強化廢水回用構建節水創新管理模式

曹 軍 朱 巍

上海上電漕涇發電有限公司

0 實施背景

上海上電漕涇發電有限公司位于上海市金山區，建有2臺1 000 MW超超臨界機組。近年來，隨著全球環境污染事件的頻發和水資源枯竭問題的突出，人們節水意識大大增強。電廠是耗水大戶，無論從可持續發展戰略角度出發，還是從電廠自身生存環境考慮，加強電廠用水管理、全面落實節水減排具有十分重要的現實意義。

2015 年，公司對兩臺機組超凈排放進行了設備擴容改造，但改造完成后，造成了用水量突增，每天增加用水量達1 000 t。此外，公司從2014 年開始對上海化工區供汽，2017 年對外供汽量118 萬t，2018年達160萬t，因此，節約用水和減少廢水已迫在眉睫。

1 實施措施

2017年1 月公司成立“節水創新管理小組”，制定了以“強化廢水回用”為目標的課題研究，各專業通過取、用、排、耗水量的測定，查清各水系統廢水狀況，對水系統進行合理化用水分析，找出節水潛力，結合運行工況，形成廢水回收利用可行性調研報告，對實現廢水回收、降低機組水耗、節能減排、保護生態環境具有重大意義。

公司采取了如下措施加強用水管理、強化廢水回用的全方位管理模式，以創建節水型企業標桿。

1)創新管理方式，完善企業用水管理制度

在制度上，公司制定《取用水管理制度》《巡回檢查制度》《用水計量管理制度》[1]和《定額管理和節獎超罰制度》；在體制上，建立了由公司領導掛帥的水務管理網絡，實行統一領導、分級管理、專業歸口的原則。此外，公司還多次召開專題會議，在工藝流程、設備維護、運行方式等方面全面協調、監督、管理全廠水務工作，抓實抓細，做到切實節約用水。

在考核和計劃上，全廠所有用水點安裝計量水表，實行分級計量管理、專人抄表和定期校驗，通過完善的水表計量體系保證計量數據的準確性；在全廠需水總量指標控制的基礎上,對各主要用水點建立分項控制指標進行考核，如化學設備制水率、汽水損失率和機組補水率等；明確責任主體和考核細則,通過指標的層層分解和小指標的控制達到全廠需水總量控制的目的；在分析項指標控制的基礎上,按過程編制全廠日需水量統計表，逐日平衡分析，對超標現象及時采取糾正措施。

公司貫徹最嚴格的水資源制度，配合上海市水務局職能部門不定期檢查，完成了“長江流域取水工程（設施）”的核查和登記，并通過水務局審核。上海市水務局水資源處、市供水處、執法總隊及行政服務中心，對市重點取水戶開展了聯合取水許可批后監管專項執法檢查，對公司依法取水、科學管理、節水優先、及時報備及核查登記等方面給予了高度評價和充分肯定。

2)定期開展全廠水平衡測試，找出節水潛力

要實施水的再利用，須整體考慮電廠用水、排水及水處理系統，應研究各系統用水量和排水量及其水量平衡[2]。 平衡水量的目的在于按國家和行業的規定，控制電廠用水指標，即在滿足各用水戶要求的前提下，合理協調全廠用水，起到節約用水、降低水耗和降低水污染的目的，通過取、用、排、耗水量的測定，找出節水潛力，提出節水規劃及建議。

為完善節水管理，在用水終端安裝遠傳計量表計，將信號輸入電腦統一處理分析，隨時進行水平衡測試，及時解決出現的問題。實踐證明，水平衡測試是用水管理、用水規劃、降低電廠用水量的有效方法。公司從建立以來，采取了多項節水措施，對大量設備進行了節水改造和消除用水設備泄漏工作，為公司節約了大量的工業水。目前，機組平均補水率冬季為0.93%，夏季為0.55%，低于DL/T783《火力發電廠節水導則》對凝汽式發電機組1.5%的要求；工業用水重復利用率為96.18%，優于上海市節水型企業80%的標準及DL/T78395%的要求。

3)創新節水技術，強化廢水回收利用

廢水回收包括：

（1）超濾反洗水回收

公司4套超濾反洗水水量為600 t/d。經過3個月的跟蹤化驗，發現超濾反洗水與回用水水質相近，完全滿足回用要求，故對超濾反洗水進行了回收改造，費用約15萬元，改造管道走向簡單、節水成效快，每年可節約77萬元。

改造方案：

改造前系統：超濾廢水→1 號超濾回收池→超濾回收泵→污泥沉淀池→溢流至雨水井

改造后系統：超濾廢水→1 號超濾回收池→超濾回收泵→回用水池→回用水系統

（2）反滲透濃水回收

通常，火電廠除鹽水制備的反滲透濃水作為廢水排放，但這部分水水體清澈，具備回收價值。改造方案為將一級反滲透濃水回收至回用水池后進入全廠回收水系統管網，二級反滲透濃水回收至超濾產水箱后進入除鹽水制水系統。改造后，每天節約1 200 m3水量，每年可節約180萬元。

（3）超濾加熱器疏水回收

超濾加熱器采用蒸汽加熱，加熱蒸汽來自汽輪機抽汽，冬季氣溫較低時使用。加熱后的疏水水量達180 m3/d，原設計直接排放。這部分水的水質污染少，接近除鹽水，直接排放造成很大浪費。改造后，超濾加熱器疏水回用至超濾產水箱，每年可節約12萬元。

（4）濾池反洗水回收

兩個濾池反洗水水量達900 t/d，原排至污泥沉淀池再溢流至雨水井，不符合雨污分流的環保要求。

改進方案為增加1 個200 m3的半落地混凝土水箱作為濾池反洗水回收池，高度不超過濾池上部反洗水箱高度，同時，配備1 臺在線出水濁度儀、2臺150 t/h 的水泵和自控系統。濾池反洗水回收回路分兩路，在線濁度＜5 NTU、水質合格的反洗水直接回收到回用水池，否則打回至預處理前端沉淀池進口，重新進行混凝沉淀凈化處理。

（5）除鹽混床再生廢水回收

除鹽混床是目前應用最多、技術最為成熟的化學除鹽方法，這種離子交換器在產出大量優質除鹽水的同時，也消耗了大量再生液，且自用水量也較高，其再生廢水量約占制水量的5%。除鹽混床再生采用的是水質較好的除鹽水，但反洗時由于有碎樹脂跑出，因此，回收時不能進入超濾產水箱反滲透進水系統或預脫鹽水箱混床進水，但可作為回用水使用。改造后，除鹽混床回收利用水包括三部分：混床再生時的反洗水、混床再生結束時的正洗水及混床投運時的正洗水。再生一套混床可回收水約100 t，每月混床需再生5～6 臺，月回收水量約500～600 t，改造費用1 萬元左右，且改造管道走向簡單、節水成效快。

（6）汽、疏水回收

由于鍋爐吹灰、所有受熱面疏水門、分離器疏水箱水位調整門、啟動循環泵暖管水及MGGH 蒸汽加熱器等疏放水全部進入鍋爐大氣式擴容器，造成鍋爐正常運行時，大氣式擴容器排汽管不斷冒蒸汽，即影響美觀，又增加了機組補水量，影響機組經濟性。技改后，已將疏水全部回收。

原鍋爐磨煤機滅火蒸汽疏水和暖風器疏水通過地溝排放至雨水井，改造后，另排放一管路將磨煤機滅火蒸汽疏水接通至煤污水池，使之循環再利用。

濕電系統泵軸封水、pH 計排水、系統水箱原排放至雨水井，改造后封閉原排水口，增加一集水坑，在集水坑內安裝一臺自啟動污水泵，將水排放至濕電排水箱循環再利用。

（7）采用閉式循環冷卻水系統

兩臺機組輔機軸封冷卻需使用大量工業水，為節約用水量，采用閉式循環冷卻水系統對輔機軸封進行冷卻。閉式循環冷卻水系統以二級除鹽水為冷卻介質，以循冷器和閉冷泵維持循環及冷卻效力，不僅節約了用水量，還避免了系統的腐蝕和結垢。機組閉冷水循環量可達8.1×105～1.2×106m3/d，補充水量僅30 m3/d左右。

（8）燃料雨污分流和廢水回用

輸煤系統含煤廢水處理系統一套，主要處理輸煤系統轉運站、棧橋等保潔沖洗所產生的廢水和多管除塵器排污所產生的含煤廢水，設計處理量為40 m3/h，處理后的凈水再循環用于保潔沖洗，多余部分溢流至雨水管道。

通過對輸煤系統煤廢水處理設備的升級改造，提高了設備的處理能力。含煤廢水處理設備升級改造包括：采用高濁度、高懸浮（SS≤7 000 mg/L）的電子絮凝器替換原有的電子絮凝器、更換5 臺過濾桶內的過濾介質、升級含煤廢水處理系統電氣控制系統、拆除圓形煤場區域和油庫區域雨水管道。改造后，輸煤系統達到了國家雨污分流的要求，提高了廢水循環再利用，降低了工業水用水量。

4)廢水處理自動化控制

充分利用自動控制技術使廢水處理更加科學和高效，大大節約了人力資源，減少了人為失誤。此外，遠程視頻監控和在線儀表監控使運行人員可及時發現問題和解決問題。

5)加強廢水回用監督

定期開展廢水回用監督檢查，對異常情況及時分析和處理，保證廢水回用的安全性。如，濾池反洗水回收技改雖已完成，但如果濾池反洗不徹底，會導致超濾和反滲透膜污堵，不僅影響水汽品質，還使制水能力大大下降，故濾池反洗回收水質必須定期監督。

2 實施效果

1)創新點

（1）定期開展水平衡測試工作，摸清企業用水現狀，完善計量手段，實現用水指標化管理。

（2）根據水質特性，合理回收廢水，減少取水量、排污量、制水藥劑及用電費用。

（3）各專業協同管理，共同實施廢水回收再利用，充分利用自動控制技術讓廢水處理更加科學和高效。

2)解決的問題

公司開展多舉措節水，有效控制和減少了取水總量。從圖1對比趨勢可知，2017-2019年，在發電量基本不變，對外供汽量增加的情況下，鍋爐蒸發量和取水量明顯減少。目前，公司已實現每年100萬t廢水回收利用，占總取水量的35%，每年節約達362萬元，完成節水目標。

3)應用前景分析

（1）適用范圍及潛力分析

超濾、反滲透、濾池和除鹽混床應用廣泛，除電力行業外，還可用于自來水、電子、化工、食品、醫藥、造紙、純水超純水制備等，該研究對推廣節能、增效和保護環境有著重要的意義。

（2）行業普及情況

圖1 2017-2019年對比趨勢圖

目前，電力行業大部分企業沒有實施超濾、濾池反洗水、反滲透濃水和除鹽混床再生廢水回收利用，需推廣和普及。

4)效益

（1）經濟效益

經核算，超濾、濾池反洗水、反滲透濃水和除鹽混床再生廢水回收技改實施后，每年可節約100 萬t回用水，按3.50元/t計算，每年可節約100×3.50=350 萬元，再加上冬季超濾加熱器疏水回收12 萬元，共計節約362萬元。

（2）無形效益

超濾廢水回收項目獲得2018 年上海電力股份公司合理化建議和技術改進二等獎、中國電力技術市場協會《2017 年度電力行業化學專業創新優秀成果》三等獎，濾池反洗水、除鹽混床反洗水和正洗水回收利用項目獲得《2018 年度電力行業化學專業創新優秀成果》二等獎，此外，公司還獲得2019 年度上海市取水管理優秀集體稱號。

3 結語

公司在節水方面仍有許多工作要做，如認真研究各類處理工藝、仔細分析各系統用水量和排水量的平衡、合理協調全廠用水、優化供水流程等，不斷提高復用水率和廢水回收率，使用水指標達到先進水平。