淺談火電廠廢水治理

陳誠

（國能永福發(fā)電有限公司，廣西 桂林 541805）

全廠用水應(yīng)根據(jù)水資源“分級、分質(zhì)”利用，做到“清污分流、雨污分流”，使廢水排放量、處理量最小化；根據(jù)原水、各生產(chǎn)環(huán)節(jié)排水、處理設(shè)施出水的水質(zhì)指標，結(jié)合各生產(chǎn)環(huán)節(jié)用水水質(zhì)要求，合理規(guī)劃梯級使用流程。

一、主要技術(shù)原則

廢水治理工程基于全廠水平衡角度，優(yōu)化現(xiàn)有水系統(tǒng)，做到水資源“分級、分質(zhì)”利用；貫徹“統(tǒng)籌規(guī)劃、因廠制宜、節(jié)水優(yōu)先、雨污分流、分級利用、分類處理、充分回用、達標排放”的原則，使廢水資源化、減量化。

（一）結(jié)合目前實際情況，注意近期與遠期結(jié)合，增設(shè)項目與廠內(nèi)已建設(shè)施相結(jié)合，大、中、小相結(jié)合，要注意合理布局，全面安排，一次規(guī)劃完成，使現(xiàn)實需要和長遠發(fā)展緊密銜接。

（二）遵循“技術(shù)先進，經(jīng)濟合理，安全適用，確保質(zhì)量”的原則。執(zhí)行國家、行業(yè)和地方頒發(fā)的有關(guān)設(shè)計標準、規(guī)范和規(guī)定，確保滿足用戶使用要求。

（三）優(yōu)化設(shè)計，進行多方案技術(shù)經(jīng)濟比較，合理地布置規(guī)劃，節(jié)省建設(shè)投資及運行費用，力爭以最小的投資，取得最大的經(jīng)濟效益。

（四）遵守《火力發(fā)電廠可行性研究報告內(nèi)容深度規(guī)定》（DL/T 5375-2018）的要求和國家有關(guān)設(shè)計標準及規(guī)范。

（五）在工程實施過程中，盡量不影響電廠現(xiàn)有機組的正常運行。

（六）按現(xiàn)有設(shè)備運行狀況的場地條件進行系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計，修廢利舊，工藝布置力求緊湊合理，與主廠房等周邊設(shè)備協(xié)調(diào)一致，便于維護。

二、廢水種類

電廠的用水根據(jù)其用途一般可分為生產(chǎn)用水和非生產(chǎn)用水。生產(chǎn)用水主要包括循環(huán)冷卻用水、鍋爐補給水、工藝用水等，其用水量占全廠的總用水量的95%左右；非生產(chǎn)用水包括生活用水、消防用水、清掃用水和綠化用水等，占全廠總用水量的5%左右。

（一）原水預(yù)處理站污泥

1.原水成分

原水預(yù)處理系統(tǒng)水源取自補給水泵房，經(jīng)過加藥沉淀后清水去到工業(yè)、消防水，泥水則進入污泥處理裝置脫水后固化處置。原水處理站排水的主要成分是污泥，水內(nèi)浮固體的顆粒度大，存在自用水外排，泥水溢流雨排管網(wǎng)的環(huán)保風險，需要配備一套污泥處理裝置。

（二）處理方案

凈水站在處理工程中需要投加絮凝劑和助凝劑，產(chǎn)生了一定的化學污泥，這些污泥若處置不當將會造成二次污染，因此污泥的處理處置是實現(xiàn)清潔生產(chǎn)的關(guān)鍵。

1.分級沉淀

建造幾座大沉淀池分級沉淀，沉淀后的泥用挖掘機挖到煤場摻燒，上層的清水回到沉淀池重新加藥處理。

優(yōu)點：設(shè)備少造價低，維護點不多。

缺點：占地面積大，由于沉淀池沉降時間長，新水來不及沉淀，且每次清淤都需要放空沉淀池的存水再挖，人工成本高，不適合補水量大的電廠。

2.新建污泥處理系統(tǒng)

常規(guī)的污泥處理形式一般有兩種：一是直接濃縮脫水；二是先厭氧消化再濃縮脫水。厭氧工藝存在厭氧微生物繁殖慢、系統(tǒng)操作復(fù)雜、常常達不到排放標準的問題。一般選擇直接濃縮脫水。

脫水機的種類很多，按脫水原理可分為離心脫水、真空過濾脫水及壓濾脫水三大類。

（1）離心脫水機主要由轉(zhuǎn)載和帶空心轉(zhuǎn)軸的螺旋輸送器組成，污泥由空心轉(zhuǎn)軸送入轉(zhuǎn)筒后，在高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下，立即被甩人轉(zhuǎn)轂腔內(nèi)。污泥顆粒比重較大，因而產(chǎn)生的離心力也較大，被甩貼在轉(zhuǎn)轂內(nèi)壁上，形成固體層；水密度小，離心力也小，只在固體層內(nèi)側(cè)產(chǎn)生液體層。固體層的污泥在螺旋輸送器的緩慢推動下，被輸送到轉(zhuǎn)載的錐端，經(jīng)轉(zhuǎn)載周圍的出口連續(xù)排出，液體則由堰四溢流排至轉(zhuǎn)載外，匯集后排出脫水機。

離心脫水機具有噪音大、能耗高、處理能力低等缺點。

優(yōu)點：效率高、不易引起堵塞、勞動強度低(處理過程自動)、占用空間小、工作環(huán)境清潔。

（2）帶式壓濾脫水機

帶式壓濾脫水機是由上下兩條張緊的濾帶夾帶著污泥層，從一連串有規(guī)律排列的輥壓筒中呈S 形經(jīng)過，依靠濾帶本身的張力形成對污泥層的壓榨和剪切力，把污泥層中的毛細水擠壓出來，獲得含固量較高的泥餅，從而實現(xiàn)污泥脫水。

帶式壓濾脫水機受污泥負荷波動的影響小，還具有出泥含水率較低且工作穩(wěn)定、管理控制相對簡單、對運轉(zhuǎn)人員的素質(zhì)要求不高等特點。

（3）板框式壓濾脫水機

板框式壓濾機是通過板框的擠壓，使污泥內(nèi)的水通過濾布排出，達到脫水目的。它主要由凹入式濾板、框架、自動-氣動閉合系統(tǒng)測板懸掛系統(tǒng)、濾板震動系統(tǒng)、空氣壓縮裝置、濾布高壓沖洗裝置及機身一側(cè)光電保護裝置等構(gòu)成。

與其他型脫水機相比，板框式壓濾機最大的缺點是占地面積較大。同時，由于板框式壓濾機為間斷式運行，效率低，操作間環(huán)境較差，有二次污染，國內(nèi)大型污水處理廠己很少采用。但大量開發(fā)研制工作，使其適應(yīng)了現(xiàn)代化污水處理廠的要求，如通過PLC 系統(tǒng)控制就可以實現(xiàn)系統(tǒng)全自運方式，其壓濾、濾板的移動、濾布的振蕩、壓縮空氣的提供、濾布沖洗、進料等操作全部可通過PLC 遠端控制來完成，大減輕了工人勞動強度。

電廠可以根據(jù)自己的處理效果、場地布置、人力配置、經(jīng)濟性、維修成本來選擇合適的脫水機。

三、循環(huán)冷卻水

（一）成分

循環(huán)冷卻水主要存在含鹽率高、水質(zhì)濁度和懸浮物含量超標。

（二）處理方案

根據(jù)水質(zhì)情況，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的排水可作為下列工藝用水：

①脫硫系統(tǒng)工藝用水；

②輸煤系統(tǒng)的沖洗水、干煤場噴灑抑塵用水；

③地面及空氣預(yù)熱器、除塵器、鍋爐煙氣側(cè)沖洗水；

④除鹽水制備系統(tǒng)補給水；

⑤干灰調(diào)濕、干灰場噴灑抑塵用水；

⑥水力沖渣水；

⑦水力除灰用水。

四、生活污水

（一）成分

生活污水來自辦公樓、廠區(qū)洗手間、休息樓、職工生活食堂等排放源。主要存在BOD5、COD 和懸浮物高的問題。

（二）處理工藝

生物氧化法：生活污水處理系統(tǒng)匯集了廠區(qū)的生活污水，經(jīng)過污水泵送至污水處理系統(tǒng)的格柵井內(nèi)，再送到調(diào)節(jié)池，由污水提升泵送至接觸氧化池曝氣。生活污水中的有機物在曝氣池內(nèi)經(jīng)微生物降解后，污水自流到沉淀池中，進行泥水分離，部分經(jīng)污泥消化池，上清液回流到調(diào)節(jié)池，剩余污泥定期抽吸排放。沉淀池出水自流入消毒池，經(jīng)消毒后排放。

的主特征值,那么當時, μ1>0;當時, μ1<0。根據(jù)引理2可知,若則沒有大于或等于1的特征值;若則存在大于1的特征值,因此由引理3可知,若則indexW(F,(θa,0))=0;若則indexW(F,(θa,0))=indexSy(F,(θa,0))=(-1)σ,其中σ是算子F′(θa,0)在空間Sy上大于1的特征值的代數(shù)重數(shù)之和。下證σ=0。

生活污水處理系統(tǒng)出水可優(yōu)先用于綠化用水，仍有富裕用于脫硫工藝補水。深度處理可采用MBR 工藝或二級處理后再進行過濾處理，宜采用機械過濾方式，也可采用活性炭吸附等處理方式，典型工藝流程如下：

①生活污水→格柵→調(diào)節(jié)池或初沉池→MBR（膜生物反應(yīng)器）→消毒池

②生活污水→格柵→調(diào)節(jié)池或初沉池→缺(厭)氧池→生物接觸氧化池→二沉池→消毒池→過濾器→出水。

（三）MBR的優(yōu)缺點

優(yōu)點：出水水質(zhì)優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定、剩余污泥產(chǎn)量少、占地面積小，不受設(shè)置場合限制、可去除氨氮及難降解有機物、操作管理方便，易于實現(xiàn)自動控制、易于從傳統(tǒng)工藝進行改造，該工藝可以作為傳統(tǒng)污水處理工藝的深度處理單元，在生活污水、工業(yè)廢水處理（從而實現(xiàn)電廠廢水的大量回用）等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

膜--生物反應(yīng)器也存在一些不足。主要表現(xiàn)以下幾個方面：

①膜造價高，使膜--生物反應(yīng)器的基建投資高于傳統(tǒng)污水處理工藝；

③能耗高：MBR 泥水分離過程必須保持一定的膜驅(qū)動壓力，為了加大膜通量、減輕膜污染，必須增大流速，沖刷膜表面，造成MBR的能耗要比傳統(tǒng)的生物處理工藝高。

電廠可根據(jù)自己場地、資金等多方面需求選擇合適的工藝。

五、含煤廢水

（一）成分

含煤廢水來源主要為：輸煤系統(tǒng)（棧橋、地面）沖洗、噴淋產(chǎn)生的含煤廢水。主要指標中懸浮物較高，燃煤中含有酚類物質(zhì)。

（二）處理工藝

傳統(tǒng)含煤污水處理設(shè)施由集水井、格柵、初沉調(diào)節(jié)池、混合反應(yīng)罐、曝氣沉淀池、煤水提升泵、高效過濾器、加藥裝置、煤泥泵、清水泵等組成。采用混凝-沉淀-過濾工藝，處理后出水懸浮物含量可達到10-20mg/l，但該方案需要人工加藥，運行維護較麻煩。

混凝-沉淀-氣浮工藝也能達到降低懸浮物的目的，經(jīng)混凝-沉淀和一級氣浮處理，出水懸浮物含量可達到10mg/L～20mg/L，既可以滿足運煤系統(tǒng)回用要求，也可以達到排放標準。該處理方式與混凝-沉淀-過濾工藝相比，出水水質(zhì)相近，避免了過濾器可能出現(xiàn)的濾料板結(jié)故障，但占地面積大，造價和運行費用較高，目前實際采用的電廠較少。

近年來，有些電廠采用了電子絮凝-沉淀-過濾工藝，該工藝的核心是電子絮凝技術(shù)，通過由不同金屬材料制成的平板在含煤廢水中通入電流，打破水中懸浮、浮化或溶解狀污染物的穩(wěn)定狀態(tài)，形成以非膠體或非溶解狀態(tài)存在的固體狀物質(zhì)，便于被下級沉淀一過濾工藝分離去除。該工藝屬物理方法，整個過程無須添加化學藥劑，運行維護方便，占地面積較小，出水水質(zhì)較好，但初期投資和運行電耗較高。

六、工業(yè)廢水

（一）成分

工業(yè)廢水主要有：水處理、凝結(jié)水精處理的排水、樹脂再生酸堿廢液和反滲透的化學清洗酸堿廢液。

（二）處理工藝

廢水pH 值、懸浮物、鐵銅等金屬離子及化學需氧量等不合格時，廢水處理宜采用以下流程：

①廢水貯存池（箱）→氧化池(箱）→反應(yīng)池（箱）→pH 調(diào)整池（箱）→絮凝池(箱）→澄清池(箱）→最終中和池→清凈水池→過濾器→回收利用或排放；

②廢水貯存池(箱）→pH 調(diào)整池(箱）→反應(yīng)池（箱）→絮凝池(箱）→澄清池(箱）→最終中和池→清凈水池→過濾器→回收利用或排放；

③廢水貯存池(箱）→澄清池(箱）→氣浮池→中間水池→過濾器→回收利用或排放。

工業(yè)廢水經(jīng)處理后清水可回收利用到脫硫工藝水使用，排出的泥漿外運或回到煤場摻燒處理。

七、脫硫廢水

（一）成分

脫硫系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水，具有高鹽、高氯、強腐蝕的特點，并且含有大量的懸浮物以及重金屬，是全廠廢水改造的難點與重點。

（二）處理工藝

目前國內(nèi)外的脫硫廢水深度處理技術(shù)主要包括有四個方面：

第一，以水處理方式實現(xiàn)濃縮+傳統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶/高溫煙氣干燥；

第二，利用煙氣余熱工藝；

第三，電解制氯工藝（適用于沿海開式冷卻循環(huán)電廠）；

第四，回用于水力沖灰渣（適用于具備水灰場、濕式撈渣條件的電廠，或者粉煤灰利用層級較低的電廠）。

1.現(xiàn)國內(nèi)以水處理方式實現(xiàn)濃縮+傳統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶/高溫煙氣干燥的脫硫廢水深度處理主要工藝包括以下幾種：

（1）預(yù)處理+傳統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶（MED&MVR）

（2）預(yù)處理+膜濃縮+蒸發(fā)結(jié)晶

（3）預(yù)處理+低溫強化自然蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)

2.現(xiàn)國內(nèi)以利用煙氣余熱方式實現(xiàn)蒸發(fā)干燥的主流脫硫廢水深度處理工藝包括以下幾種：

（1）煙道噴霧干燥

（2）煙氣余熱濃縮+二次風干燥

（3）低溫閃蒸+煙道旁路噴霧干燥

3.現(xiàn)有的蒸發(fā)干燥工藝，有傳統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶、二次風干燥以及煙道噴霧干燥等工藝。傳統(tǒng)蒸發(fā)會產(chǎn)生結(jié)晶雜鹽，無法處置，所以選取二次風干燥和煙道噴霧干燥工藝。

根據(jù)電廠實際情況可以選擇以下結(jié)合工藝：

（1）預(yù)處理+煙道噴霧干燥（方案一）

（2）預(yù)處理+二次風干燥工藝（方案二）

（3）超濾+離子置換濃縮處理技術(shù)+高溫煙氣噴霧干燥工藝（方案三）

這三種工藝均能滿足脫硫廢水達到零排放的要求，三種方案里的鹽分均通過除塵器捕集進入粉煤灰。

預(yù)處理+煙道噴霧干燥，雖然會影響鍋爐的熱效率，但此路線工藝簡單，運行成本一次性投資低于方案二和方案三。

預(yù)處理+二次風干燥，抽取熱二次風需要配置增壓風機，電耗較高，運行成本和一次投資較高。

超濾+離子置換濃縮處理技術(shù)+高溫煙氣噴霧干燥，本方案高溫干燥段也會影響鍋爐的熱效率，但一次性投資較高。系統(tǒng)不作預(yù)處理時，存在膜堵塞和結(jié)垢的風險。

考慮到系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性與可靠性，并受現(xiàn)場施工場地等因素影響，兼顧一次性投資和運行成本，各電廠根據(jù)自身情況選擇脫硫廢水治理改造方案。