電廠廢污水作為新建電廠生產用水的可行性研究

方 立，胡亞偉，鄭寶旺，楊志剛

（1.河南黃河水文勘測設計院，河南鄭州 450004；2.黃河水利科學研究院，河南 鄭州 450003；3.河南水文水資源局，河南 鄭州 450004）

水是人類賴以生存的寶貴自然資源，水資源短缺已成為世界性熱門話題。我國人均水資源的占有量居世界第84位，是嚴重缺水的國家。

火力發電廠是工業用水大戶。在局部缺水地區，水已經成為制約電力工業發展和威脅安全生產的重要因素。目前替代水源主要是城市污水處理廠進行深度處理后的中水。中水的回用不但實現了污水的資源化，緩解了供水緊張的問題，同時也體現了節能減排、清潔生產和循環經濟的理念，為火電廠的可持續發展提供了新的思路。

因此，從經濟運行和可持續發展角度出發，加強用水技術管理、節約用水、合理用水、減少廢水排放具有重要而深遠的意義。

1 再生水利用

1.1 火電廠再生水

《火力發電廠水務管理設計導則》（Q/DG 1-S002-2009）“3術語和定義”中相關定義如下：生活污水指全廠工作人員生活活動所產生的污水，主要是廁所、洗滌和洗澡產生的污水。工業廢水指全廠各生產系統所排放的各種廢水和污水，廢水中含有的雜質主要以無機物為主，經適當的工業廢水處理系統處理可回用。城市污水再生水指城市生活污水和工業污水經污水處理廠適當處理后，達到一定的水質標準，滿足某種使用要求，可以進行有益使用的水。

一般污水處理多采用2級處理工藝，主要是去除污水中的有機類物質，而對污水的硬度、堿度、重金屬等去除效率要求較低。因此，污水處理廠2級出水必須經過深度處理，去除污水中的雜質，才能達到電廠循環冷卻水系統用水的相關要求。

1.2 循環冷卻水水質

一般情況下，火電廠循環冷卻水用量較大，水質要求根據 《污水再生利用工程設計規范》（GB 50335-2002）中的第4.2.2條及表4.2.2規定執行，處理后水質達到循環冷卻系統補充水標準。水質控制指標，見表1。

表1 再生水用作循環冷卻水的水質重點控制指標mg/L；個/L

2 工程實例

某地區煤炭資源豐富，火電廠建設可以提高地區煤炭資源開發效益和優化資源配置，帶動地方經濟的快速發展，創造良好的就業環境及經濟效益，但建設初期對水資源的節約保護重視程度不夠，水資源浪費較為嚴重。

某火電廠始建于20世紀80年代，機組規模為4臺300MW燃煤濕冷機組，取水水源為干流地表水源，年均取用水量約為2×103m3。電廠工業廢水及生活污水經廠區污水處理站處理達標后排放入河道；而早期灰場采用水力沖灰的方式，耗水量大，對區域地下水的影響較大。

2.1 廢污水來源

目前，電廠計劃新建2臺1 000 MW間接空冷超臨界機組工程，根據測算年均用水量約為0.5×103m3，機組技術的日益成熟對水資源起到了根本性的保護。

電廠前期4臺濕冷機組耗水量大，用水結構不合理。通過對4臺濕冷機組進行節水改造，可以提高用水效率，將節約下的水量用于新建2臺間接空冷超臨界機組，不再新增新鮮取水量。

電廠前期4臺機組生產用水主要為新鮮地表水，采用水力除灰方案，廢污水主要為循環水排污水、廠內工業廢水及生活污水。循環排污水主要用于灰場噴灑和廠內外綠化，多余污水達標后排入河道，而生活污水主要來源于生活福利區污水。

原濕冷機組的水力除灰系統耗水量大，一般可達到500 m3/h，而改造后干除灰一般僅為30 m3/h，可大量節約用水。電廠廢污水經過收集后，統一在廠區污水處理站進行處理，作為新建電廠的生產用水。

2.2 處理工藝

電廠對廢污水的深度處理工藝主要采用石灰混凝澄清過濾法。

2.2.1 工藝原理

石灰混凝澄清過濾法工藝原理是將生石灰乳化加入水中與碳酸鹽發生反應，生成CaCO3和Mg（OH）2沉淀，降低水中的硬度堿度。該工藝方法主要是針對廢水處理中用于除去懸浮物質和膠體的分離技術，一般用于預處理和1級處理。

混凝就是在廢水中預先投加化學藥劑（混凝劑）來破壞膠體的穩定性，使廢水中的膠體和細小懸浮物聚集成具有可分離性的絮凝體；澄清則是對絮凝體進行沉降分離，加以去除的過程。

用石灰混凝澄清過濾法處理城市中水，不僅可以去除污水中部分有機物、重金屬、磷，而且具有殺菌作用，同時也軟化了水質。

2.2.2 主要工藝流程

石灰混凝澄清過濾法工藝流程，如圖1所示。

圖1 石灰混凝澄清過濾法工藝流程

2.2.3 工藝作用及特點

（1）可以有效地去除原水中的懸浮物、膠體物質、微生物、病原菌及病毒。

（2）可以去除污水中的乳化油、色度、重金屬離子及其他一些污染物。

（3）可以去除污水中90%～95%的磷，是最便宜和高效的除磷方法。

（4）投加混凝劑可改善水質，有利于后續處理。如用石灰作混凝劑，同時提高了污水的pH值，有利于吹脫除氮。

（5）處理效果好，生產效率高，藥劑用量節約，占地面積少。

電廠3個不同區域3個不同時段排放的廢污水，經廠區污水處理站處理后主要水質指標見表2。

表2 電廠廢污水處理后水質情況 mg/L

2.3 經濟效益

空冷機組最大的優點就是節水效果顯著，1座空冷電站較常規濕冷電站節約用水75%。新建空冷機組電廠將前期4臺濕冷機組的廢污水進行循環利用，每年可節約0.5×103萬m3新鮮用水量。按照此地區工業使用新鮮地表水0.70～0.80元/t計算，每年就可以為企業節省400萬元的費用。由此可見，新建電廠處理后的廢污水用作生產用水，不僅可節省新鮮用水量，同時減少了污水排放量，減輕了排水對廠區周圍環境的影響，還間接地為企業創造了經濟效益。

電廠前期4臺濕冷機組每年要產生約50萬t灰渣，采用水力除灰耗水量較大，且對灰場區域環境產生較大影響。通過將水灰場改造為干灰場，一方面可以節約大量用水，另一方面將電廠排放的灰渣、脫硫石膏進行綜合利用，按照目前灰渣30～35元/t價格進行計算，每年可為電廠增加1 750萬元的經濟收益，不但解決了灰場堆放場地對周圍環境造成污染的問題，降低了資源消耗，還增加了電廠的經濟效益。

2.4 環境效益與社會效益

老廠的廢污水經處理后用于新建電廠的生產用水，一方面減少了廢污水的排放和對周邊區域生產、生活的不利影響；另一方面水灰場對地下水影響較大，而灰場灰渣的堆積也會對周邊地下水產生一定的影響，且會直接影響附近人畜飲水水源，通過對灰場灰渣進行綜合治理，將水灰場改造為干灰場，不但增加了電廠經濟效益，而且對水體環境有了極大的改善，促進了區域生態環境的良性循環。

3 結語

新建電廠通過對電廠前期4臺濕冷機組進行技術革新，對機組各用水系統環節進行相應的技術更新改造，將前期濕冷機組節約下來的水資源應用于新建空冷機組。

（1）從經濟效益來看，電廠不但節省了新鮮地表水取水相關費用，將水灰場改造成干灰場，通過對灰場的綜合利用增加了電廠的經濟收益。

（2）從社會及環境效益來看，通過對水資源的節水保護，將水資源節省下來用于自身項目，減輕了污水直接排放對環境的污染，還能為企業節省一部分資金，對于電廠新建項目用水是一種新的嘗試。在水資源日益緊張的形勢下，水資源自身利用將是今后很多電廠企業的一種全新用水模式。

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