火电厂废水资源化利用技术研究

王波 吕琛

前 言

电力工业是用水的大户，随着水资源日益紧缺和环保要求的严格，为保证电力工业快速和健康发展，节水减污势在必行。

电厂废水的零排放可以最少的利用水资源和没有废水的外排，具有很好的环境效益和经济效益。 零排放电厂中新鲜水的获取量最少，这样可以缓解水资源日益短缺的问题；同时没有废水的外排可以避免废水污染环境，提高周围的环境质量。但是要实现废水的零排放是一项很复杂的工程，由于水被最大限度的回收利用，要求采用先进的水处理技术处理废水，水的处理费用要增加很多；要进行严格的设计保证电厂用水的水量、水质平衡；要加强电厂用水系统的运行和管理。从可持续发展的观点看，随着水资源日益的匮乏，环保要求的逐步严格，废水的零排放是电厂用水发展的一种趋势。

本文收集了火电厂废水处理和排放相关的国家标准规范和国内有代表性电厂废水处理工艺现状，通过对现有火电厂废水处理工作的总结，提出合适的火电厂全厂水资源再利用工艺路线，为电厂废水处理的工程设计提供参考和理论指导。

一、火电厂废水治理及排放相关标准规范

1、《火力发电厂废水治理设计技术规程》（DL/T5046-2006）

2、《火电厂环境监测技术规范》（DL/T414-2012）

3、《火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标》（GL/T997-2006）

5、《火电厂污染防治技术政策》

6、《火电厂污染防治最佳可行技术指南》

二、火电厂废水特点和分类

1、火电厂废水特点

与化工、造纸等工业废水相比，火电厂的废水有以下特点：

1）废水的种类很多，水质水量差异很大。电厂主要的废水包括循环水排污水、灰渣废水、工业冷却水排水、机组杂排水、含煤废水、油库冲洗水、化学水处理工艺废水、生活污水等。

2）废水中的污染成分以无机物为主。在生产过程中进入水体的有机污染物主要是油，其他有机成分很少。

3）间断性排水较多。

2、火电厂废水分类

根据火电厂各类废水的水质水量特点，以处理回用为目标，可以将火电厂的废水分为以下几类：

1）不需要脱盐处理即可回用的低含盐量废水。这类废水包括机组杂排水、工业冷却水系统排水、生活污水等。

2）需要脱盐处理才能回用的高含盐量废水。典型的例子有反渗透浓排水、离子交换设备再生废水、循环水排污水等。

3）循环使用的废水。这类废水包括含煤废水、冲灰除渣废水。

4）不能回用的极差的废水。例如脱硫废水，一般单独处理后达标排放。还有一些非经常性废水，如化学清洗废水、空预器烟气侧冲洗废水等。

三、火电厂废水的收集与处理

1、废水的收集问题

1）因为各排水点的分布比较复杂，不可能将每种废水单独收集，但可以尽量地按照废水处理工艺的异同来收集。

2）电厂的废水一般是无压水，其收集主要通过沟道完成。

3）在用海水冷却凝汽器的电厂，海水会因隔离不完善而混入废水收集系统。

4）某些欲回收的间断性废水的收集系统有时需要改造。如循环水排污水的瞬时水流量很大，如果处理回用，则必须将其改为连续排污，从循环水泵出水管道引出连续水流进行处理。

2、废水的处理措施

1）低含盐量废水的处理回用：

这类废水因含盐量不高，比较容易进行回用。在电厂最典型的是主厂房排水。这类水通常是通过混凝澄清、过滤等工艺除去水中的悬浮物、油类和有机物等杂质后，补入电厂的循环冷却水系统。如果废水中不含生活污水，一般直接采用混凝沉淀或气浮、过滤处理后，水质即可达到工业水系统的水质要求。但大多数电厂的废水中含有一定比例的生活污水，因此，为了降低氨氮的含量和BOD，在深度处理系统中要加进生物处理单元。

2）高含盐量废水的处理回用

在各种高含盐量废水中，循环水系统的排污水量很大，对全厂的水平衡影响也最大，循环水的浓缩倍率的大小直接影响着发电水耗的高低。在干除灰电厂中，循环水排污水占电厂废水总量的75% 以上。从水量上讲，只有将这些废水进行回收利用才能实现全厂废水的高回用率。对于循环水排污水，已有的回用方式是通过反渗透脱盐处理后，将淡水补充到锅炉补给水处理车间做原水，排出的浓盐水用于除渣、输煤系统。由于循环水的水质复杂，很容易对反渗透膜造成污染，因此这种回用方式的处理成本较高。

3）含煤废水的回用。

含煤废水是电厂悬浮物含量最高的废水，主要来自电厂输煤皮带喷淋、输煤栈桥地面冲洗、煤场排水等。其含有的主要污染物为煤微粒、胶体、油。采用的处理工艺：含煤废水收集池一煤泥沉淀池(初沉淀)一澄清器一石英砂过滤一煤系统补充水池。含煤废水中的煤粉微粒很难直接沉降，混凝处理后形成的絮体强度较差，在澄清设备中絮体容易被破碎而上浮，所以需要的澄清分离面积较大。国内近年来也有采用微滤工艺技术处理含煤废水的工程实例，如上海杨树浦电厂。微滤的优点是出水水质更好，悬浮物含量可以小于1mg/L，系统也比沉淀、过滤工艺简单；缺点是滤元的更换费用较高。

4）冲灰、除渣废水的回用。

冲灰水的水质特点是悬浮物、pH、含盐量都比较高(灰场返回的清水因为经过长时间沉淀，悬浮物很低)，其用途与含煤废水相似，也只能回用于原系统。冲灰水的回用需要解决回水管道的结垢问题。冲灰水在以前曾是火电厂最多的废水（50%~60%），灰场清水的回用曾经是节水技术领域的热点。但近年来新建的电厂大多采用干除灰系统，很多老电厂也进行了干灰综合利用改造；在干灰旺销季节基本上不再使用水力除灰，因此近年来对冲灰水的关注明显减少。但是，当干灰销售不畅时，由于没有干灰贮存场地，这些电厂仍还要采用水力除灰。

5）末端废水治理

目前，电厂常用的末端废水浓缩和固化处理方法有以下几种：

膜浓缩：该方法主要采用的膜浓缩技术为反渗透、钠滤。在膜浓缩处理系统中，预处理工艺最为复杂。

热法蒸馏浓缩：低温多效技术是比较典型的热法蒸馏浓缩方法，在河源电厂已有成功的应用。该方法也需要复杂的预处理设备，以满足蒸发设备对水质的防结垢、防腐蚀要求。

蒸发结晶：蒸发结晶是化工领域的常规技术，有各种不同结构、不同用途的盐液结晶设备，可用于解决结垢、腐蚀等一系列问题。

喷雾干燥：为了解决蒸发结晶运行成本极高的问题，利用高温烟气余热干化末端废水成为最新的研究热点。目前研究表明，为了避免喷雾蒸发过程中喷头堵塞、结垢等问题，必须对末端废水进行预处理。

四、火电厂废水资源化利用技术路线

1、废水综合利用方式

1）源头节水

在进行废水综合利用时，首先要减少上游废水量，这是十分重要的。首先要通过全厂水平衡研究，根据电厂的实际情况，通过“分级分质”梯级使用，实现废水量的“最小化”，降低后续废水处理的负担。对于采用水力冲灰的循环冷却型电厂，循环冷却水系统和冲灰水系统是2个最大的水系统，也是对全厂水平衡影响最大的2个水系统。要实现节水，循环水系统的排水量与冲灰用水量相匹配是很重要的，因为用循环水排污水、酸碱废水等高含盐废水冲灰是最经济的。

2）中水回用

中水作为一种水量充足、水质稳定的潜在水资源，回用于火电厂主要作为循环冷却水系统的补充水和锅炉补给水的原水，具有明显的社会、经济和环境效益。目前火电厂中水深度处理工艺包括石灰混凝澄清过滤法、膜处理法和膜生物反应器处理法，其中石灰混凝澄清过滤法工艺成熟，出水水质稳定，运行费用低，可满足电厂循环冷却水补水水质要求，在火电厂中水回用中应用广泛。膜处理法和MBR 处理法能耗低、效率高、出水水质好、设备控制简单，常用于水质要求较高的锅炉补给水系统，在中水回用深度处理中具有广阔的应用前景。

2、实现全厂废水零排放途径

1）优先选用节水设备和工艺

气力除灰和风冷干式排渣技术已经成熟，并在国内多个工程上应用，灰、渣系统用水量和排水量都为零。采用水力除灰除渣，耗水量大且不利于灰、渣资源化利用；排水含有大量重金属离子，处理和回用有一定难度。与之配套的灰渣贮存场会污染水土壤、地表水和地下水。要实现零排放，优先采用气力除灰和风冷干式排渣十分必要。不同脱硫工艺的用水量和排水量差别较大。石灰石-石膏湿式脱硫法应用较多。该法排出废水包括吸收塔桨液废水、石膏脱水废水和旋流器废水。该系统排水连续，水质恶劣，很难被其他系统再利用。因此主要是在本系统内实施零排放。

2）提高复用水率和废水回收率

每个系统产生的废水，首先考虑在本系统内简单处理后重复利用，提高复用水率。脱硫废水含较多污染物，部分可处理后回用，最终直接浓缩结晶；循环冷却水排水可以在部分除盐后回用；精处理部分再生水含盐量低，可直接作为循环冷却水的补充水。

火电厂用水和排水系统、单元、过程多，对水质和水量要求不同。这就要求根据用水和排水单元的特点寻求最优的用、排水层级关系。一个单元的用水可能由多个上级供水，它的排水也可能供给其他几个下级。循环冷却水排水作为生产除盐水的原水，脱硫工艺补充水和输煤系统用水等。

3）加强全厂水务管理

零排放必须要有科学的管理措施。火电厂要做好每个系统的用水量、排水量、水质监测与调控，积累运行数据和经验，不断优化各系统层级关系；保证水处理设备处于良好的运行状态。对临时性废水进行管理。临时性废水主要包括锅炉化学清水废水，检修含油废水、空预器冲洗水等锅炉清洗周期一般为5~10年，产生废水从几百t到几千t不等，含有较多的清洗剂和金属离子。从经济利益考虑，一般不购置处理此废水的设备，而使用车辆运至有资质的单位处理。机组在检修时有少量含油废水排放，可以集中回收，运至厂外处理。空预器冲洗水水质与脱硫废水性质类似，可在脱硫废水处理装置中处理。

作者简介：王波 1985.6 女 黑龙江省哈尔滨市 汉 硕士研究生

哈尔滨工业大学 工程师 中国汽车工业工程有限公司 研究方向:废水处理

吕琛 1986.02.17 男 天津 汉族 工学硕士 北京化工大学 工程师 中国汽车工业工程有限公司研究方向:环境科学与工程，机械行业污水处理