某瓦斯電站廢水排水系統優化設計

梁 麟

(煤炭工業太原設計研究院，山西 太原 030001)

0 引言

瓦斯電站的燃料為瓦斯，生產過程中產生的污水品質較高。同時由于瓦斯電站排水量較小，如果合理的處理回用，將收獲良好的環境效益和經濟效益。

1 排水項目

1.1 排水量

瓦斯電站排水項目主要有給水泵冷卻、瓦斯氣脫水、鍋爐排污、冷卻塔排污、除鹽水處理系統排水、脫硝車間排水和生活污水。排水量詳見表1。

表1 排水量表

1.2 排水水質

瓦斯電站依托礦井瓦斯抽放站建造，工業用水就近引自抽放站工業給水管水。各排水系統典型污染物濃度見表2，表3。

表2 工業廢水污染物濃度表 mg/L

表3 生活污水污染物濃度表 mg/L

2 常規排水方式

瓦斯氣脫水品質較高，通常送回抽放站回用于其生產環節；水處理系統排水主要有過濾器反沖洗水、反滲透濃排水及電除鹽濃排水。水處理系統濃排水通常排入反洗水箱復用于過濾器反洗后排入排污降溫池；給水泵冷卻水通過排水溝排入排污降溫池。鍋爐排污水排入排污降溫池與給水泵冷卻排水、除鹽水處理系統排水混合降溫后一同排放。

瓦斯電站常設一些生活福利設施的瓦斯電站，生活污水量約18 m3/d～25 m3/d，常采用MBR工藝處理達標后回用于廠區綠化和道路沖洗，富裕部分達標排放。處理標準執行《城市污水再生利用 城市雜用水水質》標準。脫硝車間排污水含有少量尿素，排水量很小,常與生活污水一同處理。

通過以上分析可知，常規排水方式直接復用率14.6%、間接復用率19.4%，大部分廢水直接排放，不但增加了排水量，也增加了工業水耗水量，很不經濟。

3 優化設計

3.1 常規排水方式的不足

常規排水方式簡單實用，安全可靠，但廢水重復利用率較低。隨著煤礦規模的不斷擴大，水資源短缺已經開始制約其發展。瓦斯電站用水也受到了限制，必須加強廢水循環利用。常規排水方式不足之處如下：

1)給水泵采用直流式冷卻，冷卻水僅用于鍋爐排污水降溫，利用率低。

2)水處理系統濃排水在反洗水箱內與工業水混合后用于過濾器反洗，后續回用難度大。

3)冷卻塔采用循環水加藥的方式阻垢，濃縮倍數較低，排污水量大。

4)生活污水水量較大不能全部回用。

3.2 優化方案

近年來各種廢水處理工藝不斷被開發出來，針對以上不足并結合現有成熟技術，瓦斯電廠排水系統可以做以下優化：

1)給水泵采用循環冷卻水系統冷卻，冷卻水不外排。

2)水處理系統設置濃鹽水反洗與工業水反洗兩套反洗系統，工業反洗水沉淀處理后用作冷卻塔補水。

3)冷卻塔安裝電化學除垢裝置，提高循環水濃縮倍數，可減少70%～80%的冷卻塔排污水量。

4)生活污水處理執行《城市污水再生利用 工業冷卻水》標準，富裕部分生活污水作為冷卻塔補水。

5)鍋爐排污水直接排入冷卻塔，不降溫排放。鍋爐排污水可作為冷卻塔補水的原因如下：

首先，鍋爐排污水正常溫度為80 ℃，正常排污水量為0.33 m3/h；冷卻塔正常出水溫度為29 ℃，進水溫度為34 ℃，正常循環水量為700 m3/h。而將0.33 m3/h鍋爐排污水從80 ℃冷卻到29 ℃釋放的熱量與冷卻塔3.37 m3/h循環水量散發的熱量相等。顯然鍋爐排污水溫度對冷卻塔的影響可忽略。

其次，為防止鍋爐結垢，鍋爐補水采用除鹽水并且投加了磷酸鹽阻垢劑，因此鍋爐排污水含鹽量極低并且自帶阻垢劑。而冷卻塔為了防止填料結垢，也需要控制循環水的含鹽量，并且循環水也需要添加阻垢劑。鍋爐排污水排入冷卻塔后可降低循環水含鹽量減少排污量，同時還能減少加藥量。

總之，將鍋爐排污水用作冷卻塔的補充水不但可以節省補水量，還可以減少排污量和加藥量，并且溫度對冷卻效果的影響可以忽略不計。

4 最終處置

排水系統優化后含鹽量低的工業廢水全部回收利用或替代，對外排放的只是一些濃鹽水。單項廢水的污染物濃度有所提高，部分污染物濃度超過《城鎮污水處理廠污染物排放標準》要求。

4.1 排水量

對比表1和表4可見，排水系統優化設計后，廢水排放量由8.43 m3/h降低到3.89 m3/h，同時工業水間接重復利用率仍為19.4%，直接重復利用率提高到53.4%。優化后的排水量見表4，優化后工業廢水污染物濃度見表5。

表4 優化后排水量表

4.2 排放標準

目前瓦斯電廠污水排放執行國家標準《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級B標準。若瓦斯電站污水排入水源地二級保護區范圍內，需執行國家標準《地表水環境質量標準》Ⅲ類。各標準主要污染物排放濃度見表6。

表5 優化后工業廢水污染物濃度表 mg/L

表6 污染物排放標準表 mg/L

4.3 處置方法

污水處置方法仍然應首先考慮在廠外間接重復利用。由表5可知，雖然瓦斯電廠排水含鹽量較高，部分有機物含量略高于排放標準，但排水品質仍然較高。如果瓦斯電廠附近有選煤廠、建材廠等用水量大的企業，電廠排水可作為其生產系統的補水。

如果瓦斯電站附近沒有用水企業可接納其排水，則考慮處理達標后排放。對比表5和表6可知，如果瓦斯電站排水執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級B排放標準，則瓦斯電廠排水可直接排放；如果瓦斯電站排水執行《地表水環境質量標準》Ⅲ標準，則SS、石油類和氨氮濃度略微超出排放標準。其中，SS可以通過沉淀池沉淀去除；石油類和氨氮可以通過臭氧氧化、活性炭吸附，處理達標。

如果瓦斯電站排水既不能重復利用，又不能排放(如恰遇自然保護區)，可考慮到設置蒸發結晶系統，達到廢水的零排放。蒸發結晶系統的蒸餾水可回用于鍋爐補水，結晶鹽也可回收利用，而瓦斯電站余熱充足運行成本可控。

5 結語

1)通過對排水系統進行優化，廢水排放量可減到約50%，工業水直接重復利用率可提高約2.75倍。2)排水系統優化方法主要有：高品質廢水和低品質廢水分質排放，減少各系統排水量、生活污水深度處理回用、增加廢水循環利用系統等。3)排水系統優化后對外排放的含鹽量較高，單項廢水的污染物濃度有所提高，部分污染物濃度超標。4)污水最終處置應按廠外間接重復利用、處理達標后排放和蒸發結晶的順序根據實際情況選擇。