火电厂废水处理与分质分量梯级利用方法探究

王洋(国家能源集团神华国能哈密电厂，新疆 哈密 839000)

0 引言

我国地广辽阔，人口众多，人均资源占比较少，属于资源短缺型国家，为确保我国社会经济的可持续发展，我国倡导节约能源，尤其是节约用水。我国水资源相对短缺，并且在水资源利用方面存在浪费的现象，用水效率较为粗放，导致污水增多，加剧了水资源的短缺。随着我国经济的不断发展，人们日常用电和企业生产用电量逐年增多，目前火电仍然是我国主要的发电方式，该方式的电源输出十分稳定，技术成熟。但是该发电方式会消耗大量的水资源，例如：化学废水、生活污水等，随着国家对于水费和电费价格的调整，使得电厂用水成本大幅提升，利润有所下降。为了社会可持续发展，许多火电厂都会制定废水回收利用方案，最大程度的降低水资源的浪费，同时降低生产成本，提升企业利润。

1 火电厂废水来源和特点

火电厂发电过程是通过利用煤等可燃物作为燃料，加热水后形成蒸汽，再借助蒸汽压力推动汽轮机旋转，然后汽轮机带动发电机旋转，产生电能。火电厂是一个庞大且复杂的工厂，生产设备主要包括锅炉、汽轮机和发电机，这些设备在工作过程中会产生大量的热，为了降低设备的温度，个别设备会配备冷却系统，由于冷却系统需要大量的水，从而产生大量的生产污水。火电厂在生产过程中会产生工业废水、生活污水以及冲灰废水。

其中，工业废水又可细分为仪器设备冷却用水、锅炉废水、化学处理产生的废水以及输煤过程产生的废水等等。火电厂生产过程中废水的种类较多，不同环节产生的污染物种类和含量也相差甚大，例如化学处理产生的废水中会有pH值、盐类以及重金属等。工业废水中最为常见的污染物有硫化物、油以及有机物。如果不对生产废水进行处理就排放，将会造成水资源的浪费，严重破坏环境，影响生态环境的可持续发展。

再者，火电放电会燃烧大量的可燃物，生成大量的灰尘，灰尘若不处理会对环境产生严重的影响，为此火电厂一般都会对灰尘用水冲洗后，将灰尘中的有害物质吸附或溶于水中，才可排放。另外，火电厂一般会对炉渣进行冲洗，除尘器也会进行定期的冲洗，该部分会消耗大量的水资源，约占总耗水量的一半左右。该部分的废水成分相对简单，主要由盐、悬浮物以及氟等物质构成。冲灰水处理不达标将会导致水体污染，影响水体中的生物正常生活，打破水中的生态链，破坏环境，严重的将会造成水中动植物死亡。

此外，生活用水也是火电厂的废水中的一部分，占比最小，该部分污水的产生主要与人的生活习惯相关，该类废水容易滋生微生物，使水体有机物浓度增高，富营养化，需要及时处理，以防产生病毒细菌，危害人类的健康。

2 火电厂废水处理中存在的问题

2.1 脱硫废水处理中存在的问题

脱硫废水处理作为火电厂最重要的废水处理环节，脱硫废水处理系统经常出现出力不足、进水含量超出设计值以及加药系统存在的缺陷等。其中，导致出力不足的原因是烟气超净排放改造后，入口烟温降低，导致吸收塔蒸发水量降低，而火电厂未对脱硫吸收塔进行相应的设置，导致补充水水量仍然保持原设置值，无形中增大了脱硫吸收塔排水水量，脱硫废水量超过原有脱硫废水处理系统出力。

其次，进水含固量超过设计值作为比较典型的案例，因为脱硫系统的设计和零部件选型不匹配，出现废水旋流效果差，进水量超出设计值等问题，进而会导致脱硫废水处理系统出现连接管道堵塞、搅拌机烧毁以及污泥压滤系统运行超负荷等现象，不仅影响脱硫系统的正常使用，还会产生更多的废水。

再者，部分电厂脱硫废水中不仅有酸性物质，还有大量的氟离子，但是加药系统只加入了NaOH溶液，只能将废水中的pH值调整到标准范围内，对于氟离子却无能为力，导致火电厂废水的氟离子超标。另外，部分火电厂中石灰加药系统设计为气压流化和机械振打的出料方式，在实际的生存应用过程中，存在计量不准确和出料困难的现象。而且，加药系统长期使用会造成设备腐蚀严重，降低了设备的投料精度，投料不足，将直接影响反应速率。

2.2 循环水系统中的问题

目前国内的火电厂的循环水系统的水源多是中水和地表水，对于水的处理往往采用石灰混凝澄清工艺，将水中的悬浮物、有机物以及硬物等进行滤除。其中，湿冷火电厂中多配备了冷却塔，并且选取循环水的水源也多是中水，但是受限于城市的中水处理系统设施情况，导致循环水浓缩倍率低，排污量大的现象。另外，部分企业的设备维护不及时，导致设备腐蚀老化严重，影响循环水系统的稳定运行。此外，为响应国家号召，一些电厂企业已开展循环水排污水深度处理回用工作，但是在实施过程中，存在反渗透膜污堵、系统回收率低以及过滤器压差上升速度快等问题，制约着企业的发展。

2.3 其他废水处理系统中的问题

除了脱硫废水系统和循环水系统外，生活污水处理系统也是废水处理系统的重要组成部分，该系统处理废水的方式多是曝气生物滤池和地埋式接触氧化工艺。该系统存在的问题有地埋式设备不易维修保养，设备老化严重，设备故障频发，使得设备运行状况不良，另外，生活污水中混入了雨水、工业水等，导致生活污水处理系统中有机物含量降低，降低了微生物活性，导致污水处理效果不佳。此外，个别企业的生活污水直接外排，极大的浪费了水资源。

3 火电厂废水处理与分质分量梯级利用探究

3.1 火电厂废水处理与分质分量梯级利用原则

3.1.1 高品质排水直接回收利用

在火电厂中有部分系统中的水经过使用后，其水质没有发生大的变化，可以通过回收或循环系统再次利用。通过对高品质排水回收以减少排水量，减少水资源的浪费，降低企业生产成本。

3.1.2 中品质排水处理和循环利用

在火电厂中有部分系统中的重品质排水经处理后仍然可以重复利用，例如含煤废水、预处理泥水以及生活污水等。其中，含煤废水经处理合格后，可以输送至工业废水处理站回收利用，而预处理泥水经处理后，可以输送至中水调节水进一步处理后回收利用。对于生活污水的处理可以通过改造生活污水处理站，恢复生化功能，处理后的水质可以达到中水水质水平，可以作为工厂用水，减少水资源浪费。

3.1.3 低品质排水经收集后用作脱硫补充水

低品质排水主要是高含盐量废水，包括循环水排污水和反渗透浓排水，这类废水经收集后可以用于脱硫补充水，减少电厂污水排放。同时，对浓缩设备进行改造升级，提升浓缩效率，从而将工厂的可以回收利用污水全部回收，对于无法利用的废水统一集中在复用水池，用于脱硫补充水。从而实现工业废水梯级减量利用。

3.2 火电厂废水处理与分质分量梯级利用措施

3.2.1 脱硫废水处理

火电厂发电过程中会燃烧大量的可燃物，产生大量的有毒有害物质，通过烟气脱硫系统，将废气中的硫化物溶于水中，从而形成脱硫废水，该废水中主要包含pH、重金属、盐类以及COD等。火电厂中最常用的脱硫工艺是石灰石脱硫，一般要求pH值在5.0～5.5左右，而重金属所形成的氢氧化物沉淀效果最佳的状态是pH值为8.5左右。因此，脱硫废水中会先投入过量的消石灰，进行酸碱中和反应，直至pH值为8.5左右，从而除去废水中的重金属。尽管该方式能够清除大部分的重金属，但是一些重金属会与废水中的一些物质形成稳定的水溶物质，需要在根据重金属的特性添加药剂，进而形成稳定的沉淀物，将废水中重金属清除。经过一系列的反应后，废水中会有较多的悬浮物，通过在废水中投放絮凝剂，在电中和、网捕等综合作用下，会凝聚核心，并自然沉降下来，起到悬浮物分离的目的。

3.2.2 转机冷却排水处理

转机作为电厂用水量最大的设备，其产生的废水占电厂废水总量的85%左右，并且该环节产生的污染物多是油类和悬浮物，处理方式为投入破乳剂处理废水中的乳化油，再通过气浮除去油类和悬浮物。处理后的水可以用于脱硫岛工艺用水、凝汽器冷却水以及锅炉补给水。

3.2.3 预处理站排泥水处理

预处理站排泥水中悬浮物含量较高，可以先统一收集到污泥缓冲池，再通过泵将污水送入带式浓缩脱水一体机，再加入脱水试剂，将悬浮物沉淀，以泥渣的形式除去，滤液可返回澄清池。

3.2.4 非经常性废水处理系统

由于非经常性废水单次的排水量十分庞大，且排水频次极低，往往每年进行一次，废水中的物质主要包含pH值、COD和SS，与脱硫废水水质较为相似，可以输送至贮存池进行贮存缓冲，然后在将其与脱硫废水混合，统一按照脱硫废水处理方式进行处理。

3.2.5 含油废水处理

火电厂中的柴油储罐区、地面冲洗和燃油泵房会产生含油废水，废水中包含油类和悬浮物，对于含油废水的处理就是先进行重力分离，然后使用气浮机将废水中的油类和悬浮物悬浮在水面上，经刮渣机将杂质和污染物刮除。处理后的废水可以回收至脱硫岛，进而循环利用。

3.2.6 生活污水处理

首先火电厂应对自身生活污水的水质和水量进行分析，制定出一套符合火电厂自身特点的生活污水处理工艺。生活污水需要先通过管网将污水收集到一起，输送至溢流井，然后通过清污机废水输送至调节池，再然后废水进入组合式污水处理设施，依次经初沉池、生物接触氧化池、二沉池和消毒池处理后，便可以用于地面冲洗和绿化。

4 结语

火电厂实施分质分量梯级利用，对场内设施进行改造升级，基本上可以达到无废水排除，大幅减少水资源的浪费。其中，脱硫废水可以用于冲灰、转机冷却水，经处理后可用于循环水。含油废水经吸附过滤后可用于脱硫岛补水，此外，预处理的排泥水也可以通过加药处理后，将滤液返回澄清池，生活废水经处理后亦可用于地面冲洗和绿化用水。通过一系列的废水处理工艺，能够将火电厂的用水量大幅降低，减少水资源的浪费，减轻环境污染，进而降低企业运营成本，提升市场竞争力。