火電廠廢水處理與分質分量梯級利用方法探究

王洋(國家能源集團神華國能哈密電廠，新疆 哈密 839000)

0 引言

我國地廣遼闊，人口眾多，人均資源占比較少，屬于資源短缺型國家，為確保我國社會經濟的可持續發展，我國倡導節約能源，尤其是節約用水。我國水資源相對短缺，并且在水資源利用方面存在浪費的現象，用水效率較為粗放，導致污水增多，加劇了水資源的短缺。隨著我國經濟的不斷發展，人們日常用電和企業生產用電量逐年增多，目前火電仍然是我國主要的發電方式，該方式的電源輸出十分穩定，技術成熟。但是該發電方式會消耗大量的水資源，例如：化學廢水、生活污水等，隨著國家對于水費和電費價格的調整，使得電廠用水成本大幅提升，利潤有所下降。為了社會可持續發展，許多火電廠都會制定廢水回收利用方案，最大程度的降低水資源的浪費，同時降低生產成本，提升企業利潤。

1 火電廠廢水來源和特點

火電廠發電過程是通過利用煤等可燃物作為燃料，加熱水后形成蒸汽，再借助蒸汽壓力推動汽輪機旋轉，然后汽輪機帶動發電機旋轉，產生電能。火電廠是一個龐大且復雜的工廠，生產設備主要包括鍋爐、汽輪機和發電機，這些設備在工作過程中會產生大量的熱，為了降低設備的溫度，個別設備會配備冷卻系統，由于冷卻系統需要大量的水，從而產生大量的生產污水。火電廠在生產過程中會產生工業廢水、生活污水以及沖灰廢水。

其中，工業廢水又可細分為儀器設備冷卻用水、鍋爐廢水、化學處理產生的廢水以及輸煤過程產生的廢水等等。火電廠生產過程中廢水的種類較多，不同環節產生的污染物種類和含量也相差甚大，例如化學處理產生的廢水中會有pH值、鹽類以及重金屬等。工業廢水中最為常見的污染物有硫化物、油以及有機物。如果不對生產廢水進行處理就排放，將會造成水資源的浪費，嚴重破壞環境，影響生態環境的可持續發展。

再者，火電放電會燃燒大量的可燃物，生成大量的灰塵，灰塵若不處理會對環境產生嚴重的影響，為此火電廠一般都會對灰塵用水沖洗后，將灰塵中的有害物質吸附或溶于水中，才可排放。另外，火電廠一般會對爐渣進行沖洗，除塵器也會進行定期的沖洗，該部分會消耗大量的水資源，約占總耗水量的一半左右。該部分的廢水成分相對簡單，主要由鹽、懸浮物以及氟等物質構成。沖灰水處理不達標將會導致水體污染，影響水體中的生物正常生活，打破水中的生態鏈，破壞環境，嚴重的將會造成水中動植物死亡。

此外，生活用水也是火電廠的廢水中的一部分，占比最小，該部分污水的產生主要與人的生活習慣相關，該類廢水容易滋生微生物，使水體有機物濃度增高，富營養化，需要及時處理，以防產生病毒細菌，危害人類的健康。

2 火電廠廢水處理中存在的問題

2.1 脫硫廢水處理中存在的問題

脫硫廢水處理作為火電廠最重要的廢水處理環節，脫硫廢水處理系統經常出現出力不足、進水含量超出設計值以及加藥系統存在的缺陷等。其中，導致出力不足的原因是煙氣超凈排放改造后，入口煙溫降低，導致吸收塔蒸發水量降低，而火電廠未對脫硫吸收塔進行相應的設置，導致補充水水量仍然保持原設置值，無形中增大了脫硫吸收塔排水水量，脫硫廢水量超過原有脫硫廢水處理系統出力。

其次，進水含固量超過設計值作為比較典型的案例，因為脫硫系統的設計和零部件選型不匹配，出現廢水旋流效果差，進水量超出設計值等問題，進而會導致脫硫廢水處理系統出現連接管道堵塞、攪拌機燒毀以及污泥壓濾系統運行超負荷等現象，不僅影響脫硫系統的正常使用，還會產生更多的廢水。

再者，部分電廠脫硫廢水中不僅有酸性物質，還有大量的氟離子，但是加藥系統只加入了NaOH溶液，只能將廢水中的pH值調整到標準范圍內，對于氟離子卻無能為力，導致火電廠廢水的氟離子超標。另外，部分火電廠中石灰加藥系統設計為氣壓流化和機械振打的出料方式，在實際的生存應用過程中，存在計量不準確和出料困難的現象。而且，加藥系統長期使用會造成設備腐蝕嚴重，降低了設備的投料精度，投料不足，將直接影響反應速率。

2.2 循環水系統中的問題

目前國內的火電廠的循環水系統的水源多是中水和地表水，對于水的處理往往采用石灰混凝澄清工藝，將水中的懸浮物、有機物以及硬物等進行濾除。其中，濕冷火電廠中多配備了冷卻塔，并且選取循環水的水源也多是中水，但是受限于城市的中水處理系統設施情況，導致循環水濃縮倍率低，排污量大的現象。另外，部分企業的設備維護不及時，導致設備腐蝕老化嚴重，影響循環水系統的穩定運行。此外，為響應國家號召，一些電廠企業已開展循環水排污水深度處理回用工作，但是在實施過程中，存在反滲透膜污堵、系統回收率低以及過濾器壓差上升速度快等問題，制約著企業的發展。

2.3 其他廢水處理系統中的問題

除了脫硫廢水系統和循環水系統外，生活污水處理系統也是廢水處理系統的重要組成部分，該系統處理廢水的方式多是曝氣生物濾池和地埋式接觸氧化工藝。該系統存在的問題有地埋式設備不易維修保養，設備老化嚴重，設備故障頻發，使得設備運行狀況不良，另外，生活污水中混入了雨水、工業水等，導致生活污水處理系統中有機物含量降低，降低了微生物活性，導致污水處理效果不佳。此外，個別企業的生活污水直接外排，極大的浪費了水資源。

3 火電廠廢水處理與分質分量梯級利用探究

3.1 火電廠廢水處理與分質分量梯級利用原則

3.1.1 高品質排水直接回收利用

在火電廠中有部分系統中的水經過使用后，其水質沒有發生大的變化，可以通過回收或循環系統再次利用。通過對高品質排水回收以減少排水量，減少水資源的浪費，降低企業生產成本。

3.1.2 中品質排水處理和循環利用

在火電廠中有部分系統中的重品質排水經處理后仍然可以重復利用，例如含煤廢水、預處理泥水以及生活污水等。其中，含煤廢水經處理合格后，可以輸送至工業廢水處理站回收利用，而預處理泥水經處理后，可以輸送至中水調節水進一步處理后回收利用。對于生活污水的處理可以通過改造生活污水處理站，恢復生化功能，處理后的水質可以達到中水水質水平，可以作為工廠用水，減少水資源浪費。

3.1.3 低品質排水經收集后用作脫硫補充水

低品質排水主要是高含鹽量廢水，包括循環水排污水和反滲透濃排水，這類廢水經收集后可以用于脫硫補充水，減少電廠污水排放。同時，對濃縮設備進行改造升級，提升濃縮效率，從而將工廠的可以回收利用污水全部回收，對于無法利用的廢水統一集中在復用水池，用于脫硫補充水。從而實現工業廢水梯級減量利用。

3.2 火電廠廢水處理與分質分量梯級利用措施

3.2.1 脫硫廢水處理

火電廠發電過程中會燃燒大量的可燃物，產生大量的有毒有害物質，通過煙氣脫硫系統，將廢氣中的硫化物溶于水中，從而形成脫硫廢水，該廢水中主要包含pH、重金屬、鹽類以及COD等。火電廠中最常用的脫硫工藝是石灰石脫硫，一般要求pH值在5.0～5.5左右，而重金屬所形成的氫氧化物沉淀效果最佳的狀態是pH值為8.5左右。因此，脫硫廢水中會先投入過量的消石灰，進行酸堿中和反應，直至pH值為8.5左右，從而除去廢水中的重金屬。盡管該方式能夠清除大部分的重金屬，但是一些重金屬會與廢水中的一些物質形成穩定的水溶物質，需要在根據重金屬的特性添加藥劑，進而形成穩定的沉淀物，將廢水中重金屬清除。經過一系列的反應后，廢水中會有較多的懸浮物，通過在廢水中投放絮凝劑，在電中和、網捕等綜合作用下，會凝聚核心，并自然沉降下來，起到懸浮物分離的目的。

3.2.2 轉機冷卻排水處理

轉機作為電廠用水量最大的設備，其產生的廢水占電廠廢水總量的85%左右，并且該環節產生的污染物多是油類和懸浮物，處理方式為投入破乳劑處理廢水中的乳化油，再通過氣浮除去油類和懸浮物。處理后的水可以用于脫硫島工藝用水、凝汽器冷卻水以及鍋爐補給水。

3.2.3 預處理站排泥水處理

預處理站排泥水中懸浮物含量較高，可以先統一收集到污泥緩沖池，再通過泵將污水送入帶式濃縮脫水一體機，再加入脫水試劑，將懸浮物沉淀，以泥渣的形式除去，濾液可返回澄清池。

3.2.4 非經常性廢水處理系統

由于非經常性廢水單次的排水量十分龐大，且排水頻次極低，往往每年進行一次，廢水中的物質主要包含pH值、COD和SS，與脫硫廢水水質較為相似，可以輸送至貯存池進行貯存緩沖，然后在將其與脫硫廢水混合，統一按照脫硫廢水處理方式進行處理。

3.2.5 含油廢水處理

火電廠中的柴油儲罐區、地面沖洗和燃油泵房會產生含油廢水，廢水中包含油類和懸浮物，對于含油廢水的處理就是先進行重力分離，然后使用氣浮機將廢水中的油類和懸浮物懸浮在水面上，經刮渣機將雜質和污染物刮除。處理后的廢水可以回收至脫硫島，進而循環利用。

3.2.6 生活污水處理

首先火電廠應對自身生活污水的水質和水量進行分析，制定出一套符合火電廠自身特點的生活污水處理工藝。生活污水需要先通過管網將污水收集到一起，輸送至溢流井，然后通過清污機廢水輸送至調節池，再然后廢水進入組合式污水處理設施，依次經初沉池、生物接觸氧化池、二沉池和消毒池處理后，便可以用于地面沖洗和綠化。

4 結語

火電廠實施分質分量梯級利用，對場內設施進行改造升級，基本上可以達到無廢水排除，大幅減少水資源的浪費。其中，脫硫廢水可以用于沖灰、轉機冷卻水，經處理后可用于循環水。含油廢水經吸附過濾后可用于脫硫島補水，此外，預處理的排泥水也可以通過加藥處理后，將濾液返回澄清池，生活廢水經處理后亦可用于地面沖洗和綠化用水。通過一系列的廢水處理工藝，能夠將火電廠的用水量大幅降低，減少水資源的浪費，減輕環境污染，進而降低企業運營成本，提升市場競爭力。