驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)循環(huán)水污染程度在20NTU內(nèi)，并科學(xué)運用相關(guān)藥劑時，若藥劑使用濃度達到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，且循環(huán)冷卻水系統(tǒng)濃縮倍率控制在10以內(nèi)，可從基礎(chǔ)上解決結(jié)垢、腐蝕等問題的出現(xiàn)[4]。

3.2.2 廢水軟化技術(shù)

廢水零排放系統(tǒng)中，脫硫廢水預(yù)處理期間，需要通過軟化技術(shù)將廢水中的Si、Mg2+等去除，這樣才能確保脫硫廢水預(yù)處理后，脫硫廢水蒸發(fā)與冷卻塔廢水處理等系統(tǒng)正常運行，規(guī)避廢水處理中出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象。脫硫廢水軟化處理技術(shù)中，添加絮凝劑等化學(xué)藥劑，化學(xué)藥劑中包括氫氧化鈉以及石灰、碳酸鈉等，有效軟化廢水中的物質(zhì)。根據(jù)廢水處理具體情況，選擇在不同級別添加助凝劑以及有機硫等化學(xué)藥劑。經(jīng)過實驗研究發(fā)現(xiàn)，脫硫廢水系統(tǒng)處理中，碳酸鈉軟化效果較好，但是在投放化學(xué)藥劑期間，不同化學(xué)藥劑軟化效果與投放數(shù)量差別較大。其中添加石灰-鹽酸納進行廢水軟化技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)非常成熟，石灰-碳酸鈉通過沉淀將Mg2+去除，并且這種軟處理技術(shù)不需要過高的成本。氫氧化鈉-碳酸鈉廢水軟化技術(shù)應(yīng)用同樣非常成熟，相較于石灰-碳酸鈉軟化技術(shù)，這種技術(shù)應(yīng)用成本較高。石灰-煙道氣軟化技術(shù)是廢水零排放系統(tǒng)研究中的新技術(shù)，軟化原理是通過煙道將碳酸鈉用CO2代替沉淀，該技術(shù)在應(yīng)用中不需要過多的成本，在未來廢水處理中具有較大的應(yīng)用空間。

3.2.3 結(jié)晶鹽與廢水污泥的應(yīng)用

經(jīng)過分離后形成的結(jié)晶鹽與廢水污泥的處理若存在問題，就會在遇水后導(dǎo)致二次污染的出現(xiàn)。想要防止二次污染問題的出現(xiàn)，就需要根據(jù)實際需求綜合應(yīng)用結(jié)晶鹽與廢水污泥資源。針對污泥制磚實驗為基礎(chǔ)進行分析，當(dāng)石灰與水泥等固化材料和污泥的比例保持為7:3 時，污泥磚強度符合我國標(biāo)準(zhǔn)，通過浸出試驗發(fā)現(xiàn)，污泥磚中不含有重金屬符合可持續(xù)發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)。由于污泥磚中的含有大量污泥鹽，因此無法在房屋建筑施工中使用，僅可應(yīng)用在路面鋪設(shè)與圍墻施工中。為了實現(xiàn)結(jié)晶鹽提取純度不斷提升，應(yīng)科學(xué)合理的運用不同鹽在水中的溶度積，確保結(jié)晶鹽中氯化鈉的含量快速提高，滿足我國二級工業(yè)鹽需求，進而廣泛應(yīng)用在印染行業(yè)中。

3.2.4 煙道蒸發(fā)方法

通過壓縮空氣將脫硫廢水霧化處理，導(dǎo)入靜電除塵設(shè)備與空氣預(yù)熱設(shè)備煙道中，運用熱氣的溫度蒸發(fā)廢水，同時廢水中存在的大量結(jié)晶物質(zhì)就會跟隨煙氣進入到靜電除塵設(shè)備中。應(yīng)用煙道蒸發(fā)方法時，受客觀因素影響，脫硫廢水會出現(xiàn)霧化濕壁，進而引發(fā)煙道、除塵器腐蝕問題，這就需要在最短時間內(nèi)確保脫硫廢水快速蒸發(fā)。我國某研究人員以脫硫廢水煙道蒸發(fā)期間的數(shù)據(jù)信息為基礎(chǔ)進行研究與分析，了解了霧化直徑、煙氣溫度以及霧化滴液速度等與蒸發(fā)時間的聯(lián)系。我國研究人員針對脫硫廢水煙道蒸發(fā)后物質(zhì)特性進行分析后發(fā)現(xiàn)，主要物質(zhì)為氯化鈉、硫酸鈣等，這對于綜合運用灰飛不會產(chǎn)生任何影響。

4 結(jié)束語

綜上所述，燃煤電廠運行過程中會需要大量水資源的支持，因為其消耗水量較大，所以產(chǎn)生的廢水較多。必須加大廢水零排放系統(tǒng)開發(fā)力度，控制使用水量的同時盡可能做到廢水循環(huán)利用，為燃煤電廠可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造有利條件，同時減輕水源緊張壓力。為其他電廠廢水循環(huán)利用提供參考。改善燃煤電廠發(fā)展現(xiàn)狀，協(xié)調(diào)燃煤電廠與環(huán)境、自然資源的關(guān)系。