行业专项 探析：电厂废水排放系统改造与优化

火力发电厂耗水量极大，当前大多数电厂的循环冷却倍率较低，小型电厂的技术管理滞后，为了防止电厂排放废水造成的污染，鼓励电厂进行废水的循环使用不外排，减少排污实施废水零排放。为此，本文重点探讨电厂废水排放系统的改造与优化，统筹考虑和分析电厂的给水和排水系统，选取合理的用水方式，尽量减少废水产生量，实现废水的分级利用或回用，进行末端废水的终极管理，实现电厂无污废水外排，厂内回收循环利用的效果。


1 电厂废水排放系统改造优化的背景分析

1.1 电厂现有水处理系统分析

电厂废水排放系统主要为废水处理站和循环水排污，废水处理站主要实现对生活废水、含油废水、含煤废水、工业废水和脱硫废水的处理，循环水排污系统主要是指循环水冷却塔、循环水泵、凝汽器、循环水排污水系统、开式冷却水系统等。
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1.2 工程建设

工程新建处理规模 450m³/h 的循环水排废水回收处理系统、50m³/h 的含煤废水处理系统、25m³/h 脱硫废水处理系统，并进行管道变换改造，预计改造工程实施后的发电水耗由 2.62m³（MW·h）降至 1.95m³/（MW·h）。本工程采用二次循环供水方案，根据计算，本期补给水最大取水流量约800m³/h，其中包括 650m³/h 再生水和 150m3/h 自来水。电厂现有的水处理系统包括有：1）供水系统。机组冷却水采用废水处理厂二级生物处理后的中水作为水源，生活用水为城市自来水。2）锅炉补给水水源拟取自来水为水源。该系统的主要外排水为超滤的反洗水和反渗透冲洗水，系统进口总流量为 75m³/h，除盐水流量为 56m³/h，除盐水制水率为 69.06%。3）循环水系统。该系统损失水主要是冷却塔排污水、蒸发、风吹损失等消耗。4）除灰渣系统。采用闭式循环水力除渣系统，进行除渣定期排放，并设置有一套完整的底渣处理系统。5）脱硫用水系统。采用机组开式循环水作为脱硫系统的工艺用水。6）生活用水系统。生活用水水源是自来水，用水量为 0.5m³/h，排放量为 0.4m³/h，耗水量为 0.5m³/h。7）废水处理及回用水系统。主要是实现对生活废水、含油废水、含煤废水、工业废水的处理和回用。

2 电厂废水排放系统改造优化方案设计

. i- {7 B/ [  @" w0 X- y2.1 系统改造优化设计方案原则

: I% q; K: k# f; ^: J8 a严格依照环境保护政策和基本法规，进行电厂废水排放系统的优化设计，基于成熟工艺的前提选取先进可靠、切实可行的工艺设备，引入新技术、新设备和新工艺，提高出水水质。

* _' h$ g9 M; h2 @2.2 系统改造优化技术方案
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) j0 [6 `1 b4 [0 B对电厂现有水处理设备进行技术改造，新增水处理设施，减少新鲜水取用量，降低发电水耗，实现水的梯级利用和循环回用。并基于干除灰干除渣改造的前提下，进行各类废水的分类收集、分类处理回用，并采用干灰拌湿及灰场喷淋等方式实现对难以回用的高含盐废水的场内消化，基本达到全厂废水“零排放”。本工程采用膜技术处理循环水排废水的技术方案，循环水排废水与工业废水处理站来水一同进入循环水排废水回用处理系统，选取膜脱盐工艺（UF+RO），并设置碱性预处理 + 臭氧 - 生物活性炭（O3-BAC）的膜装置预处理系统，确保膜装置的稳定运行。脱硫废水及不可预见水量直接采用干灰拌湿、灰场喷淋的技术，使循环水系统运行浓缩倍率为 4.23 倍。另外，新建两个沉淀池，减轻系统排污拥堵的状态，实现渣系统零溢流。并进行其他系统管道的改造和优化，末端脱硫废水主要用于干灰拌湿及灰场喷淋，能够较好地消化 28m3/h 的末端废水量，并在该循环水水质条件下不会析出硫酸钙垢，较好地控制水中的硫酸根离子低于 1500mg/L，避免对混凝土的侵蚀。该技术方案的运行成本为：药剂费 0.6631 元 / 吨、设备电耗 0.6207 元 / 吨、膜更换费用 0.2317 元 / 吨，总计成本为 1.4495 元 / 吨。

2.3 含煤废水系统改造
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/ e, z1 @3 g  w$ `8 j/ `: m在煤场新建一套煤泥废水处理装置，采用混凝、澄清、过滤的改造工艺，进行来煤水的沉淀处理，将凝聚剂、助凝剂投加至高效集成式净化器的入口，实现输煤系统煤泥废水闭式循环，减少排放废水 17m3/h，实现输煤系统废水的零排放。
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2.4 脱硫废水处理系统优化

; o( {6 b8 z9 X新建一套脱硫废水处理装置，按 25m3/h 处理规模进行设计，采用三联箱式处理工艺，将排放废水进入到脱硫废水处理系统，并与脱硫的 DCS控制系统相互通讯实现集中控制，通过中和、反应、絮凝、沉淀、过滤等处理流程，实现达标处理，并用于干灰拌湿和灰场喷淋。浓缩池底部的污泥脱水后外运。
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+ D4 p9 Y8 ~: C% d' ^( g1 W/ `( [2.5 其他系统改造优化

' R7 D7 S" L  e* t5 P1）脱硫系统。要增添去脱硫系统工艺水箱的管道、阀门、提升泵等装置，将现有工业水转换为循环水。
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2）工业废水系统。工业废水回用之后的水量大幅减少，约为 41m3/h，大多是化学车间废水和精处理再生废水。
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5 c0 n6 P& H3 Z/ q: r7 S9 d3）灰场干灰拌湿及喷淋设施。要增设灰场干灰拌湿及喷淋设备设施，实现对末端废水的干灰拌湿及喷淋处置。
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# w8 q* E3 U% z. O4）除渣系统。电厂除渣系统采用闭式循环水除渣系统，由碎渣机和水力喷射器进行锅炉排渣冷却、粒化和脱水，再进入到沉淀池、储水池中进行澄清回用。考虑到渣系统水量增大且有溢流水的现象，可以新建两个 500m3的水池，以增加沉淀时间。
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5）制氢站冷却水。制氢站冷却水要进入到工业水系统或循环水系统，要铺设管道，增加泵及阀门等设施。截断脱硫系统要采用工业水的工艺水和冷却水，除渣系统要由工业密封水改换为循环水。

$ K9 k4 L" g% h( v: F! E2 G# n3 电厂废水排放系统改造项目的工艺设计分析
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1）循环排污水处理改造项目工艺设计。要采用氢氧化钠和凝聚剂的碱性预处理工艺，进行循环水排废水和工业废水的预处理，减少来水中的硬度、碱度和悬浮物。并采用臭氧－生物活性炭（O3 － BAC）工艺，利用臭氧的强氧化特性，进行循环系统的排废水的氧化分解和去除。

' ^  ?# X9 T4 F" V2）含煤废水处理改造项目工艺设计。对原含煤废水处理系统进行改造方案采用一体化高效煤水净化器、加药装置和电控系统。将含煤废水送至新建沉煤池，再提升至煤水处理设备进行处理，浊度合格的进入清水池，进入煤场进行喷淋回用，其余则回送到煤水池前端。并采用桁架式刮泥机进行污泥的定期排放。

3 N4 d  i& w5 x! t3）脱硫废水处理改造项目工艺设计采用反渗透 + 正渗透双膜法脱硫废水深度浓缩技术，对工业脱硫废水进行处理和零排放，将脱硫废水浓缩成低于 4m3/h 的高浓盐水，利用到灰场喷洒降尘处理工艺中，实现水的循环再利用。

1 b7 h! i, o! `  `0 k! R7 e4）其他系统改造工艺设计。进行循环水排废水处理系统改造、脱硫系统冷却水及密封水切换水源改造、灰场干灰拌湿喷淋设备改造、制氢站冷却水回收改造等，更好地提升电厂废水排放系统的应用效果。
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* v7 J/ r. ~0 H4 小结语

/ h5 U0 D9 d3 o) W% e4 |* u综上所述，电厂循环水系统的排废水的水量较大，可以采用膜技术脱盐技术方案，提高循环水浓缩倍率，通过循环水系统的排污水回用处理系统进行脱盐处理，结合实际情况可以设计规模为 450m³/h 的循环水系统的排废水回用处理系统，并前置预处理系统，采用碱性预处理 + 臭氧－生物活性炭预处理工艺，确保循环水系统的排废水回用处理系统的稳定运行。同时，基于电厂废水排放系统改造技术方案，可以采用臭氧－生物活性炭+ 反渗透装置进行循环水污水处理，采用反渗透 + 正渗透双膜法进行脱硫废水的处理，并增设新建沉煤池、煤水分离装置。后续还应进行循环水回收处理系统的模拟试验，提高电厂废水排放系统的应用效果。来源: 科技研究  作者: 高俊国
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