火电企业废水排放与治理策略

2021-12-31秦庆攀

科技创新与应用 2021年12期

秦庆攀

（国家能源集团阳宗海发电有限公司，云南昆明 650000）

1 火电企业机组废水处理存在的问题

根据每个电厂的设计标准要求和相关规定要求，电厂的排放类型可以分为三类：（1）电厂的建设年代较久，按照当时环保部门的规定，设计预留相应的废水排放口，允许排放相应指标的废水，并按规定收取费用；（2）最近几年建成投入使用的电厂，在对此类电厂建设施工时，依照废水排放的要求进行规划设计，不允许设计预留废水排放口，仅预设一个用于排放雨水的口。（3）电厂通过缴纳相应的费用，把产生的废水等统一排放至废水处理站或者污水处理厂等。其中，第一类电厂由于建设年代较早，在设计时均设置了相应的排污口，因历史遗留问题的影响，导致水务工作管理难度较大，存在一系列问题待解决，如取、排水量大，雨污混排等；第二类电厂是依照相关排放规定规划设计的火电厂，此类型电厂的建设年代和投入运行年代多是在2005 年后，虽然在建设规划此种类型电厂时，完全是按照政府的规定要求完成建设工作，但因各种因素的影响，如节水技术、设备、工艺类型等，普遍存在利用雨水等排水系统排放废水的问题；第三类的火电厂是通过向相关部门或者单位定期缴纳污水处理费用，将产生的废水直接向城市污水处理系统排放，总之，火电企业的机组设备在节水和废水处理过程中还存在许多待解决问题。

1.1 老旧火电企业面临节水改造投资费用高、难度高的问题

最近十年以来，在对新型火电厂建设时，在各个环节（如设计、规划、运行等）均考虑了节水问题，并且成效非常显著，但以前投资建设的火电厂，由于当时技术、工艺各方面的局限，想对厂区内的废水处理系统和节水处理系统进行改造，将面临改造投资资金大、改造难度大等一系列待解决的问题。这些建设在改革开放初期的火电厂，在设计时，由于各种因素的影响，未将节水问题考虑在内，使用的技术相对较为落后，且使用的节水设备非常少，无法满足实际所需。火电企业在改造时，大部分是采取对原有设备更换，扩建原厂房规模的方式进行改造，导致企业普遍面临改造投资费用高的问题，火电企业将承担大额改造费用；同时，一些火电厂由于建设年代较早，厂区建设资料基本是纸质文件，基建资料存在严重缺失，导致改造工作难上加难；另外，一些旧电厂在对水系统管道进行设计时，基本都是在地下铺设管道，由于水系统管道长年埋设于地下，维管难度大，普遍存在管道腐蚀和水源渗漏问题；这些建设年代较早的电厂，排污方式多为雨污混排，在改造时需将雨水系统的可用性考虑在内，因此，不难看出，改造老旧火电厂的难度非常大，且对资金的需求量非常大。

1.2 脱硫废水等高含盐废水终端处理成本高

通常，脱硫废水、化学再生废水等高含盐废水是火电企业最难处理的废水。因为这种类型的废水无法进行循环利用，因此，多数火电企业为了达到国家规定的节水和环保要求，逐步在建设废水零排放项目。事实上，早在上世纪末就有相关人员提出了电力行业废水零排放理念，但在国内火电机组投入运行后，火电企业实现真正零排放的项目屈指可数，出现这种问题，多数因为零排放技术和后期运维管理费用高、要求高。早在2009 年时，我国就有一个火电厂废水零排放项目正式投入运行，当时终端系统每小时处理的废水量、脱硫废水量、其他废水量分别为22m3、18m3、4m3，这个项目投资成本为9000 万元，处理吨水的成本是100～150 元。最近几年来，一些火电企业也在陆续应用高含盐废水的终端处理技术，但其投资费用和运行费用均非常高。

1.3 需解决废水终端产生的盐类物质

目前，火电企业在处理终端废水时，是通过对废水中的盐类物质与水进行分离，将分离处理后的水循环进行利用，对盐类物质处理的方式有两种，一种是将分离出来质量合格的盐类物质，加工成工业盐，并销往市场；二是分离出来的盐与灰渣混合在一起使用。但由于分离处理的盐质量不好、产量较低，在市场上无固定销售路径，导致分离出来的盐滞销；而将盐与灰渣混合使用的方式也存在弊端，如转移风险，从水中将固体废弃物向灰渣中转移的风险，且会对灰渣的利用造成影响。现阶段，火电企业在处理此部分盐类物质时，没有非常可行的措施，当前，我国对此类型的盐也没有明确政策规定，随着生态环境的恶化，国家加大了环保治理力度，要求引进一系列先进技术和方法处理此部分产生的盐。

2 废水治理策略

优化水资源，是采取相应的措施对火电厂在运行中产生的一系列废水和水量进行优化，以使废水回收率、复用水率得到提高，降低使用新鲜水资源的量。各火电企业应重视此项工作，积极采取可行的措施，优化水资源，提高水的利用率，根据不同类型的机组，制定相应的措施。循环冷却设备机组主要的作用是减少循环水系统的补、排水量，并对循环水系统排污水等进行利用；直流冷却设备机组的作用是对各系统排水、回用水源进行科学选择；空冷机组在节水效益上比湿冷机组更好，因此，火电企业应科学合理对空冷技术进行选择和利用，尽量避免不合理的用水量。

2.1 在内部加大水务管理排查力度，掌握了解水务管理数据

由于火电厂在运行过程中产生的废水类型较多，系统庞大，为更好优化利用水资源，需在厂区做好用户水质分析和水平衡的前提下，了解掌握用户的取排水量、进排水质，科学对其进行设计规划，并选择可行的处理工艺，从而使新鲜水的取用量得到降低，显著提高复用水率，降低排放的废水量。因此，相关部门应积极组织水务管理排查等工作，对各厂区水资源取用及废水处理设备现状进行走访调查，火电厂应根据规定进行水平衡测试，及时获取水质基础资料和用水量等信息。

2.2 对废水进行综合治理

火电企业在对废水处理时，应遵循以下废水处理原则，即清污分离、雨污分离、分类处理、分质回用原则，以下为火电厂废水处理系统改造：

（1）在循环水系统方面，可以对浓缩倍率进行提高，以降低循环水排污量，并采取可行的方式处理排污水，将其进行回收利用，科学地用在脱硫、自身、化学补给水系统中。

（2）在对离子交换树脂再生技术使用时，应采取统一回收、单独处理的方式，对再生和置换阶段产生的酸碱废水进行处理，但如果废水是通过化学水处理系统产生的，应根据水质特点，科学进行回收利用。

（3）在生活用水方面，可以在对龙头和洁具进行选择安装时，尽量选用节水型器具，减少生活废水量，分类收集和处理生活费用，将其用于特定场所。

（4）在处理灰渣废水方面，首先采取闭式自循环对灰渣废水进行处理，然后使用循环水、排污水等水源作为补给水，另外对灰场回水的利用要加大研究力度。

（5）针对含煤的废水，对含煤废水进行闭式自循环，然后结合现有技术和设备，将过滤系统设置在煤场，处理煤场雨季产生的废水。

（6）湿法脱硫系统补给水应选择复用水，而针对脱硫废水，应采取相应的技术进行处理，禁止将其直接外排。

（7）对于锅炉酸洗废液，应安排专业的单位负责外运和处理工作，禁止将其流入电厂废水处理系统。

2.3 废水零排放终端处理技术的应用

在火电企业废水处理中，脱硫废水、高浓缩倍率的循环水排污水、化学再生废水、反渗透浓排水等是非常难处理的废水，此类型废水具备高含盐量、循环利用难度大等特点，其中，脱硫废水中还含有大量悬浮物和COD。因此，电厂应统一收集这些废水，并结合水质和水量情况合理选择废水终端处理技术。

3 不同废水终端处理技术比较分析

由于电厂在发电时产生的各类废水各不相同，因此在对终端处理技术进行选择使用时，应将废水的水量特征等因素考虑在内，若需要处理的废水量较大，为使处理费用和效率得到提升，应对废水进行减量处理；若需要处理的废水盐浓度较大，处理的废水量不多，则可以直接使用终端处理系统处理废水。

3.1 废水减量化技术

目前，减量处理废水是膜浓缩处理技术的核心。反、正、电渗透膜技术等都是膜浓缩处理技术的一种方式。反渗透膜技术是一种新型分离技术，发展于上世纪60 年代，目前得到较为广泛的应用。反渗透膜技术的优点是高净化效率、低成本、适应能力强，多被应用在海水、苦咸水淡化纯水、工业或生活废水处理等行业；随着科学技术的发展，相关人员还研发出了处理高盐含量脱硫废水的技术，像SWRO 技术（海水反渗透膜技术）和（DTRO 技术）碟管式反渗透膜技术等均属于反渗透膜技术。其中SWRO 技术可以对盐含量超过30000mg/L 的废水进行处理，回收率高达40%～45%，通过对脱硫废水进行软化处理，可以大幅提升它的回收率，通常设计为50%左右；碟管式膜片膜柱是DTRO 技术的核心技术，可以将反渗透膜片和水力导流盘重叠放置在一起，然后使用端板和中心拉杆加以固定，放在耐压套管内，构成膜柱，此技术的优点是有效防止物理堵塞、浓缩倍数高、不易发生结垢污染等。

离子交换膜是电渗析浓缩技术的核心技术，它在直流电场的影响下可以透过性地对溶液中的阴阳离子进行选择，即阴膜透过阴离子，阳膜透过阳离子；通过交替排布的方式完成阴阳离子膜的布设工作，构成浓淡室，脱盐和浓缩物料。自动控制频繁倒极电渗析技术（EDR）是在电渗析技术的基础上研发而来，通过对正负电极极性进行利用，对离子交换膜自动清洗，并完成电极表面相互倒换工作，形成污垢，从而保障离子交换膜稳定安全运行。EDR 技术在运行管理方面具备方便快捷的优点，可以使原水利用率达到80%，原水回收率达45%～70%，一般电渗析技术的脱盐率在45%～90%，所以它多用于水的初级脱盐。

3.2 废水终端处理技术

废水终端处理技术有两种形式，即蒸发法和烟道处理法。

蒸发技术的工作原理是自然蒸发废水或通过人工加热废水的方式，使废水蒸发为水蒸气，固体物质将留在残液中，在浓缩倍数不断提高的基础上，形成晶体并析出。蒸发技术所用的加热方式有蒸发塘、多效蒸发技术、机械蒸汽再压缩技术等。一般业内在废水处理终端，多效蒸发和机械蒸汽再压缩技术是广泛推广使用的技术。

多效蒸发技术，它有两种多效蒸发方式（低温和高温)，是在单效蒸发技术基础上研发的，低温多效蒸发技术要求蒸发盐水的温度不得超过70℃，它是将垂直管与膜蒸发器串联在一起，分为多个效组，一般是通过使用适量的蒸汽，多次进行蒸发和冷凝，获取多倍加热蒸汽量的过程。它具备低操作温度、高热效、低动力消耗等优点，可以充分利用电厂低温废热（50～70℃）；但此技术系统较为复杂、设备体积大、投资成分高昂。

通过对火力发电厂废水排放情况进行研究调查发现，高温烟道蒸发技术和预处理+蒸发结晶技术在业内得到广泛推广和应用，因此，可以结合实际情况合理对废水处理技术进行选择。