天然氣熱電廠工業廢水回用技術方案比較研究

摘" 要：工業廢水回用是實現節水減排的重要措施，該研究對某天然氣熱電聯產發電廠工業廢水再濃縮2種工藝方案（即方案一：循環冷卻水排水回用方案；方案二：反滲透濃水回用方案）進行詳細的比較，以確定最適合該項目的廢水再濃縮方案。結果表明，方案二滿足項目環評批復的排放指標要求，且投資費用略低，系統流程、操作步序簡單，自動化程度高，占地小，勞動強度低，具備寬裕的排水調節能力。因此，在項目實施階段，采用反滲透濃水回用方案作為該項目廢水再濃縮的設計優化方案。

關鍵詞：電廠；廢水回用；濃縮；技術優化；方案比較

中圖分類號：X703" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2025）03-0161-04

Abstract： Industrial wastewater reuse is an important measure to achieve water conservation and emission reduction. This study compares two process plans for re-concentration of industrial wastewater from a natural gas cogeneration power plant （i.e.， Plan 1： recycling cooling water drainage reuse plan; Plan 2： reverse osmosis concentrated water reuse plan） to determine the most suitable wastewater re-concentration plan for this project. The results show that the second plan meets the emission indicator requirements approved by the project's environmental impact assessment， and has a slightly lower investment cost， simple system processes and operation steps， high degree of automation， small land area， low labor intensity， and abundant drainage adjustment capabilities. Therefore， during the implementation stage of the project， the reverse osmosis concentrated water reuse plan was adopted as the design optimization plan for the re-concentration of wastewater in this project.

Keywords： power plant; wastewater reuse; concentration; technology optimization; plan comparison

水是國家的重要能源，而電廠是傳統的工業耗水大戶，也是廢水排放大戶，取得耗水指標優良和經濟運行兩者之間的平衡，在電廠的設計中尤為重要。在環保要求越來越嚴格的今天，在電廠設計中應通過合理的設計方案和工程措施來實現合理用水和排放。工業廢水回用則是實現電廠節水減排的重要措施，一方面通過廢水回用的方式可以節約新鮮水源，提高水資源的利用率；另一方面還可以通過降低電廠廢水的排放來降低對環境產生的污染[1-2]。因此，對電廠工業廢水展開綜合應用，合理回用廢水，對電廠的生產經營和實現可持續發展有著重要影響。

電廠末端廢水指的是電廠工業廢水經過多級使用、處理和濃縮后，產生的難以回用的高含鹽廢水[3]，具體包括循環水排水、沖灰廢水、反滲透濃水及脫硫廢水等。電廠末端廢水水質惡劣，普遍性具有含鹽量很高、結垢性強、水量變化大和污染物復雜等特點。近年來，大多數電廠已經對末端廢水進行了循環利用，其中鍋爐排污水可以直接回用于循環冷卻水系統，膜化學清洗廢水、燃機沖洗排水、鍋爐酸洗后的沖洗水需經工業廢水處理系統處理后達標排放，循環冷卻水排水和一級反滲透濃水則可以經處理后進行回用處理。

目前，以超濾和反滲透為主體工藝的全膜法脫鹽處理技術已被廣泛應用于工業廢水的深度處理與回用[4-5]。反滲透技術在制取除鹽水的同時會對水中雜質進行高度濃縮，排出大量濃水，這部分濃水含鹽量高、含有機污染物、易結垢、水溫較高、懸浮固體含量較小，有較高的回收利用價值。循環水排水來源于循環冷卻水系統的排污，是循環水系統在運行過程中為了控制冷卻水中鹽類雜質的含量而排出的廢水，含鹽量高、水質安定性差、易結垢、有機物和懸浮物較高，在干除灰電廠中是全廠最大的一股廢水。由此可見，在我國長期處于水資源短缺及燃煤發電為主體能源結構的背景下，考慮循環水排水和反滲透濃水的回用，對于優化電廠用水結構，提高廢水重復利用率，實現廢水回用以達到零排放的需求有重要意義。

1" 項目概況

某天然氣熱電聯產項目建設地點位于揭陽大南海石化工業區石化區。計劃建設2套F級改進型（450-500 MW）燃氣-蒸汽聯合循環熱電聯產機組（性能保證純凝工況100%負荷下的出力473.7 MW），并同時配置一臺90 t/h燃氣鍋爐。每套聯合循環機組包括：一臺F級改進型的干式低NOx燃氣輪機、一臺燃氣輪機發電機、一臺無補燃三壓再熱型余熱鍋爐、一臺蒸汽輪機和一臺蒸汽輪機發電機及相關的輔助設備。蒸汽輪機具備純凝、抽凝2種工況自由切換。

本項目全廠水源采用龍江河水，該水源水質情況見表1，并作為該項目的設計水質。

根據環評要求，本項目全廠排放量限值為40 t/h。排放標準應滿足廣東省地方標準DB44/ 26—2001《水污染物排放限值》中三級標準要求后排入園區污水處理站，同時也應滿足園區污水處理站入水水質要求。

本項目的執行指標如下：pH：6～9；CODCrlt;500 mg/L；BOD5lt;300 mg/L；NH3-Nlt;45 mg/L；TNlt;70 mg/L；TPlt;5 mg/L；SSlt;200 mg/L；石油類lt;20 mg/L；動植物油lt;100 mg/L；TDSlt;6 000 mg/L。

2" 技術路線

本項目產生的工業廢水，主要包括循環冷卻水排水、鍋爐補給水處理系統一級反滲透濃水、鍋爐排污水（包括排污冷卻水）等經常性廢水，以及膜化學清洗廢水、燃機沖洗水、鍋爐酸洗后的沖洗水等非經常性廢水。其中，鍋爐排污水（包括排污冷卻水）可以直接回用于循環冷卻水系統；膜化學清洗廢水、燃機沖洗排水、鍋爐酸洗后的沖洗水需經工業廢水處理系統處理后達標排放；循環冷卻水排水和一級反滲透濃水可以進行回用處理。

根據環評中對廢水排放量和排放水質的要求，經分析電廠各系統用水、排水的特點，考慮通過對循環冷卻水排水或一級反滲透濃水進行回用處理，實現廢水減量達標排放的目標[6-8]。方案一：循環冷卻水排水回用方案；方案二：反滲透濃水回用方案。

本研究考慮在額定供熱工況下對這2個方案從技術經濟方面進行詳細地比較，以確定本項目需要使用的廢水再濃縮的設計方案。

3" 廢水再濃縮技術方案

3.1" 循環冷卻水排水回用方案（方案一）

方案一將循環水排水和原水預處理系統來水的混水作為鍋爐補給水處理系統的補水。在供熱工況下，循環冷卻水在不加酸的條件下，控制其濃縮倍率按6.5運行，循環冷卻水排水量與超濾反洗水回收后共68 t/h。方案一的水平衡圖如圖1所示。

一級反滲透裝置可以達到75%回收率，產生的一級反滲透濃水量為131 t/h。反滲透濃水再經過濃水反滲透處理，產水回到一級反滲透產水箱作為下一階段的進水，濃水量為33 t/h，濃縮倍數為原水水質的16倍。濃水排水中的主要污染物可達到園區污水處理站的入水水質要求，排水和經處理后的其他全廠工業廢水一起排入園區污水管網。

方案一系統配置如下。

1）鍋爐補給水處理系統。本方案鍋爐補給水處理系統進水水源為龍江河水原水和電廠循環水排水（原水濃縮6.5倍）的混合水，2種水源分別經混凝、澄清、過濾處理后進入鍋爐補給水處理系統。鍋爐補給水處理系統采用全膜法處理工藝，即“超濾+兩級反滲透+EDI”的處理工藝方案。本方案鍋爐補給水處理系統按照排污水源考慮，超濾、一級反滲透膜的通量比方案二的取值要低，超濾、一級反滲透膜用量要多。系統需增設一套非氧化性殺菌劑加藥裝置，防止細菌滋生。超濾的反洗排水需排入循環水排水處理系統內處理，避免與其他工業水混合，污染工業水管網。

2）循環冷卻水排水處理系統。本方案需設循環冷卻水排水處理系統，擬采用如下工藝流程：循環冷卻水排水→絮凝沉淀池→無閥濾池→清水池→鍋爐補給水處理系統進水；沉淀池排泥→污泥濃縮池→脫水機→污泥外運。

3）循環冷卻水處理系統。本方案循環冷卻水處理采用加穩定劑并間斷性投加殺菌劑處理系統。

4）濃水反滲透處理系統。本方案需設2套98 t/h出力的濃水反滲透裝置（1用1備），處理鍋爐補給水處理系統的一級反滲透濃水。濃水反滲透產水進入一級反滲透產水箱，使本方案超濾、一級反滲透出力比方案二低。反滲透濃水收集后排入園區廢水處理站。濃水反滲透進水口設置了阻垢劑、非氧化性殺菌劑加藥裝置，阻垢劑要使用滿足高硅工作條件的藥劑。

3.2" 反滲透濃水回用方案（方案二）

方案二將鍋爐補給水處理系統一級反滲透濃水和原水預處理系統來水的混水作為循環冷卻水的補水。在供熱工況下，反滲透濃水水量為163 t/h。方案二的水平衡圖如圖2所示。

對應該水質，循環冷卻水可以通過加阻垢劑和硫酸，控制其濃縮倍率按6倍運行，使循環冷卻水排水量為37 t/h。排水中的主要污染物COD≈46.98 mg/L、SS≈11.16 NTU、TDS≈1212 mg/L，可達到園區污水處理站的入水水質要求。排水和經處理后的其他全廠工業廢水一起排入園區污水管網。

方案二系統配置如下。

1）鍋爐補給水處理系統。本方案鍋爐補給水處理系統進水水源為龍江河水原水，經混凝、澄清、過濾處理后進入鍋爐補給水處理系統。根據水源水質資料和機組對除鹽水的水質要求，鍋爐補給水處理系統采用全膜法處理工藝，即“超濾+兩級反滲透+EDI”的處理工藝方案。鍋爐補給水處理系統的水源按照地表水考慮，超濾、一級反滲透膜的通量按照地表水的通量取值，比方案一大，膜數量較少。超濾的反洗排水水源為原水，可回用到預處理系統的進水，回用于全廠用水。

2）循環冷卻水處理系統。本方案循環冷卻水處理設置加穩定劑并間斷性投加殺菌劑處理系統，并增設了加硫酸裝置，調節冷卻水的pH，防止循環冷卻水處理系統結垢。

3.3" 技術經濟比較

方案一和方案二的技術經濟比較見表2。

通過以上技術經濟比較得知：方案一和方案二的排水量和排水水質均可滿足本項目的排放要求，其中方案一投資費用高于方案二，系統配置多，系統的連鎖條件復雜，自動化程度略低，占地大，勞動強度高。方案二則具有投資費用略低，系統配置少、系統的連鎖條件簡單，自動化程度高，占地小，勞動強度低的特點。

4" 結論

本研究進行了某天然氣熱電聯產發電廠2個工業廢水再濃縮技術方案的比對分析，其中反滲透濃水回用方案的排放量、排放水質均能滿足環評指標要求，且系統配置少、系統的連鎖條件簡單，自動化程度高，占地小，勞動強度低，本項目中將選用該技術方案進行工業廢水處理，并在項目實施階段進一步優化。

參考文獻：

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