生物質電廠節水與廢水綜合治理及零排放技術研究

費芳芳 畢武林

摘要：為提高生物質電廠用水水平，在節水減排基礎上實現全廠廢水零排放，按照分質處理、合理回用、深度節水的原則，以全廠水平衡資料為依據，通過對全廠各主要用排水情況重點分析，有針對性地制定了各類廢水處理及回用改造方案，全面優化用水流程。改造完成后，全廠處理后的各類廢水出水水質滿足回用要求，通過梯級回用，實現零排放，每年可減少新鮮水取水量48萬m3，減少排污量57萬m3，經濟、環境、社會效益顯著。

關鍵詞：生物質電廠;廢水處理系統;循環水排污水;節水;零排放

0 引言

電廠是用排水大戶，且各類排水水質差異較大[1]。隨著國家對火電廠排水水質要求日益嚴格，節水減排進而實現廢水零排放勢在必行，這對電廠經濟運行及環境保護均有十分積極的意義[2-3]。

某生物質電廠現有2臺50 MW機組，為進一步提高水的綜合利用水平，某生物質電廠結合長遠規劃，進行了零排放改造。本文結合近年來先進的廢水零排放改造技術[4-6]，對電廠各水處理系統進行改造或新建，解決電廠現有用排水系統存在的設備出力不足、水資源利用不盡合理等問題，實現該生物質電廠深度節水及零排放，徹底杜絕環保隱患，提高經濟、環保效益。

1 電廠用排水現狀分析

1.1? ? 用排水現況

某生物質電廠各類廢、污水主要來源于生活污水、含油廢水、鍋爐排污水、取樣系統排水、循壞排污水、酸堿再生廢水等。

據統計，全廠新鮮水總取水量301.8 m3/h，全廠總耗水量224.6 m3/h，全廠總外排水量77.2 m3/h，平均單位發電量取水量3.02 m3/MWh。

1.2? ? 各水系統存在的主要問題

（1）未能實現梯級回用，大量廢水外排，造成水資源的浪費。

（2）污泥處理系統、生活污水處理系統部分設備出力無法滿足現有廢水處理需求，造成出水水質不滿足設計要求。

（3）循環水排污水達標外排，無法滿足遠期國家環保要求。

1.3? ? 水質

該生物質電廠生產生活用水水源為河水、深井水以及自來水。河水經原水一體化處理裝置處理之后用于工業水系統及生活和消防用水，深井水作為鍋爐補給水系統水源。該生物質電廠產生的廢水主要包括循環排污水、酸堿再生廢水、生活污水、含油污水處理系統出水等。

2 全廠節水及零排放改造方案

電廠各處理系統存在設備老化、出力不足、效果不佳等問題，以該電廠用排水情況及各類廢水水質特點為依據，按照分質處理、合理回用、深度節水的原則，針對各系統用水需求，提出改造方案，最大限度地減少廢水水量，實現一水多用，從而降低廢水水量及處理成本，實現全廠廢水零排放[7]。

3 廢水處理系統改造

3.1? ? 生活污水處理系統改造

某生物質電廠生活污水原設計處理工藝為：生活污水管→格柵井→污水調節池→地埋式一體化生活污水處理裝置→回用水池。原處理工藝為地埋式，設備老化嚴重，難以檢修，因此處理效果差。

生活用水量大約為5 m3/h，新建一套生活污水處理系統，采用曝氣生物濾池工藝，設計水量為2×3 m3/h。與傳統A2O工藝及地埋式接觸氧化工藝相比，曝氣生物濾池內填充的濾料的高比表面積帶來的高濃度生物膜的氧化降解能力，可對污水進行快速凈化，占地面積較小，方便檢修，不會發生污泥膨脹，運行費用低。目前該工藝已在多個電廠應用，運行情況良好，且在設備運行階段易于控制和檢修[8]。經處理后的生活污水首先用于全廠綠化。

3.2? ? 污泥處理系統改造

對污泥濃縮池進行管道及設備改造，更換污泥濃縮池進出水管道、刮泥機及潛水攪拌器，新增一套污泥處理設備，處理能力8 m3/h，將污泥脫水機濾液輸送至一體化預處理系統進行處理回用，實現節水回用的目的。

3.3? ? 新建循環水處理系統改造

該生物質電廠循環水現階段循環排污水（水量66.7 m3/h）排至遂溪河。通過對電廠水質分析并進行循環水試驗，減少新鮮水的補水量，降低循環水排污水量至25 m3/h，由此降低整體處理設備投資費用及運行費用[9]。進一步考慮料場抑塵措施，沿擋風抑塵墻、料棚新建管路并布置干霧噴頭，以循環排污水作為料堆抑塵噴淋用水，料場噴霧抑塵系統耗水量約為12 m3/h。通過提高濃縮倍率以及綜合利用，僅剩余13 m3/h循環水排污水需要進行處理。

新建循環水深度處理系統，采用“兩級軟化（氫氧化鈉-碳酸鈉）+過濾+超濾+反滲透”[10]工藝，設計處理能力15 m3/h，循環水排污水排至廢水緩沖池（600 m3）進行均質緩沖，再通過提升水泵輸送至高效澄清器進行兩級軟化澄清處理，高效澄清器設計處理水量20 m3/h，并配套設置氫氧化鈉、碳酸鈉、凝聚劑、助凝劑和硫酸加藥裝置，以及設置循環污泥泵，實現可控的污泥回流，底部剩余污泥排至污泥濃縮罐進行污泥濃縮。高效澄清器出水在進入超濾系統前通過多介質過濾器進一步去除其中的顆粒態懸浮物，保證后續超濾等膜系統穩定運行，多介質過濾器設計出力為2×20 m3/h，超濾系統設計出力15 m3/h，超濾產水進入苦咸水反滲透系統進行脫鹽處理，苦咸水反滲透系統設計處理水量15 m3/h，采用一級三段的反滲透，可將廢水濃縮至2 m3/h濃水，反滲透產水輸送至鍋爐補給水系統或循環水系統回用，濃水用于干渣拌濕。

循環水排污水經深度處理系統軟化脫鹽濃縮處理后，反滲透產水11 m3/h回用鍋爐補給水系統，反滲透濃水2 m3/h用于干渣拌濕消納。

另外，反滲透產水用于鍋爐補給水系統的補充進水后，可提升鍋爐補水系統的補水水質，降低系統再生頻率，進一步減少酸堿廢水水量。經估算，改造后酸堿再生廢水水量降至0.6 m3/h，按照高低鹽分離改造，其中高鹽廢水水量約0.2 m3/h，低鹽廢水水量約0.4 m3/h。綜合降低項目總投資費用、廢水單位處理成本，將低鹽廢水通過泵輸送至原水預處理系統處理回用，新建管路將高鹽廢水輸送至循環水處理系統濃水箱用于干渣拌濕。經核算全廠干渣拌濕消耗的總水量為2.7 m3/h，鍋爐補給水系統的酸堿再生高鹽廢水0.2 m3/h及循環水處理系統反滲透濃水2 m3/h用于干渣拌濕，可以完全消納。

通過上述改造可以實現循環水排污水零排放，此外，循環排污水深度處理系統出水可有效回收利用，大大減少了新鮮水取水量。

3.4? ? 其他系統改造

（1）對含油污水部分水質實現循環利用，在油罐區新建1個50 m3油水儲存池收集油庫噴淋水，同時增設循環噴淋泵，鋪設相應管路，收集含油廢水循環噴淋利用，減少含油廢水水量。同時在油罐區油水儲存池新增另一管路，在循環噴淋水水質變差時，通過新增管路將其輸送至含油廢水處理系統進行處理，處理后排入生活污水回用水池。

（2）綜合回收利用鍋爐管壁清洗水。沖洗水對水質要求不高，因此利用循環水排污水作為沖洗水，并通過將沖洗水收集沉淀進行循環利用，以達到節水減排的目的。因此新建500 m3的沖洗水收集池并配置水泵及管路，按照兩級沉淀設計，中間設置溢流堰，分別作為鍋爐管壁沖洗水收集儲存池和清水池，底部污泥通過人工清理[11]。

4 改造效果及效益分析

4.1? ? 改造效果

該生物質電廠通過上述改造后，全廠廢水實現梯級利用，徹底解決了水的不合理回用問題，大大降低了新鮮水取水量及廢水水量，實現全廠廢水零排放，如表1所示。

改造完成后，全廠新鮮水取水量由改造前的301.8 m3/h，降至236.2 m3/h，平均單位發電量取水量由3.02 m3/MWh降至2.37 m3/MWh，全廠廢水實現零排放。

4.2? ? 效益分析

改造后每年減少排污量57萬m3，考慮新增料場噴霧抑塵，每年減少新鮮水取水量48萬m3，節水收益4.61萬元/年，減少排污費1.09萬元/年。

5 結語

（1）某生物質電廠零排放改造方案對排泥水、生活污水、循環水排污水進行分類處理回用，經處理后水質滿足回用要求，大大降低了電廠外排水量。

（2）循環水排污水采用成熟的膜法脫鹽工藝，產水水質好，可優化鍋爐補給水系統水質，降低酸堿再生頻次及廢水量。

（3）某生物質電廠全廠廢水零排放改造后，全廠無廢水外排，徹底消除環保隱患，經濟效益及環境效益顯著。

[參考文獻]

[1] 門艷林，李成云.沙角C電廠廢水“零排放”工程的設計與應用[J].電力科學與工程，2004（3）：61-63.

[2] 白璐，陳武，王凱亮，等.燃煤電廠脫硫廢水零排放處理技術研究進展[J].工業水處理，2019，39（4）：16-20.

[3] 楊躍傘，苑志華，張凈瑞，等.燃煤電廠脫硫廢水零排放技術研究進展[J].水處理技術，2017，43（6）：29-33.

[4] 王文兵.火電廠廢水零排放改造方案[J].電力建設，2000，21（12）：41-44.

[5] 王薇，馬曉丹，張興祥，等.膜法水處理技術在火電行業中的應用[J].能源環境保護，2018，32（4）：1-6.

[6] 靳冬.反滲透技術在火電廠污水處理中的應用分析[J].北方環境，2011（11）：200.

[7] 張志國，胡大龍，王璟，等.燃氣電廠深度節水及廢水零排放方案[J].中國電力，2017，50（7）：127-132.

[8] 黃詠洲，徐建斌，黃瑋.一體化曝氣生物濾池處理城市生活污水試驗研究[J].環境科學與管理，2008，33（1）：103-106.

[9] 何世梅.循環水濃縮倍數的檢測方法及控制指標[J].中國給水排水，2000，16（6）：48-50.

[10] 汪嵐，孫灝，張利權，等.火電廠循環水零排放工藝路線及可行性分析[J].水處理技術，2015，41（6）：125-128.

[11] 李定青，董啟盛，費芳芳.50 MW生物質發電機組廢水零排放技術與工藝路線[J].機電信息，2020（14）：65-67.

收稿日期：2020-07-20

作者簡介：費芳芳（1987—），女，湖北黃石人，工程師，研究方向：火力發電及污染治理。