王家生，黃種買，易賽莉，張青
（武漢大學環(huán)境工程系，湖北 武漢430072）

　　摘　要：在對小型火電廠各用水系統(tǒng)水質(zhì)特征進行調(diào)查分析的基礎上，提出改進各用水系統(tǒng)的運行狀況，提高水的重復利用率，減少廢水排放。通過廢水回用和最終處置，實現(xiàn)火電廠廢水零排放。
　　關鍵詞：小型火電廠；廢水回用；零排放
　　中圖分類號：X773
　　文獻標識碼：A
　　文章編號：1009－2455（2002）03－0016－03

Study on the Zero Discharge Process of Wastewater from Small Scale Thermal Power Stations
SANG Jia-sheng, HUANG Zhong-mai, YI Sai-li,ZHANG Qing
(Environmental Engineering Department, Wuhan University, Wuhan 430072, China)

　　Abstract: Under the investigations of water quality characteristics of various water consumption system for small scale thermal power stations, some inprovement in operation conditions was suggested to raise water reuseefficiency and reduce wastewater discharge. Zero discharge of wastewater from small scale thermal power stations can be achieved by wastewater reuse and final treatment.
　　Key words: small scale thermal power station; zero discharge; wastewater reuse

　　小型火電廠在我國占有很大的比重，北方的大多數(shù)以供熱為主的機組都不大。雖然小型火電廠的用水量相對較小，但是由于許多電廠建設時期較早。水務管理技術(shù)落后，使得耗水量和廢水排放量很大。采用新的廢水口用工藝和先進的水務管理技術(shù)，實現(xiàn)小型火電廠的廢水零排放，不僅可以減少污染而且可以節(jié)約用水。這對于北方尤其是西北缺水地區(qū)有著非常重要的意義。

1 小型火電廠廢水水質(zhì)水量特點

　　小型火電廠的廢水一般分為除灰廢水、冷卻系統(tǒng)排水、化學處理系統(tǒng)排水、輸煤系統(tǒng)廢水、廠區(qū)生活廢水、含油廢水和雜用水系統(tǒng)排水等。其中除灰廢水和冷卻水系統(tǒng)排水水量占整個電廠廢水的80％左右[1]。其它廢水水量由電廠的具體用水情況而定。冷卻水系統(tǒng)排水水質(zhì)較好，只是溫度和COD較高。除灰廢水水質(zhì)差，水中不僅COD和SS很高，還含有許多重金屬元素。表1為小型火電廠各廢水系統(tǒng)水量和廢水中的污染物情況^[2]。

表1 小型火電廠各廢水系統(tǒng)水量和廢水中的污染物統(tǒng)計 廢水系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng)排水 除灰廢水 化學處理系統(tǒng)排水 含油廢水 輸煤系統(tǒng)廢水 廠區(qū)生活廢水 雜用水系統(tǒng)排水 占總廢水百分比/% 30-70 20-50 2-7 0.1-1 0.5-2 0.5-3 5-10 主要污染物 Cl^-、Ca²⁺等 重金屬、COD、SS、Ca²⁺、SO₄^2-等 H+或OH^-、COD、Cl^-等 油污等 SS等 BOD等 COD、SS等

2 小型火電廠各用水系統(tǒng)節(jié)約用水和廢水回用措施

　　小型火電廠廢水的水量大，各用水系統(tǒng)水質(zhì)差別大。若將電廠廢水集中處理后再用；不但處理難度大，而且從經(jīng)濟上也是不可行的。實施廢水零排放必須分別考慮各用水系統(tǒng)，提高水的重復利用率和廢水資源化程度，在生產(chǎn)過程中減少用水和排水；這不僅技術(shù)上可行，經(jīng)濟上電廠也是可以承擔的。
2.1 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)
　　循環(huán)冷卻水系統(tǒng)用水量占火電廠用水量的90％左右。但補水量和排污水量較少，并且與濃縮倍率有關。當濃縮倍率提高到5.0時，補水量和排污水量只占循環(huán)水量的2.2％和0.5％左右。大多數(shù)小型火電廠現(xiàn)行冷卻水系統(tǒng)的濃縮倍率僅2.0左右，濃縮倍率還有很大的提升空間。冷卻水系統(tǒng)的排污可以作為低級用水系統(tǒng)的補水（例如沖灰系統(tǒng)、原煤加濕系統(tǒng)等）。
2.2 沖灰系統(tǒng)
　　小型火電廠大多采用低濃度輸灰系統(tǒng)，灰水比一般為1:10。沖灰系統(tǒng)耗水量較大，占電廠總耗水量的50％左右。沖灰廢水水質(zhì)較差，COD含量高，并且含有多種重金屬。由于重金屬的濃度是微量的，處理難度大、費用高[2]。較好的措施是將沖灰水閉路循環(huán)；使沖灰系統(tǒng)只補水，不排水。
　　沖灰系統(tǒng)對補水水質(zhì)沒有特殊的要求；并且粉煤灰具有很好的吸附性能，可以凈化其他廢水的油污和有機污染物；所以其他系統(tǒng)的廢水用于沖灰是較好的節(jié)水方案。
2.3 化學水處理系統(tǒng)
　　化學水處理系統(tǒng)包括二級除鹽系統(tǒng)和反滲透系統(tǒng)等。廢水主要包括離子交換再生廢水、過濾器反洗廢水和反滲透系統(tǒng)的濃側(cè)排水等。廢水中的硬度。
　　Cl-濃度較高、pH變化大，水質(zhì)較差。較好的回用方案是作為沖灰系統(tǒng)的補水。
2.4 煤場廢水
　　煤場廢水的污染物較為單一，主要是SS以及微量重金屬的污染。若循環(huán)使用，則微量的重金屬離子可以不處理，只處理SS是比較容易的。使用高效混凝劑處理SS，可以使煤場廢水形成閉路循環(huán)，不排污水。
2.5 含油廢水
　　含油廢水水量小，污染物單一。它可以作為原煤加濕系統(tǒng)和沖灰系統(tǒng)的補水。當作為原煤加濕系統(tǒng)的補水時，油污可以作為燃料燒掉；作為沖灰系統(tǒng)的補水時，油污被粉煤灰吸附。
2.6 雜用水系統(tǒng)
　　雜用水系統(tǒng)包括廠區(qū)生活用水、機房條用水和廠區(qū)雜用水等。這類用水對水質(zhì)沒有特殊要求，廢水的污染物濃度不高。廢水既可以作為沖灰系統(tǒng)的補水，也可以處理后再用。

3 小型火電廠的廢水零排放工藝研究

　　以北方某電廠為例具體闡述小型火電廠的廢水零排放的工藝。該電廠裝有3臺蒸發(fā)量為220t/h的鍋爐和2臺50MW的汽輪發(fā)電機，電廠的生產(chǎn)用水和生活用水均取自于自來水公司，廢水外排。表2為北方某電廠水量平衡現(xiàn)狀。
　　該電廠的循環(huán)冷卻水補水全部經(jīng)過弱陽床系統(tǒng)處理。電廠沖灰水經(jīng)水膜除塵器到前池匯合，然后由一級灰漿泵送入灰漿濃縮池，經(jīng)濃縮后送到灰場?；覞{濃縮池的溢流水部分回用于沖灰，其他匯人0#井。電廠所有未回用廢水均集中于0#井然后外排。電廠水質(zhì)調(diào)查情況如表3^[3]。

表2 北方某電廠用水系統(tǒng)水量平衡 用水系統(tǒng) 冷卻水系統(tǒng) 除灰系統(tǒng) 化學處理系統(tǒng) 空壓機冷卻水 輸煤系統(tǒng)用水 含油廢水 生活用水 其它雜用水 用水總平衡 總不量 12798 500 58.6 12.0 22.9 0 11.6 7.7 13450.4 補水量 218 148 58.6 12.0 22.9 0 11.6 7.7 518.4 循環(huán)水量 12580 352 0 0 0 0 0 0 1293.2 耗水量 159 92 32 1.0 20.9 0 2.1 1.7 318.3 排水量 59 56 26.6 11.0 2.0 0.5 9.5 6.0 200.6

表3 北方某電廠水質(zhì)調(diào)查 pH 原水 冷卻水 弱陽床出口 離子交換再生廢水 沖灰水 灰場水 0#井 pH 7.54 8.37 4.46 　 3.45 9.23 5.61 Ca²⁺硬/（mmol.L^-1) 2.80 1.12 0.26 10.01 10.9 12.6 5.15 總硬/（mmol.L^-1) 5.47 1.91 0.88 13.50 14.1 15.1 8.21 電導率/（μS.cm^-1) 450 　 　 　 2587 1936 　 全堿度/（mmol.L^-1) 4.20 5.16 　 6.07 　 1.56 1.52 酸度/（mmol.L^-1) 0 　 1.70 　 0.57 　 0.69 Cl^-/(mg.L^-1) 41.00 95.09 40 1570.0 　 　 431

　　由表3可以看出循環(huán)冷卻水的水質(zhì)較好。濃縮倍率還有很大的提升空間，即使?jié)饪s倍率提高到6.0也不會出現(xiàn)結(jié)垢問題。濃縮倍率提高后可能出現(xiàn)腐蝕問題，此問題可以通過改進目前使用的水質(zhì)穩(wěn)定劑來解決。電廠采用水膜除塵裝置，沖灰廢水中溶有大量的SO₂，使廢水的pH值偏低。沖灰系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)設備腐蝕和釋放SO₂等問題。由于pH小于8，所以灰管結(jié)垢可能性不大；可以將沖灰系統(tǒng)閉路循環(huán)，不排廢水。用石灰提高沖灰系統(tǒng)的pH，使其達到5.5左右來降低設備的腐蝕速率^[4]。因此0#井電廠廢水匯集處，水質(zhì)差，且水質(zhì)水量在不同時間相差很大，集中處理難度大。輸煤系統(tǒng)和燃油泵軸承用水對水質(zhì)要求不高，它們的補水可以用冷卻系統(tǒng)排水代替?；瘜W處理系統(tǒng)排水、含油廢水和廠區(qū)生活廢水水質(zhì)較差，可以將它們作為沖灰系統(tǒng)的補水。其它雜用水系統(tǒng)的排水同樣可作為沖灰系統(tǒng)的補水。
3.1 北方某電廠廢水零排放實施方案
　　①將冷卻水系統(tǒng)的濃縮倍率由2.0提高到4.5－5.0。改進目前使用的水質(zhì)穩(wěn)定劑和弱陽床再生方式，保證冷卻水系統(tǒng)的正常運行。冷卻水系統(tǒng)的廢水作為輸煤棧橋用水、原煤加濕用水和燃油泵軸承用水的補水。
　?、谟械某龎m系統(tǒng)改造為脫硫-除塵-體化系統(tǒng)，使脫硫效率由原來的15％提高到70％。新建石灰制漿系統(tǒng)，向脫硫-除塵-體化系統(tǒng)供應石灰漿。脫硫后殘余的石灰進人灰溝，中和酸性的沖灰水，控制脫硫—除塵—體化系統(tǒng)出口的pH值為5－5.5，灰溝混凝土構(gòu)件做防酸處理。
　?、?#井的廢水分成兩部分來處理。燃油泵排出廢水、儲油罐的排水、化學水處理系統(tǒng)廢水和灰漿泵排出的軸封水直接送到新建的石灰制漿系統(tǒng)作為其補水。其他雜用水系統(tǒng)廢水仍排入0#井，然后送到?jīng)_灰系統(tǒng)作為沖灰系統(tǒng)的補水。
　?、芷胶馑?，減少水量波動造成廢水外排，新建一個1000m3的沖灰水調(diào)節(jié)池，以穩(wěn)定沖灰水的回收量。把0#井的容量增大到2000m³，用于接收地表徑流，使發(fā)生暴雨時不對外排放廢水。
　　⑤實施廢水零排放后電廠的總補水量和總耗水量相等^[5]。新的水量平衡如表4。

表4 廢水零排放后用水系統(tǒng)水量平衡 用水系統(tǒng) 冷卻水系統(tǒng) 除灰系統(tǒng) 化學處理系統(tǒng) 空壓機冷卻水 輸煤系統(tǒng)用水 含油廢水 生活用水 其它雜用水 用水總平衡 總水量 12735.5 444 58.6 12.0 22.9 0 11.6 7.7 13250.3 補水量 183.5 92 58.6 12.0 22.9 0 11.6 7.7 318.3 循環(huán)水量 12580 352 0 0 0 0 0 0 12932 耗水量 159 92 32 1.0 20.9 0 2.1 1.7 318.3 排水量 24.5 0 26.6 11.0 2.0 0.5 9.5 6.0 0

3.2 廢水零排放環(huán)境和經(jīng)濟評價
　?、侪h(huán)境評價。該電廠廢水零排放工程實施后，每年少向環(huán)境水體中排放工業(yè)廢水17.5×105m³，少向環(huán)境水體取用新鮮水17×105m³。其社會和環(huán)境效益是顯而易見的。
　?、诮?jīng)濟評價。該電廠水費以每噸1.1元計算，零排放工程運行費用包括石灰及設備的消耗和工人的費用,排污費以現(xiàn)在每年所交排污費計算；具體費用計算如表5。由表5可以看出，本項目實施后，雖然每年公司的凈費用為5.9萬元。然而對于水資源非常緊缺的北水地區(qū)來說，其潛在的經(jīng)濟效益將遠遠大于5.9萬元。

表5 零排放方案經(jīng)濟分析 項目 數(shù)量 節(jié)約水量 1753000m³/a 節(jié)約取水費 192.8萬元/a 少交廢水排污費 25萬元/a 工程運行費用 223.7萬元/a 凈費用 5.9萬元/a

4 結(jié)論

　　通過對小型火電廠用水和排水的水質(zhì)特征研究，并以大同熱電有限責任公司為例，提出合理的節(jié)水工藝和廢水資源化技術(shù)。通過這些技術(shù)的應用，實現(xiàn)小型火電廠廢水零排放?；痣姀S廢水零排放的實施，不僅保護了電廠所在地的環(huán)境，同時還節(jié)約了用水，為水資源短缺地區(qū)帶來巨大的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

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　　[5] Christopher D Headley，et al.Logan generating plant experience with Zero-Liquid discharge[R] . IWC-1996-42.

　　作者簡介：王家生（1976－），男，河南桐柏人，武漢大學環(huán)境工程碩士，主要從事火電廠廢水處理研究。