火電企業(yè)廢水排放與治理策略

秦慶攀

（國家能源集團陽宗海發(fā)電有限公司，云南 昆明 650000）

1 火電企業(yè)機組廢水處理存在的問題

根據(jù)每個電廠的設(shè)計標準要求和相關(guān)規(guī)定要求，電廠的排放類型可以分為三類：（1）電廠的建設(shè)年代較久，按照當(dāng)時環(huán)保部門的規(guī)定，設(shè)計預(yù)留相應(yīng)的廢水排放口，允許排放相應(yīng)指標的廢水，并按規(guī)定收取費用；（2）最近幾年建成投入使用的電廠，在對此類電廠建設(shè)施工時，依照廢水排放的要求進行規(guī)劃設(shè)計，不允許設(shè)計預(yù)留廢水排放口，僅預(yù)設(shè)一個用于排放雨水的口。（3）電廠通過繳納相應(yīng)的費用，把產(chǎn)生的廢水等統(tǒng)一排放至廢水處理站或者污水處理廠等。其中，第一類電廠由于建設(shè)年代較早，在設(shè)計時均設(shè)置了相應(yīng)的排污口，因歷史遺留問題的影響，導(dǎo)致水務(wù)工作管理難度較大，存在一系列問題待解決，如取、排水量大，雨污混排等；第二類電廠是依照相關(guān)排放規(guī)定規(guī)劃設(shè)計的火電廠，此類型電廠的建設(shè)年代和投入運行年代多是在2005 年后，雖然在建設(shè)規(guī)劃此種類型電廠時，完全是按照政府的規(guī)定要求完成建設(shè)工作，但因各種因素的影響，如節(jié)水技術(shù)、設(shè)備、工藝類型等，普遍存在利用雨水等排水系統(tǒng)排放廢水的問題；第三類的火電廠是通過向相關(guān)部門或者單位定期繳納污水處理費用，將產(chǎn)生的廢水直接向城市污水處理系統(tǒng)排放，總之，火電企業(yè)的機組設(shè)備在節(jié)水和廢水處理過程中還存在許多待解決問題。

1.1 老舊火電企業(yè)面臨節(jié)水改造投資費用高、難度高的問題

最近十年以來，在對新型火電廠建設(shè)時，在各個環(huán)節(jié)（如設(shè)計、規(guī)劃、運行等）均考慮了節(jié)水問題，并且成效非常顯著，但以前投資建設(shè)的火電廠，由于當(dāng)時技術(shù)、工藝各方面的局限，想對廠區(qū)內(nèi)的廢水處理系統(tǒng)和節(jié)水處理系統(tǒng)進行改造，將面臨改造投資資金大、改造難度大等一系列待解決的問題。這些建設(shè)在改革開放初期的火電廠，在設(shè)計時，由于各種因素的影響，未將節(jié)水問題考慮在內(nèi)，使用的技術(shù)相對較為落后，且使用的節(jié)水設(shè)備非常少，無法滿足實際所需。火電企業(yè)在改造時，大部分是采取對原有設(shè)備更換，擴建原廠房規(guī)模的方式進行改造，導(dǎo)致企業(yè)普遍面臨改造投資費用高的問題，火電企業(yè)將承擔(dān)大額改造費用；同時，一些火電廠由于建設(shè)年代較早，廠區(qū)建設(shè)資料基本是紙質(zhì)文件，基建資料存在嚴重缺失，導(dǎo)致改造工作難上加難；另外，一些舊電廠在對水系統(tǒng)管道進行設(shè)計時，基本都是在地下鋪設(shè)管道，由于水系統(tǒng)管道長年埋設(shè)于地下，維管難度大，普遍存在管道腐蝕和水源滲漏問題；這些建設(shè)年代較早的電廠，排污方式多為雨污混排，在改造時需將雨水系統(tǒng)的可用性考慮在內(nèi)，因此，不難看出，改造老舊火電廠的難度非常大，且對資金的需求量非常大。

1.2 脫硫廢水等高含鹽廢水終端處理成本高

通常，脫硫廢水、化學(xué)再生廢水等高含鹽廢水是火電企業(yè)最難處理的廢水。因為這種類型的廢水無法進行循環(huán)利用，因此，多數(shù)火電企業(yè)為了達到國家規(guī)定的節(jié)水和環(huán)保要求，逐步在建設(shè)廢水零排放項目。事實上，早在上世紀末就有相關(guān)人員提出了電力行業(yè)廢水零排放理念，但在國內(nèi)火電機組投入運行后，火電企業(yè)實現(xiàn)真正零排放的項目屈指可數(shù)，出現(xiàn)這種問題，多數(shù)因為零排放技術(shù)和后期運維管理費用高、要求高。早在2009 年時，我國就有一個火電廠廢水零排放項目正式投入運行，當(dāng)時終端系統(tǒng)每小時處理的廢水量、脫硫廢水量、其他廢水量分別為22m3、18m3、4m3，這個項目投資成本為9000 萬元，處理噸水的成本是100～150 元。最近幾年來，一些火電企業(yè)也在陸續(xù)應(yīng)用高含鹽廢水的終端處理技術(shù)，但其投資費用和運行費用均非常高。

1.3 需解決廢水終端產(chǎn)生的鹽類物質(zhì)

目前，火電企業(yè)在處理終端廢水時，是通過對廢水中的鹽類物質(zhì)與水進行分離，將分離處理后的水循環(huán)進行利用，對鹽類物質(zhì)處理的方式有兩種，一種是將分離出來質(zhì)量合格的鹽類物質(zhì)，加工成工業(yè)鹽，并銷往市場；二是分離出來的鹽與灰渣混合在一起使用。但由于分離處理的鹽質(zhì)量不好、產(chǎn)量較低，在市場上無固定銷售路徑，導(dǎo)致分離出來的鹽滯銷；而將鹽與灰渣混合使用的方式也存在弊端，如轉(zhuǎn)移風(fēng)險，從水中將固體廢棄物向灰渣中轉(zhuǎn)移的風(fēng)險，且會對灰渣的利用造成影響。現(xiàn)階段，火電企業(yè)在處理此部分鹽類物質(zhì)時，沒有非常可行的措施，當(dāng)前，我國對此類型的鹽也沒有明確政策規(guī)定，隨著生態(tài)環(huán)境的惡化，國家加大了環(huán)保治理力度，要求引進一系列先進技術(shù)和方法處理此部分產(chǎn)生的鹽。

2 廢水治理策略

優(yōu)化水資源，是采取相應(yīng)的措施對火電廠在運行中產(chǎn)生的一系列廢水和水量進行優(yōu)化，以使廢水回收率、復(fù)用水率得到提高，降低使用新鮮水資源的量。各火電企業(yè)應(yīng)重視此項工作，積極采取可行的措施，優(yōu)化水資源，提高水的利用率，根據(jù)不同類型的機組，制定相應(yīng)的措施。循環(huán)冷卻設(shè)備機組主要的作用是減少循環(huán)水系統(tǒng)的補、排水量，并對循環(huán)水系統(tǒng)排污水等進行利用；直流冷卻設(shè)備機組的作用是對各系統(tǒng)排水、回用水源進行科學(xué)選擇；空冷機組在節(jié)水效益上比濕冷機組更好，因此，火電企業(yè)應(yīng)科學(xué)合理對空冷技術(shù)進行選擇和利用，盡量避免不合理的用水量。

2.1 在內(nèi)部加大水務(wù)管理排查力度，掌握了解水務(wù)管理數(shù)據(jù)

由于火電廠在運行過程中產(chǎn)生的廢水類型較多，系統(tǒng)龐大，為更好優(yōu)化利用水資源，需在廠區(qū)做好用戶水質(zhì)分析和水平衡的前提下，了解掌握用戶的取排水量、進排水質(zhì)，科學(xué)對其進行設(shè)計規(guī)劃，并選擇可行的處理工藝，從而使新鮮水的取用量得到降低，顯著提高復(fù)用水率，降低排放的廢水量。因此，相關(guān)部門應(yīng)積極組織水務(wù)管理排查等工作，對各廠區(qū)水資源取用及廢水處理設(shè)備現(xiàn)狀進行走訪調(diào)查，火電廠應(yīng)根據(jù)規(guī)定進行水平衡測試，及時獲取水質(zhì)基礎(chǔ)資料和用水量等信息。

2.2 對廢水進行綜合治理

火電企業(yè)在對廢水處理時，應(yīng)遵循以下廢水處理原則，即清污分離、雨污分離、分類處理、分質(zhì)回用原則，以下為火電廠廢水處理系統(tǒng)改造：

（1）在循環(huán)水系統(tǒng)方面，可以對濃縮倍率進行提高，以降低循環(huán)水排污量，并采取可行的方式處理排污水，將其進行回收利用，科學(xué)地用在脫硫、自身、化學(xué)補給水系統(tǒng)中。

（2）在對離子交換樹脂再生技術(shù)使用時，應(yīng)采取統(tǒng)一回收、單獨處理的方式，對再生和置換階段產(chǎn)生的酸堿廢水進行處理，但如果廢水是通過化學(xué)水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的，應(yīng)根據(jù)水質(zhì)特點，科學(xué)進行回收利用。

（3）在生活用水方面，可以在對龍頭和潔具進行選擇安裝時，盡量選用節(jié)水型器具，減少生活廢水量，分類收集和處理生活費用，將其用于特定場所。

（4）在處理灰渣廢水方面，首先采取閉式自循環(huán)對灰渣廢水進行處理，然后使用循環(huán)水、排污水等水源作為補給水，另外對灰場回水的利用要加大研究力度。

（5）針對含煤的廢水，對含煤廢水進行閉式自循環(huán)，然后結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)和設(shè)備，將過濾系統(tǒng)設(shè)置在煤場，處理煤場雨季產(chǎn)生的廢水。

（6）濕法脫硫系統(tǒng)補給水應(yīng)選擇復(fù)用水，而針對脫硫廢水，應(yīng)采取相應(yīng)的技術(shù)進行處理，禁止將其直接外排。

（7）對于鍋爐酸洗廢液，應(yīng)安排專業(yè)的單位負責(zé)外運和處理工作，禁止將其流入電廠廢水處理系統(tǒng)。

2.3 廢水零排放終端處理技術(shù)的應(yīng)用

在火電企業(yè)廢水處理中，脫硫廢水、高濃縮倍率的循環(huán)水排污水、化學(xué)再生廢水、反滲透濃排水等是非常難處理的廢水，此類型廢水具備高含鹽量、循環(huán)利用難度大等特點，其中，脫硫廢水中還含有大量懸浮物和COD。因此，電廠應(yīng)統(tǒng)一收集這些廢水，并結(jié)合水質(zhì)和水量情況合理選擇廢水終端處理技術(shù)。

3 不同廢水終端處理技術(shù)比較分析

由于電廠在發(fā)電時產(chǎn)生的各類廢水各不相同，因此在對終端處理技術(shù)進行選擇使用時，應(yīng)將廢水的水量特征等因素考慮在內(nèi)，若需要處理的廢水量較大，為使處理費用和效率得到提升，應(yīng)對廢水進行減量處理；若需要處理的廢水鹽濃度較大，處理的廢水量不多，則可以直接使用終端處理系統(tǒng)處理廢水。

3.1 廢水減量化技術(shù)

目前，減量處理廢水是膜濃縮處理技術(shù)的核心。反、正、電滲透膜技術(shù)等都是膜濃縮處理技術(shù)的一種方式。反滲透膜技術(shù)是一種新型分離技術(shù)，發(fā)展于上世紀60 年代，目前得到較為廣泛的應(yīng)用。反滲透膜技術(shù)的優(yōu)點是高凈化效率、低成本、適應(yīng)能力強，多被應(yīng)用在海水、苦咸水淡化純水、工業(yè)或生活廢水處理等行業(yè)；隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，相關(guān)人員還研發(fā)出了處理高鹽含量脫硫廢水的技術(shù)，像SWRO 技術(shù)（海水反滲透膜技術(shù)）和（DTRO 技術(shù)）碟管式反滲透膜技術(shù)等均屬于反滲透膜技術(shù)。其中SWRO 技術(shù)可以對鹽含量超過30000mg/L 的廢水進行處理，回收率高達40%～45%，通過對脫硫廢水進行軟化處理，可以大幅提升它的回收率，通常設(shè)計為50%左右；碟管式膜片膜柱是DTRO 技術(shù)的核心技術(shù)，可以將反滲透膜片和水力導(dǎo)流盤重疊放置在一起，然后使用端板和中心拉桿加以固定，放在耐壓套管內(nèi)，構(gòu)成膜柱，此技術(shù)的優(yōu)點是有效防止物理堵塞、濃縮倍數(shù)高、不易發(fā)生結(jié)垢污染等。

離子交換膜是電滲析濃縮技術(shù)的核心技術(shù)，它在直流電場的影響下可以透過性地對溶液中的陰陽離子進行選擇，即陰膜透過陰離子，陽膜透過陽離子；通過交替排布的方式完成陰陽離子膜的布設(shè)工作，構(gòu)成濃淡室，脫鹽和濃縮物料。自動控制頻繁倒極電滲析技術(shù)（EDR）是在電滲析技術(shù)的基礎(chǔ)上研發(fā)而來，通過對正負電極極性進行利用，對離子交換膜自動清洗，并完成電極表面相互倒換工作，形成污垢，從而保障離子交換膜穩(wěn)定安全運行。EDR 技術(shù)在運行管理方面具備方便快捷的優(yōu)點，可以使原水利用率達到80%，原水回收率達45%～70%，一般電滲析技術(shù)的脫鹽率在45%～90%，所以它多用于水的初級脫鹽。

3.2 廢水終端處理技術(shù)

廢水終端處理技術(shù)有兩種形式，即蒸發(fā)法和煙道處理法。

蒸發(fā)技術(shù)的工作原理是自然蒸發(fā)廢水或通過人工加熱廢水的方式，使廢水蒸發(fā)為水蒸氣，固體物質(zhì)將留在殘液中，在濃縮倍數(shù)不斷提高的基礎(chǔ)上，形成晶體并析出。蒸發(fā)技術(shù)所用的加熱方式有蒸發(fā)塘、多效蒸發(fā)技術(shù)、機械蒸汽再壓縮技術(shù)等。一般業(yè)內(nèi)在廢水處理終端，多效蒸發(fā)和機械蒸汽再壓縮技術(shù)是廣泛推廣使用的技術(shù)。

多效蒸發(fā)技術(shù)，它有兩種多效蒸發(fā)方式（低溫和高溫)，是在單效蒸發(fā)技術(shù)基礎(chǔ)上研發(fā)的，低溫多效蒸發(fā)技術(shù)要求蒸發(fā)鹽水的溫度不得超過70℃，它是將垂直管與膜蒸發(fā)器串聯(lián)在一起，分為多個效組，一般是通過使用適量的蒸汽，多次進行蒸發(fā)和冷凝，獲取多倍加熱蒸汽量的過程。它具備低操作溫度、高熱效、低動力消耗等優(yōu)點，可以充分利用電廠低溫廢熱（50～70℃）；但此技術(shù)系統(tǒng)較為復(fù)雜、設(shè)備體積大、投資成分高昂。

通過對火力發(fā)電廠廢水排放情況進行研究調(diào)查發(fā)現(xiàn)，高溫?zé)煹勒舭l(fā)技術(shù)和預(yù)處理+蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)在業(yè)內(nèi)得到廣泛推廣和應(yīng)用，因此，可以結(jié)合實際情況合理對廢水處理技術(shù)進行選擇。

4 結(jié)束語

隨著我國生態(tài)環(huán)境日益惡化，可用再生資源減少，國家先后出臺了一系列措施，以降低對環(huán)境的污染，而火電企業(yè)在生產(chǎn)電能過程中，會產(chǎn)生大量廢水，為降低廢水對環(huán)境的污染，火電企業(yè)應(yīng)根據(jù)實際情況對廢水處理系統(tǒng)進行改造，科學(xué)選擇廢水處理技術(shù)和設(shè)備，從而實現(xiàn)廢水零排放目的，促進火電企業(yè)的進一步發(fā)展。