火電廠廢水回用的方式及技術要點

放大字體  縮小字體 發布日期:2018-01-20 來源:電力設備 瀏覽次數:612

火電廠的節水途徑包括采用空冷技術、提高循環水濃縮倍率、開展廢水回用等。其中,空冷具有耗水量少的優點,但熱效率低,只能用于北方嚴重缺水的地區。廢水回用是火電廠節水減排的重要途徑,通過廢水回用,可以替代火電廠30% 以上的新鮮水,節水潛力巨大;同時又可以減少電廠的廢水外排量,減輕對環境的污染。因此,對廢水綜合利用,實現廢水資源化,已成為火電廠實現可持續發展的必由之路。

1 火電廠廢水的特點和分類

1.1 廢水的特點

與化工、造紙等工業廢水相比,火電廠的廢水有以下特點:

(1)廢水的種類很多,水質水量差異很大。電廠主要的廢水包括循環水排污水、灰渣廢水、工業冷卻水排水、機組雜排水、含煤廢水、油庫沖洗水、化學水處理工藝廢水、生活污水等。

(2)廢水中的污染成分以無機物為主。在生產過程中進入水體的有機污染物主要是油,其他有機成分很少。

(3)間斷性排水較多。

表1為火電廠幾種主要廢水的特點分析

對廢水進行合理的分類是廢水綜合利用的基礎,同一類廢水可以采用同一類處理工藝實現回用。目前,火電廠廢水的分類主要是按照廢水的來源確定的,種類很多,與回用沒有直接的關系。根據火電廠各類廢水的水質水量特點,以處理回用為目標,可以將火電廠的廢水分為以下幾類:

1.2 廢水的分類

(1)不需要脫鹽處理即可回用的低含鹽量廢水。這類廢水包括機組雜排水、工業冷卻水系統排水、生活污水等。這部分水的共同特點是在使用過程中含鹽量沒有明顯的升高,回用處理系統不考慮脫鹽,處理后的水質可以達到或接近工業水的水質標準,甚至可以替代新鮮水源。這類水的深度處理成本相對較低,因此目前在電廠中回用的比例較高。

(2)需要脫鹽處理才能回用的高含鹽量廢水。這類廢水的特點是水在使用過程中因為濃縮或者加入了酸、堿、鹽而使含鹽量大幅度升高,一般含鹽量可達工業水的數倍以上。典型的例子有反滲透濃排水、離子交換設備再生廢水、循環水排污水等。

(3)循環使用的廢水。這類廢水包括含煤廢水、沖灰除渣廢水。這部分廢水的水質比較特殊,通常懸浮物很高。含煤廢水的懸浮成分主要是煤粉,灰水則主要是灰粒。另外,灰渣廢水的含鹽量和pH都比較高(以前的水膜除塵系統灰水的pH較低,現在已比較少)。由于組分比較特殊,因此通常不與其他廢水混合處理,而是單獨處理后循環使用;處理工藝以沉淀為主,目的是除去水中的懸浮物。

(4)脫硫廢水。脫硫廢水含鹽量高,水質中鈣、鎂、氟等離子處于過飽和狀態,具有嚴重的結垢傾向,同時水中還含有大量重金屬。處理典型工藝有采用碟管式反滲透DTRO進行高倍濃縮后進行蒸發處理。

2 廢水的收集問題

(1)因為各排水點的分布比較復雜,不可能將每種廢水單獨收集,但可以盡量地按照廢水處理工藝的異同來收集。

(2)電廠的廢水一般是無壓水,其收集主要通過溝道完成。廢水收集溝道的泄漏是普遍存在的問題。在南方地區,因為地下水位高,地基軟,溝道容易因不均勻沉降而發生開裂,導致廢水外溢或內滲。外溢對地下水的水質有污染,而且廢水在收集過程中損耗過大,不利于水量的平衡;內滲水則會影響廢水的水質。如果地下水含鹽量比廢水的高,則有可能影響廢水的回用。如在有些濱海電廠,淺層地下水的含鹽量很高,即使少量滲入也會使廢水的含鹽量很高,影響其使用。地下水的水位還受海潮潮位的影響:漲潮時,地下水位升高,內滲嚴重;落潮時,地下水位降低,廢水外溢。有廢水需要處理的單位,也可以到污水寶項目服務平臺咨詢具備類似污水處理經驗的企業。

(3)在用海水冷卻凝汽器的電廠,海水會因隔離不完善而混入廢水收集系統。因海水的含鹽量極高,往往少量的泄漏也會使廢水的水質劣化,使收集的廢水失去使用價值。常見的泄漏發生在主廠房廢水收集系統。

(4)某些欲回收的間斷性廢水的收集系統有時需要改造。如循環水排污水的瞬時水流量很大,如果處理回用,則必須將其改為連續排污,從循環水泵出水管道引出連續水流進行處理。

3 廢水的回用方式

3.1 低含鹽量廢水的處理回用

這類廢水因含鹽量不高,比較容易進行回用。在電廠最典型的是主廠房排水。這類水通常是通過混凝澄清、過濾等工藝除去水中的懸浮物、油類和有機物等雜質后,補入電廠的循環冷卻水系統。

如果廢水中不含生活污水,一般直接采用混凝沉淀或氣浮、過濾處理后,水質即可達到工業水系統的水質要求。但大多數電廠的廢水中含有一定比例的生活污水,因此,為了降低氨氮的含量和BOD,在深度處理系統中要加進生物處理單元。

有些電廠的生活區與生產區在一起,而且生活污水的量比較大,因此可以通過污水深度處理系統將其處理后回用。這方面的工程實例已經很多,如山東齊魯石化熱電廠、山東黃臺電廠、華能北京熱電廠等。已有的工程實例證明,生活污水經過嚴格處理后,可以用于循環水系統。

3.2 高含鹽量廢水的處理回用

在各種高含鹽量廢水中,循環水系統的排污水量很大,對全廠的水平衡影響也最大,循環水的濃縮倍率的大小直接影響著發電水耗的高低。在干除灰電廠中,循環水排污水占電廠廢水總量的75% 以上。從水量上講,只有將這些廢水進行回收利用才能實現全廠廢水的高回用率。

對于水力沖灰的電廠,高含鹽廢水不經處理便直接用來沖灰和除渣。隨著干除灰技術的發展,電廠的水平衡發生了重大的變化,高含鹽廢水可直接使用的場合很少。除了煤場噴淋、干灰調濕、水力除渣等能消耗掉少量的水之外,剩余的高含鹽量廢水必須經過脫鹽處理后才具有使用價值。除了含鹽量高外,這些廢水大部分經過濃縮,水中致垢的無機離子 (如Ca¨ 、HCO;等)已經達到過飽和,具有強烈的結垢傾向,容易在用水系統中結垢,所以這種廢水的處理系統很復雜,除了考慮除去對反滲透膜有污染的懸浮物、有機物、膠體等雜質外,還要降低碳酸鈣、硅酸鹽等難溶鹽的過飽和度,以避免在水處理系統中析出沉淀物。

對于循環水排污水,已有的回用方式是通過反滲透脫鹽處理后,將淡水補充到鍋爐補給水處理車間做原水,排出的濃鹽水用于除渣、輸煤系統。由于循環水的水質復雜,很容易對反滲透膜造成污染,因此這種回用方式的處理成本較高。

3.3 脫硫廢水的處理與回用

pH為6~9,COD 為90mg/L,TDS 的質量濃度高達25~40 g/L,不能回用。水質中鈣、鎂、氟等離子處于過飽和狀態,具有嚴重的結垢傾向,同時水中還含有大量重金屬。通常,脫硫廢水處理系統采用中和+ 絮凝+ 沉降+ 澄清等常規處理工藝,以降低脫硫廢水的濁度、重金屬和部分硬度,但廢水的含鹽量沒有明顯降低,處理后無法回用,排放后對生態影響較大。脫硫廢水零排放系統主要包括4 個處理單元,即脫硫廢水預處理單元、鹽水濃縮單元、結晶單元和固體廢棄物處置。

在電廠零排放的難點技術中,濃縮減量以降低蒸發成本的技術,成為關鍵技術,而通過高壓反滲透膜技術DTRO技術正是該對應技術,在于其他技術對比中,具有明顯優勢。

3.4 其他廢水的回用

(1)含煤廢水的回用。含煤廢水是電廠懸浮物含量最高的廢水,主要來自電廠輸煤皮帶噴淋、輸煤棧橋地面沖洗、煤場排水等。其含有的主要污染物為煤微粒、膠體、油。采用的處理工藝:含煤廢水收集池一煤泥沉淀池(初沉淀)一澄清器一石英砂過濾一煤系統補充水池。含煤廢水中的煤粉微粒很難直接沉降,混凝處理后形成的絮體強度較差,在澄清設備中絮體容易被破碎而上浮,所以需要的澄清分離面積較大。國內近年來也有采用微濾工藝技術處理含煤廢水的工程實例,如上海楊樹浦電廠。微濾的優點是出水水質更好,懸浮物含量可以小于1 mg/L,系統也比沉淀、過濾工藝簡單;缺點是濾元的更換費用較高。

(2)沖灰、除渣廢水的回用。沖灰水的水質特點是懸浮物、pH、含鹽量都比較高(灰場返回的清水因為經過長時間沉淀,懸浮物很低,其用途與含煤廢水相似,也只能回用于原系統。沖灰水的回用需要解決回水管道的結垢問題。沖灰水在以前曾是火電廠最多的廢水,灰場清水的回用曾經是節水技術領域的熱點。但近年來新建的電廠大多采用干除灰系統,很多老電廠也進行了干灰綜合利用改造;在干灰旺銷季節基本上不再使用水力除灰,因此近年來對沖灰水的關注明顯減少。但是,當干灰銷售不暢時,由于沒有干灰貯存場地,這些電廠仍還要采用水力除灰。同時可以查看中國污水處理工程網更多技術文檔。

4 廢水綜合利用的技術要點

廢水的綜合利用就是充分、合理地利用電廠的各類廢水資源,以達到節水和廢水減排的目的。廢水綜合利用的第一步是在全廠水平衡優化的框架內制訂方案。

在進行廢水綜合利用時,首先要減少上游廢水量,這是十分重要的。對于采用水力沖灰的循環冷卻型電廠,循環冷卻水系統和沖灰水系統是2個最大的水系統,也是對全廠水平衡影響最大的2個水系統。要實現節水,循環水系統的排水量與沖灰用水量相匹配是很重要的,因為用循環水排污水、酸堿廢水等高含鹽廢水沖灰是最經濟的。水力沖灰的循環冷卻型電廠的節水要點是:

(1)提高沖灰系統的灰水比?;宜仍礁?,需要的沖灰水量越小,從而可以降低沖灰系統的耗水量。

(2)在廢水的使用中,要避免廢水的降級使用。例如,盡量使用高含鹽量廢水來沖灰,省下低含鹽量廢水可用于其他水質要求高的場合。因為沖灰系統對含鹽量沒有要求,水中的過飽和鹽分在與灰漿混合的過程中會沉淀。大部分沉淀會吸附在灰顆粒上。因此回用成本相對較低。對于循環水排污水、水處理系統排出的酸堿廢水、反滲透濃排水等高含鹽量廢水,沖灰系統是其理想的受納體。盡管各種廢水的補入會增加沖灰水系統結垢的可能性,但是從節水和全廠的水平衡優化來講這是值得的。

(3)通過技術經濟分析,在提高沖灰系統灰水比的情況下,根據沖灰系統的耗水量和其他高含鹽量廢水的產生量,綜合考慮水質、凝汽器管材等因素,確定循環水合理的濃縮倍率,使得高含鹽量廢水的水量與沖灰系統的補水量相匹配。因此,對于水力沖灰電廠來講,循環水濃縮倍率、沖灰系統的灰水比是水平衡優化的關鍵,而這些參數需要根據電廠的實際情況(如循環水水質、水系統材質、灰量、灰漿泵型式)來確定。

5 結論

(1)火電廠的廢水種類很多,需要分類處理、分類回用。

(2)按照分類處理的需要,可以將廢水分為低含鹽量廢水、高含鹽量廢水、循環使用的廢水脫硫廢水、和不能回用的極差廢水5類。同類廢水可以收集在一起處理。

(3)對于高含鹽量廢水,因工藝復雜。處理成本高,為了降低投資和運行成本,首先要從源頭上盡量降低廢水的產生量,以減小廢水處理系統的規模。另外,高含鹽量廢水的處理難度較大,其回用處理技術和經驗還沒有達到成熟應用的階段,因此在很多情況下,工程前期的研究工作是必不可少的。

(4)廢水綜合利用的關鍵是在提高灰水比(水力除灰電廠)和循環水濃縮倍率的基礎上,使得高含鹽量廢水的水量與沖灰系統的補水量相匹配。



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