火电厂循环水系统零排放方案的探讨

火电厂循环水系统零排放方案的探讨

1发展节水、减少排放技术的需要中国是一个缺水的国家。保护水资源和节约是环境保护的重要组成部分。随着经济的发展,我国淡水资源短缺的矛盾日益突出,已经成为限制地方经济发展的重要因素之一。电力工业是国民经济发展的基础行业,而火电厂是用水大户,全国发电厂用水量约占全部工业用水量的30%。火电厂节约用水、减少排放的实施势在必行,意义重大;而我国火电厂机组的平均耗水量较技术发达国家偏高的现状普遍存在,这客观地为节约用水、减少排放技术的深化与推广创造了条件。火电厂的废水零排放与节水是相辅相成的。所谓零排放,主要是采取措施不向外界排出对环境有任何不良影响的水,进入电厂的水最终以蒸汽的形式进入大气,或是以污泥等适当的形式封闭、填埋处置。实现零排放,电厂必然可以最大限度的节水,同时最大限度的保护水环境,最终实现电厂经济效益、社会效益的全面改善。2反渗透+蒸发法火电厂循环水系统用水量很大,其工艺系统概述如表1。目前在缺水地区电厂的循环水系统大都采用带湿式冷却塔的淡水二次循环系统,其节水潜力较大,本节仅就淡水二次循环的节水作探讨。淡水二次循环的水损失主要体现在排污损失上,而排污损失则主要与冷却塔的浓缩倍率有关。以容量1000MW的电站为例,湿式冷却塔机组冷却水系统水量计算见表2。由表2可知,浓缩倍率越大,排污损失越少,节水越明显;但浓缩倍率的提高受到水盐浓度提高引起的结垢、腐蚀等因素的影响,也受凝汽器管材的限制,故浓缩倍率的过分提高并不经济;设计中浓缩倍率一般选为3～5。在电厂水系统中,冷却塔的排污水一般用于冲灰,但由于受浓缩倍率不能过分提高的限制,冷却塔的排污水量要远大于冲灰用水量,需采取节水措施对冷却塔排污水进行处理后回用,才能达到节水、减少排放的目的。经过调研国内电厂现状、分析相关资料后,对于循环水系统排污水回收处理工艺,本文推荐目前较为成熟的“旁流过滤+反渗透”工艺如图1。旁流过滤主要除去水中的悬浮物、尘埃,同时作为反渗透装置的预处理。旁流过滤的工艺流程一般采用“加药→混凝→常规澄清过滤(或微滤)装置”;反渗透装置主要是脱盐,降低水中的含盐量以满足凝汽器管材对盐浓度的要求;同时在此基础上可以适当提高冷却塔的浓缩倍率,最终实现淡水二次循环水系统的零排放。增加此工艺后的新增投资比空冷技术超额湿塔方案的投资要少,特别适用于已建电厂的技术改造,此工艺已经在大同二电厂技改工程中实施。3水力除灰系统除灰系统的用水水质要求不高,宜优先使用经废水处理装置处理后合格的排水,不足部分则由循环水系统的排污水补充。水力除灰系统中冲灰耗水量较大,占电厂总耗水量约50%,而冲灰废水水质较差,COD含量高,并且含有多种重金属,处理难度大、费用高,新建电厂设计中大都采用干除灰、除渣技术,不需排水。对于已建电厂的水力除灰系统,其零排放措施是将冲灰水进行沉淀处理后回用,形成闭路循环,使冲灰系统只补水,不排水。4工业废水集中处理回用工艺流程除油污水单独处理外,电厂的其它工业废水一般集中处理后回用。电厂的工业废水集中处理后回用技术在新建的大型电厂中应用比较普遍,技术也较为成熟。电厂的工业废水由于水质成分比较复杂,详见表3,其处理工艺一般采用物理化学法。电厂的工业废水集中处理后回用工艺流程一般可按图2选择。工业废水集中处理后可回用于煤场喷洒、输煤系统喷洒、干灰搅拌、排渣系统和部分冲洗用水系统,也可以作为循环水系统的补充水。目前已经应用此系统的大型电厂一般都是引进国外的成套技术,上海宝钢自备电厂、大连电厂、珠海电厂等均引进日本技术,石洞口二厂和北仑港电厂引进美国技术,国内成套技术的工业废水集中处理回用系统还不多,但无论国内、国外技术,其工艺流程均与上述推荐的工艺流程大致相同。正在建设的台山电厂国产成套机组就采用上述推荐的工艺流程集中处理全厂工业废水。5生活污水生物处理的应用目前电厂的生活污水一般采用生物法进行二级处理后达标排放,很少回用,但随着淡水资源短缺矛盾的加剧以及国家环保要求的提高,生活污水处理回用技术会进一步深化,应用前景会更广。电厂生活污水由于BOD含量高、可生化性较好且含盐量不高,一般采用生物处理即可达标,再加上深度处理后其出水水质可达到自来水水质,但由于人体感官作用,大都回用作为循环水系统补给水、冲灰用水、绿化用水等,最终实现生活污水的零排放。生活污水生物处理应选用耐水质波动、处理效率高、占地省、自动化程度高、出水水质好的生化处理装置。目前生活污水的生化处理装置技术比较成熟,大都选用活性污泥法与生物膜法相结合的工艺,如膜法SBR、生物曝气滤池等技术,这样的生化处理装置较易生成浓度高、生化活性好的微生物,这样生物处理效率高、出水水质好。深度处理一般采用“杀菌+后絮凝过滤”的工艺,如水质要求特别高,还可以最后加一道活性炭过滤工序。电厂生活污水处理后回用于循环水系统的工业应用试验已经在山西省侯马电厂取得成功,其采用工艺为“生化反应器+杀菌+后絮凝过滤”;广东珠海电厂的废水回用技改工程中也考虑了在生活污水生物处理系统后采用深度处理的措施,其出水可直接回用于工业用水。6厂区工业废水集中处理系统脱硫废水含有重金属污染物,宜单独进行处理,常用工艺采用“加药混凝沉淀+过滤”,它可将重金属污染物转化成污泥后通过沉淀过滤除去,达标后的污水再汇入厂区工业废水集中处理系统统一回用。含油废水水量小,污染物单一,常用工艺采用“油水分离器+后絮凝过滤”,它可以作为原煤加湿系统和冲灰系统的补水。当作为原煤加湿系统的补水时,油污可以作为燃料烧掉;作为冲灰系统的补水时,油污被粉煤灰吸附。煤场废水的污染物较为单一,主要是SS以及微量重金属的污染。若循环使用,则微量的重金属离子可以不处理,仅处理SS比较容易;使用高效混凝剂处理SS,可以使煤场废水形成闭路循环,不排污水。7工业废水集中处理系统集中处理系统的选择目前电厂的雨水一般采用分流制排水系统收集后单独排放,基本上很少回收利用。但由于雨水水质较好,处理较简单,与非经常性的工业废水一样属于间歇排水,且煤场回收利用的废水中很大部分就来自降雨,故电厂所排雨水在极端缺水地方也考虑回收利用,其简单的“沉淀+过滤”工艺后可并入工业废水集中处理系统中统筹考虑。8投资回用,省水电厂的废水零排放虽然增加了部分投资,但节省了水费和排污费。以大同电厂二厂废水零排放改造为例,改造工程重要投资在循环水排水的反渗透处理项目和生活污水的生物处理项目上,加上