循環水排水處理的新工藝及其應用

楊 潔，姜 梅，周志軍，岳 興，李小娟，董大勇

(1.甘肅電力科學研究院，甘肅 蘭州 730050;2.甘肅靖遠第二發電有限公司，甘肅靖遠 730919)

循環水排水處理的新工藝及其應用

楊 潔1，姜 梅1，周志軍1，岳 興1，李小娟1，董大勇2

(1.甘肅電力科學研究院，甘肅 蘭州 730050;2.甘肅靖遠第二發電有限公司，甘肅靖遠 730919)

火電廠循環水排污水回收后，經過濾、離子交換器、超濾、反滲透處理后，作為循環水補水及鍋爐補給水處理車間的原水進行再次使用，系統產生的廢水可用于電廠煤場噴灑及沖灰。此種處理方式，可以降低新鮮取水量，降低循環水的結垢趨勢，提高鍋爐補給水制水設備的運行周期，同時實現火電廠廢水“零排放”。對該技術實施后的經濟效益進行了分析，并對實施過程中加藥工藝、設備投運等提出了改進方案。

循環水排污水;回收處理;應用

0 引言

甘肅某發電公司2×300MW燃煤發電水冷機組，1996年投運。電廠生產用水取自黃河，經凈化、除鹽處理后使用，生產污水經排水系統排入黃河。電廠循環水冷卻水量為2×33073m3/h，循環水處理工藝為加硫酸和水質穩定劑聯合，運行時循環水濃縮倍率為3.3，排污水量2×155m3/h，補充水量為2×615m3/h。2007年，電廠新增2×300MW機組，但循環水排水系統仍沿用老排水系統。

自2007年以來，因循環水排水管道管徑較小，而循環水排水量增加，造成排水自排水井外溢，淹沒農田，對周圍產生一定的影響。由于西北地區水資源緊張及國家對環境保護的重視，取水和排污費用連年增加，影響了企業的經濟效益。因此，該電廠決定采用新型節水技術，將循環水排污水回收后，經過濾、除鹽等處理用作循環水補水，系統產生的廢水，用于煤場噴灑及沖灰，減少循環水排水量。

該工藝技術在甘肅電力系統為首次實施，應用過程中發現，其在加藥點的選擇、水質調整工藝、超濾初始投運工藝、測試手段等方面存在一些問題，本文總結在調試中的研究成果，對該項新型節水方式應用過程中如何設計合理的水質調整工藝、提高超濾設備使用壽命、簡化運行監測方式等方面提出可借鑒的意見，對今后推廣使用時需改進問題提出解決方案，使該項技術更趨成熟。

1 新型節水技術工藝及應用前景

本新型節水技術著眼于火電廠水冷機組循環水排污水的回收再利用，該技術工藝流程見圖1。循環水排水經弱酸陽床處理后，一部分作為循環水的補充水，可降低循環水的堿度，降低設備結垢趨勢;另一部分經超濾和反滲透處理后，作為鍋爐補給水的原水補入陽床入口。火電廠循環水排水經過濾、弱酸處理、超濾及反滲透等方法處理后，循環水的濃縮倍率可由原來的3.2～3.4提高至4～5之間，化學車間制水周期由原24h提至120～170h。

水冷火電廠采用這種新型節水技術可極大減少新鮮水取水量及排污水量，同時降低設備的結垢及腐蝕趨勢，提高鍋爐補給水設備的運行周期，實現火電廠排水排放”。該技術在我國火電廠循環水排污水處理方式上屬較先進的理念和技術，符合國家的節水、發展循環經濟的政策，是值得推廣的火電廠節水方法之一。

圖1 循環水排水處理工藝流程

2 新型節水技術應用實例

2.1 系統設計的主要參數

2×300MW機組新型節水系統水源為循環水排污水，污水中全固形物為1500mg/L，總溶解固形物為1365mg/L，全硬度為8.45mmol/L，永久硬度為為5.59mmol/L，R2O3為12.25mg/L，全硅42mg/L，主要設計水質見表1。

表1 新型節水系統設計水質 mmol/L

設計處理水量:弱酸離子交換器120m3/h(單臺)，超濾系統76m3/h(單臺)，反滲透100m3/h。設計水溫為20℃。超濾系統性能保證值:單套產水量為≥76m3/h(20℃)，SDI指數 ≤3，水的回收率≥90%。反滲透系統性能保證值:RO系統除鹽率為≥98%(運行一年內)、≥97%(運行三年內);單套RO系統產水量≥100m3/h(20℃)，RO系統回收率≥75%。

系統主要設備為淺砂過濾器和弱酸離子交換器。淺砂過濾器共27臺，直徑Φ 1220×2000mm，截面積30.51m2，運行周期最大出力225m3/臺。弱酸離子交換器共6臺，直徑Φ 3028mm，截面積為7.29m2，運行周期最大出力210m3/臺，再生劑為濃度30%的HCl，再生劑比耗(100%)為40g/mol。

2.2 系統的聯接方式及運行方式

新型節水系統采用全塑淺層砂濾器、順流弱酸陽離子交換器、超濾裝置、反滲透并聯方式運行。正常運行時，全塑淺層砂濾器3組運行;弱酸陽離子交換器五用一備;超濾裝置4臺運行，不設備用;反滲透裝置2臺運行，不設備用。

2.3 系統投運后的運行監測指標

新型節水系統投運后，對系統各設備出水水質進行了監測，主要監測結果見表2。表中循環水濃縮倍率為3.3，超濾出水SDI指標為2，超濾出水硬度為2.52mmol/L。

表2 新型節水系統運行監測數據

3 存在問題及改進措施

3.1 新節水工藝調整

原設計加藥工藝主要存在兩個問題:一是在系統設計中超濾設備進水次氯酸鈉的加藥濃度為4mg/L，加藥點在原水母管，但按規范要求陽床進口余氯不超過0.1mg/L，否則將大降低樹脂的交換容量，因此要兼顧陽床進水和超濾進水對余氯的要求，系統設計無法實現;二是弱酸陽床出水呈酸性，pH值低，大量氫離子會造成反滲透出水電導率偏高，運行中無法計算反滲透的脫鹽率，也就無法判斷反滲透設備是否良好，且超濾、反滲透設備中有不耐酸腐蝕材料時，會造成設備的損壞，因此設計中對反滲透進水只進行阻垢處理是不夠的。

解決措施:一是取消原水母管上次氯酸鈉加藥點，在機組運行時循環水中需進行定期的殺菌滅藻處理，其水中的殘余氯可滿足弱酸陽床的進水要求，同時定期對超濾設備進行次氯酸鈉化學加強反洗，可防止超濾設備的微生物污染;二是增加NaOH加藥管道及設備，加藥點設置在超濾進水管道上，調整反滲透進水pH值在7左右。

3.2 新節水設備調試工藝調整

在超濾設備投運前，我們對其進行氯化工藝處理，以提高設備在初始運行水質較差時的抗微生物污染能力，保持膜的良好通透性。超濾設備沖洗干凈后，使用10%的次氯酸鈉配制約3～4mg/L的清洗液，充分混合并加熱至約35℃，將溶液注入超濾設備清水側和濃水側并各循環1.5h后浸泡過夜。氯化結束后必須將超濾設備徹底沖凈，沖洗至出水余氯≤0.1mg/L時方可正常投運。

3.3 運行監控及管理方法

一般情況下，弱酸陽床失效終點是檢測出水堿度，常規測量方式為人工滴定，誤差大、測試時間長、工作量大。我們通過對比監測找出堿度與pH對應關系，弱酸處理陽床出水pH=5.3～5.4時，出水堿度為0.7～0.8mmol/L。弱酸陽床失效終點設定堿度在0.8mmol/L時，pH值為5左右，故在運行中可通過pH表計測量判斷弱酸陽床的失效終點。表計法操作簡單、工作量小、人為誤差小。

4 新型節水技術經濟分析

4.1 新節水系統內部產生的廢水量

新型循環水排污水處理方式，產生的廢水主要包括淺砂過濾器反洗水、弱酸處理設備再生用水、超濾反洗水及反滲透濃水排放等，按全天24h不間斷運行，且滿負荷使用計，即每日處理水量14400t，每日產生廢水量見表3。

表3 新型節水系統內部產生廢水量

從表3可以看出，新型節水系統內部產生廢水量為1227t/d，廢水排至煤場濃縮池，澄清后用于噴灑煤場及沖灰。

4.2 水資源節約效益

以1臺300MW機組為例，原運行方式循環水新鮮水取水量按680t/h計，排水量按180t/h計;現運行方式循環水新鮮水取水量按400t/h計，節水系統排水量按1227t/d計，則可節約取水量6720t/d，排水量減少3093t/d。

2009年，蘭州市工業水取水費為1.90元/t，排水費為0.45元/t，以此計算1臺300MW機組采用新節水技術后水資源節約費用約為14000元/d，其節水產生的經濟效益很可觀。

5 結語

(1)采用改進后的新節水技術，電廠可減少新鮮水取水量及廢水排放量。該電廠原循環水的濃縮倍率控制在3.2～3.4間，1臺300MW機組的循環水排水量在 150～160t/h，新鮮補水量在609～620t/h。采用新節水技術后，循環水濃縮倍率提高至4.5，循環水系統排水量為90t/h、新鮮補水量為550t/h，均比未采取節水技術時有明顯減少。但綜合考慮腐蝕問題，還應適當補充部分新鮮水，控制循環水pH值在8.0以上 。

(2)鍋爐補給水處理系統采用地表水水源時，硬度約在4.5mmol/L左右，周期制水量為2400t;采用反滲透出水作為水源時，硬度約在0.05mmol/L左右，周期制水量可達到約30000t。由此可見，采用反滲透出水作為鍋爐補給水處理系統的原水大大減輕該系統的工作，使陽床再生頻次銳減，再生廢液產生量也相應減少。

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New circulating water sewage technology and its application

The sewage water recycled from the circulating water in thermal power plant，after filtration，ion exchange，ultra － filtration，reverse osmosis，can be used again as the replenishment of circulating water and the raw water used in the thermal power plant which handles the boiler feed water.Furthermore，the waste water generated by the above procedure can be used to spray and wash ash for the coal yard of power plant.The process can reduce the usage of fresh water and the scaling tendency of circulating water，increase the operation cycle of the water cycle facilities used in the boiler feed water system and achieve the zero emissions for the thermal power plant.The economic benefits of this procedure are analyzed and the solutions to the problems that may occur during the implementation process are provided.

circulating water sewage;water recycling;application

X703.1

B

1674－8069(2012)03－049－03

2012-01-04;

2012-05-03

楊 潔(1968-)，女，河北昌黎人，大學本科，高級工程師，主要從事于電廠化學、火電廠環境保護等方面的研究。E－mail:yangjieyj@yahoo.com.cn