火電廠廢水分級回收利用探索與實踐

楊圣月 秦永忠

（國能長源漢川發電有限公司，湖北 漢川 431614）

隨著社會經濟的不斷發展，生態環保問題越來越引起人們的重視和關注[1]。我國長期存在水資源短缺及分布不平衡問題，為維持社會發展，國家政策和市場規律都會導致取水與排水成本持續上升，廢水零排放政策將在全國范圍內實施，包括水資源充足的地區[2]。所以對全廠水量總體平衡及水質情況調查，優化各類生產廢水的回收及利用方式，是保護水資源的重要措施，對降低火電廠運行成本也有著現實意義[3]。

1 系統概述

漢川發電有限公司（以下簡稱為某公司）三期化學水處理系統主要排水如下：纖維過濾器正洗、反洗排水；陰離子交換器、陽離子交換器、混合離子交換器正洗、反洗及再生酸堿排水；超濾系統沖洗水、反洗水及化學清洗廢水、反滲透系統沖洗水、反洗水及化學清洗廢水、反滲透濃水；精處理凝結水再生系統陰塔、陽塔酸堿廢水、高塔排水、高混排水等、纖維過濾器反洗水和沖洗水；這些排放水有的是低鹽低濁度排水、有的是高鹽分及酸堿廢水，但都是混合在一起進行收集，造成部分低濁度、低鹽分的排水被污染[4]。

隨著熱網系統三期水源增容系統的投產，增加三套超濾系統，三套離子交換系統，三套反滲透系統，陰離子交換器、陽離子交換器、混合離子交換器正洗、反洗及再生酸堿排水；超濾系統沖洗水、反洗水及化學清洗廢水、反滲透系統前沖洗水、后反洗水及化學清洗廢水、反滲透濃水等各類排水將大幅增加。三期原有廢水都是混合在一起進行收集，統一經過三期工業廢水處理系統進行處理，處理后作為機組脫硫工藝水、粉煤灰區域加濕、干煤渣區域沖洗使用，增容系統調試投產前，可以維持全廠廢水回收利用水平衡[5]。隨著熱網系統三期水源增容系統的進入調試階段，大量廢水進入三期工業廢水處理系統，而全廠復用水用戶沒有改變，完全不能維持全廠水平衡。勢必造成全廠取水、用水的失衡，對我廠廢水零排放要求造成隱患。會造成有時廢水過多而用戶無法消耗，打破全廠取水、用水的平衡。

2 設計目的

為解決系統概述中所存在的問題，實現全廠廢水零排放，就需要對現有不同種類的排水分質回收，對水處理系統各類排水進行必要的收集、處理，同時優化在建熱網系統三期水源增容系統工藝，減少排水[6]。

該公司隨著周邊供熱量增加，機組除鹽水補水量不斷增加，新建增容預處理和增容水處理設備，增容預處理以#5、#6 機組涼水塔作為補充水源，增容預處理區域絮凝沉淀池排水經過脫泥系統，凈水回收，污泥外運，濾池反洗水通過排水池進行回收，作為絮凝池進水水源，即可減少涼水塔取水，又可減少污水排放，滿足系統自動運行處理要求，通過實際應用，得出增容預處理區域不產生廢水。

增容水處理區域，三套超濾反洗水、沖洗水和及化學清洗廢水，三套反滲透前沖洗水、后沖洗水、化學清洗廢水、濃水和三套離子交換再生用水，將會產生大量廢水，該公司原有三期水處理廢水處理設備和廢水復用設備，將不能滿足現有廢水處理需求和同時復用水量將會嚴重超標，造成大量廢水溢流。

為維持全廠廢水平衡和堅決做到全廠廢水“零排放”[7]，故將三期原有水處理兩套超濾系統，兩套反滲透，兩套離子交換系統及#5、#6 機組精處理廢水進行回收，與增容水處理進行統一將改造，所有超濾反洗水、沖洗水及化學清洗廢水，反滲透前沖洗水和后沖洗水及化學清洗廢水、離子交換再生部分不含酸、堿的水和精處理再生部分不含酸、堿的水，回收至#5、#6 機涼水塔。

3 設計依據及理論計算

為保證回收水質的質量，對所有設計回收水質進行分析和理論回收量進行計算，確保水質合格，進行回收。

超濾沖洗水和反洗水，三期水處理兩套超濾沖洗水主要使用超濾產水對超濾進行沖洗，這部分水經過前期絮凝池和纖維過濾器進行處理，懸浮的雜質很少，測定電導較低在500μs/cm 以下。增容水處理三套超濾系統的沖洗水和反洗水，經過增容預處理絮凝池和濾池進行處理，濁度較低在0.3NTU 以下，因其水源為涼水塔水，電導比涼水塔內電導稍微低一點。超濾反洗水，均為超濾產水，水質較沖洗水更好。因此，超濾沖洗水和反洗水均可作為#5、#6 涼水塔機組循環水補水使用。增容系統超濾沖洗水運行周期為首次啟動，每次為3min，流量控制在160t/h，循環運行時，運行40min，反洗2min，流量為250t/h，超濾為倒換運行一次，理論節水量為291t/d。三期水處理增容系統超濾沖洗水運行周期為首次啟動，每次為3min，流量控制在100t/h，循環運行時，運行40min，反洗2min，流量為200t/h，超濾為倒換運行一次，理論節水量為231t/d。

反滲透前沖洗水和后沖洗水，反滲透后沖洗水水源為反滲透產水，除開始反洗時將濃水沖出，后續反洗時均為較好水質，經過多次取樣中和后化驗，反洗水電導100μs/cm～500μs/cm；反滲透前沖洗水，其目的是為了反滲透啟動時排凈內部氣泡，水源為超濾產水，水質與上述超濾產水相同。故反滲透前沖洗水和后沖洗水可作為#5、6 涼水塔機組循環水補水使用。增容系統反滲透沖洗時間為5min 和停機沖洗時間為10min，工頻泵流量均為160t/h，設置為6h 自動循環一次，理論節水量為120t/d。三期系統反滲透沖洗時間為5min 和停機沖洗為10min，工頻泵流量均為100t/h，設置為12h 自動循環一次，理論節水量為50t/d。

陰離子交換器、陽離子交換器、混合離子交換器的再生用水，這部分水是使用除鹽水和反滲透產水，對除進酸堿和置換以外所有水質進行分析，電導均在15μs/cm 以下，完全符合涼水塔水源水質要求。故陰離子交換器、陽離子交換器、混合離子交換器的再生用水可作為#5、6 涼水塔機組循環水補水使用。陰離子交換器和陽離子交換器以小反洗再生進行計算，陽離子交換器反洗流量約為60t/h，陰離子交換器反洗流量約為40t/h，正洗流量約為120 t/h 左右。理論計算再生時收集廢水為106t/次。混合離子交換器反洗流量約為40t/h，正洗流量約為120 t/h 左右。理論計算再生時收集廢水為130t/次。

精處理系統，主要是精處理高混再生用水和前置過濾器反洗水，這部分水是使用除鹽水做為水源，對精處理再生時除進酸堿和置換以外所有水質進行分析，電導在2μs/cm 以下，前置過濾器反洗用水，電導在2μs/cm 以下，濁度小于0.3NTU，完全符合涼水塔水源水質要求。故#5、6 機精處理系統的用水可作為#5、6 涼水塔機組循環水補水使用。精處理再生水為320t/次，進酸堿和置換為150min，進酸流量11t/h，進堿流量12t/h，理論每次再生節水為262.5t。前置過濾器反洗時間每次為762s，反洗流量為140t/h，計算得每次節水為29.6t/次。

4 電廠化學廢水分級回收方案

增容水處理廠房附近，地埋建造100m3清水收集池，配置兩臺凈水輸送泵，加裝至#5、#6 機涼水塔排水管路，安裝DCS 上位機自動控制方式（見圖1）。

圖1 清水收集池DCS 控制畫面

對增容水處理區和三期水處理區域，超濾沖洗水和反洗水、反滲透沖前沖洗水和后沖洗水，進行地溝改造，進行直接收集。對增容水處理區陰離子交換器、陽離子交換器、混合離子交換器的大部分排水管道進行改造，反排水和正排水進行回收，酸堿再生和置換水通過中排門進入原有廢水池進行集中處理。

對三期水處理區域，進行地溝改造，將超濾沖洗水和反洗水、反滲透前沖洗水和后沖洗水，排入原有三期回收水池，進行收集。對三期水處理區域陰離子交換器、陽離子交換器、混合離子交換器的排水管道進行改造，反排水和正排水進入原有三期回收水池，進行收集，酸堿再生和置換水通過中排門進入原有廢水池進行集中處理。

對三期化水濃水泵和回收水泵管路進行改造，在保留原管路直接進入復用水池前提下，加裝旁路閥，將回收水池水排至增容新建清水收集池。

施工完成后廢水流向如圖（見圖2）。

圖2 實施后水處理廢水流程圖

精處理原有廢水收集池附近，地埋建造50m3精處理廢水池，配置兩臺凝結凈水回收泵，同時加裝至#5、#6 機涼水塔排水管路，安裝DCS 上位機自動控制方式（見圖3）。

對精處理再生系統進行改造，酸堿再生和置換用水排至原有廢水收集池，對地溝進行改造，其余再生時用水均排至凈水收集池。前置過濾器反洗水，通過現有地溝改造，反洗水排至凈水收集池。同時加裝旁通閥，凈水收集池水也可排至原有廢水收集池。

施工完成后廢水流向如圖（見圖4）。

圖4 實施后精處理區域廢水流程圖

5 電廠化學廢水分級回收的效果驗證

2021 年5 月26 日現場施工完成，且通過168 試運，開始廢水進行分級回收，為了驗證此排水對#5、6 機組循環水系統的影響，根據機組運行計劃，要求全部水排至#6 機組涼水塔，對#6 機循環水的水質加強化驗。化驗的項目包括濁度、pH 值、電導、總硬度、K 離子。通過3 個月化驗監測此排水水質如下：pH 值7.8～8.3，電導率741μs/cm～1651μs/cm，總硬度，6.4ug/L～11.2ug/L，K 離子6mg/L～13.4mg/L，計算K 離子濃縮倍率為2.7～4.8（K 離子濃度的單位），水質滿足循環水補水使用。

自2021年5月26日以來，化學經此分級回收系統向#5、6 涼水塔的補水，由于新建增容系統兼顧對一、二期4 臺機組補水，增容水處理設備清水池累計回收量6 月、7 月、8月“迎峰度夏”期間回收水量為3.8 萬t，4.7 萬t，4.4 萬t，2021 年9 月為2.5 萬t；凝結水凈水回系統累計回收量6 月、7 月、8 月、9 月分別為1667.7t、1726.9t、1959.8t、1697.3t，減少了涼水塔補水同時減輕三期綜合廢水處理壓力，滿足了機組循環水補水和全廠水平衡的需求。

初步估計每年因此而節約的水量在40 萬t 以上，減少廢水處理壓力的同時，每年可節約取水成本20 萬元以上，節約電費20 萬元，節約廢水處理大宗材料費約20 萬元。

6 結論

合理對電廠各種廢水進行分級利用，是做到廢水資源化、減少外排水量、減少電廠耗水量以及維持全廠水平衡的主要途徑之一，它是電廠節水的重要方式。1）廢水分級回收有利于減少電廠循環水補給水量。2）廢水分級回收可以保留原來廢水處理方式，增加靈活的廢水回收運行方式，對全廠水平衡起到至關重要的作用。3）廢水分級回收可以節約用水、降低水耗和降低水污染，使電廠的用水指標達到先進水平，為獲得良好的經濟效益提供分析依據。