（深能合和电力（河源）有限公司 广东河源 517025）
摘要：环保节水型水处理所具有的节能、节水、降低能耗等优势比较明显，而且，环保节能型水处理技术在电厂的应用不仅能为其带来经济效益，还能为其带来环保效益，甚至社会效益。鉴于此，本文对电厂环保节水型水处理的应用进行了分析探讨，仅供参考。
关键词：电厂；环保节水；水处理；应
一、电厂环保节水型水处理产生的节水效益
1、经济效益
在电厂环保节水型处理产生的节水效益中，经济效益是是摆在首位的，其产生的经济效益也是最直观的。在没有应用环保节水型处理技术之前，电厂每年花费在排污除垢上的费用数目很大。举例来说，电厂一台15MW机组一年的除垢药品花费在15万元左右。而应用环保节水型水处理技术后，这项费用大大减少了。此外，还减少了电力运转的电价成本，为电厂节省了一部分运转费用支出。
2、环保效益
电厂环保节水型水处理产生的环保效益，主要体现在从很大程度上减少或消除了对环境的破坏，尤其是对水体环境的污染和破坏。以往电厂排放的工业废水和工业污水对环境造成了很大的破坏，水体环境的污染直接影响到周围居民和牲畜的健康，非常不利于环境保护。
二、水资源使用现状及节水形势分析
对于火电发电企业来说，用水及排水情况主要有以下几个方面，现以某发电企业为例进行说明，该发电企业装机容量3300MW，安装六台350MW亚临界凝汽式湿冷机组及两台600MW亚临界凝汽式间接空冷机组；对于空冷机组来说，其循环冷却水为闭式循环，基本不存在水损失，故用水量较小，主要用水为锅炉定期排污、辅机开式循环冷却水蒸发、风吹及排污损失、热力系统阀门泄漏导致的汽水损失，单机补水量一般维持在10～15t/h；企业的水损失主要是湿冷机组循环冷却水的风吹及蒸发损失，下面主要围绕六台350MW湿冷机组对火力发电企业的用水及排水情况进行阐述。
①湿冷机组的循环冷却水：每台350MW湿冷机组的循环冷却水蒸发及风吹损失设计为380～590t/h，循环冷却水的蒸发和风吹损失导致水中的盐类不断浓缩，需持续的排污并补充新鲜水以维持水中的盐类含量在一定的浓度以下，以避免凝汽器设备的结垢及腐蚀，夏季大负荷下，350MW湿冷机组循环冷却水排污量约180t/h。②循环冷却水的旁流过滤设备反冲洗水：在火电厂的循环水系统中，在循环冷却泵出口抽取10%的水量，经旁流过滤器过滤杂质后再返回循环水塔，旁流过滤器过滤掉的杂质需定期进行反冲洗以维持过滤器清洁，反冲洗水每日约700t。③化学水处理阴、阳床及混床酸碱再生废水：火力发电企业用水要进行化学处理，水处理的阴床、阳床及精处理设备的混床中的阴阳树脂需定期进行再生，再生后的废水排放量为：水处理阴阳床再生排水200t/次，5次/月；精处理混床再生排水1200t/次，4次/月。④火电企业石灰石湿法脱硫用水：火电厂烟气经湿法脱硫工艺后要蒸发一部分水，实际运行中每台机组约30t/h，全厂约250t/h；湿法脱硫产物石膏要携带一部分水，石膏含水率10%，每日耗水约150t；脱硫为维持浆液中氯离子浓度，需排掉一部分废水，全厂八台机组共计约50t/h；综合以上三方面，全厂脱硫耗水约300t/h，全天约7400t。⑤湿式捞渣机运行中要蒸发一部分水：350MW机组每台炉蒸发量约5t/h，600MW机组每台炉蒸发量约8t/h，全厂约46t/h。⑥锅炉水力除灰系统冲灰用水：全厂约450t/h。⑦锅炉为维持汽水系统的清洁要进行定期排污：每台炉汽水损失约5t/h。⑧锅炉水汽监督在线取样装置要排掉一部分水，耗水量约。⑨企业员工生活用水及园林绿化用水：每日约300～800t。⑩辅助机械盘根漏水。{11}机组检修放水，包括锅炉、汽机及循环水系统，锅炉检修放水约300t/台，循环水塔检修放水约15000t/台。
综上所述，该企业夏季高峰负荷时每日耗水约10万吨，冬季每日耗水约6万吨。属用水大户，在目前水资源严重短缺，水体污染日益严重的形势下，如何采取有效措施节约用水，减少废水排放量，是摆在企业面前的严峻课题。针对上述情况，企业领导高瞻远瞩，提前谋划，成立了水资源综合利用小组，抽调精兵强将进行技术攻关，通过水资源的梯级利用力求达到节约水资源及减少废水排放的目标，远景规划争取实现废水的近零排放，即使少量排放也必须达标排放。为全社会节约用水及保护水体环境做出应有的贡献，切实履行企业的社会责任。
三、电厂环保节水型水处理的应用
1、污垢热阻
目前，污垢沉淀影响换热的问题在所有的循环水中普遍存在。污垢热阻值的法定计量单位为m2?k/W，1m2?h?C/kсal=0.86m2?kW，原规范指标规定为1.72×10-4m2?k/W～3.44×10-4m2?k/W[1]。由于现行大多是采用磷系配方（也含聚磷与复合配方），这种污垢容易依附换热器继而影响换热。此外，菌藻微生物的繁衍与蔓延也是其中的影响因素之一。使用除菌灭藻药剂能够减少微生物粘黏，在一定程度上减少污垢，但菌藻微生物的繁衍和蔓延速度很快，需要不停地进行除菌灭藻，导致污垢热阻值的也不断发生变化。因而，污垢热阻指标不能完全准确地反映真实状况，大多数只是流于形式。
2、循环冷却水水质指标
1、悬浮物：允许值≤50mg/l
采用节水环保型水处理，药剂与垢物或杂质络合后有不溶性絮状悬浮物，由于这种络合悬浮物在较高的水流中不易沉降，因而悬浮物指标应放宽，并应配合相应的沉降污泥或旁流水处理除污措施。
2、PH值：指标为8.5—9.5
环保节水型药剂在较高PH值下运行，根据实践运行情况，PH值的上限可达12，有铜质设备的一般小于9.5。由于药剂与垢离子络合成不溶物，在旁流处理或沉积池中沉积而不断与循环水分离，循环水的碱度和PH值不仅不会随循环水的浓缩而提高，反而会降低或平衡在一个相对稳定的范围内，这与磷系水处理是不同的。水温大于50。C，聚磷酸盐易转化为正磷酸盐，产生磷酸钙垢的可能性增加。采用新型聚合物不存在药剂水解问题，对水温也宽松的多。根据实践经验，水温可以放宽至70。C，（循环热水采暖系统，虽不属冷却水范围，但属于循环水处理，水温可以放宽至95。C），为设计较高水温的循环水处理提供了可借鉴的经验和数据。
3、碱度：400-900mg/l
使用磷系的最高允许指标为500mg/l，一般运行中不能超出此指标，否则将产生磷酸钙结垢，废氨废碱更不敢回收入循环水中使用。为了防止碱度升高，曾有加酸处理。但磷酸盐本身要增加碱度，只有不断排放循环水或控制低浓缩倍数，才能正常运行，很不利于节水和环保。而使用LHE聚合物，结垢离子络合成为不溶物沉出，循环水中的碱度下降，为回收高碱度含氨含碱废水提供了条件。实际应用中，循环水中总碱度即使达1000mg/l以上也不影响药效。
使用节水环保型水处理聚合物，如LHE聚合物处理，由于循环水是闭路运行。用自来水加LHE聚合物，水中的BOD（生化需氧量）、COD（化学需氧量）、酚类、氰化物等，不影响运行，而且呈下降趋势。分析其降低的原因，一是药剂催化使其降解；二是在冷却塔内与大量空气接触而氧化降解。三是冷却塔填料上的水流，流k速很低，有附着少量微生物的可能，这些微生物使水中的有害物质得到“生化处理”。如果加了杀菌剂，就难以有这些效果。但水系统中的其它部位水流速度大部分在1.5m/s以上，微生物很难附着，不影响换热。再者污水净化的标准，最重要是COD和BOD。为此，污水净化均设置有强大的曝气工序，耗费大量的动力来通入空气，强力氧化。如果把污水净化与循环冷却水相结合，则可一举两得，事半功倍。相当一部分污水，加普通的净水剂即可变得清澈，但其中的BOD、COD可能含量很高，如果用于循环冷却水，冷却塔本身有很好的氧化曝气功能。至于生成的泥垢，有合适的旁流沉降设施完全可以有效分离。设备不结垢，无需清洗，为节水环保提供了可借鉴经验。其经验的主要特点，是加大流速和流量，并设置相应的分离污垢的设备，及时将沉积物分离出循环冷却水系统。
所有磷酸盐均存在对环境水域产生富营养化的弊端，任何杀菌灭藻剂均有一定毒害性。氯气使水体中产生危害人类健康的氯胺化合物，还有一定安全隐患。所以，循环水处理最好能避免使用有机磷、杀菌灭藻剂（包括氯气和氯类化合物）。目前已开发并经实践证明可行的节水环保性水处理剂，均为高分子聚合物。例如LHE聚合物，其与水中结垢性离子络合的产物，是一种类似普通土壤的物质，没有毒害性。由于在较高PH值情况下运行，有抑制菌藻滋生的功能，因而不需要任何杀菌灭藻剂。
但是，要使循环水达到零排放，尚且存在一定的难度。举例来说，水在高倍浓缩后，含盐量增高，其中氯离子（以CL–计）对金属材质腐蚀性会增大。我国处理工业废水，即使是最先进的离子膜和电渗析技术，仍有含氯离子废水排放的问题，同样有CL–须减少去除的问题。水处理用软化水，树脂再生时排放的大量高浓度含氯离子废水（氯离子高达数千mg/l），为废水再生回用带来麻烦。所以一般用井水、自来水做为补充水时无需处理。当补充水是河水或其他水源时应设置净化、澄清工序。用铝盐净水时应控制铝离子的量。净化过的水尽量不用加氯处理。氯气使水体中产生危害人类健康的氯胺化合物，还有一定安全隐患。锌也是常用的缓蚀成分。在PH值大于8.3时会形成氢氧化锌沉淀，失去缓蚀效能并产生污垢。由于锌属重金属元素，含锌排放水污染环境已经成了公害问题。而非磷聚合物水处理是在金属表面形成高分子有机缓蚀膜，达到钝化金属、防止腐蚀的效果。因而无须加锌。这样也会没有含锌废水污染，保护环境。
四、废水治理及回收利用
1、灰水
近年来，新建电厂在除灰系统设计时均采用气力除灰方式，因此，不存在有灰水的排放问题。而对于现有采用水力除灰系统的电厂，必须改造或设计有灰水回收系统，其灰水在灰场经过自然澄清后，经过灰水回收管道打回到厂内，重复用于冲灰，做到灰水不外排。
2、循环水冷却排水
在水资源丰富的地区，如临近大江、大湖、沿海的电厂，大都采用直流供水方式，这样将会产生大量的温排水，设计中一般采取多级跌水消能降温的方式将其排入受纳水体，温排水一般不会对受纳水体造成热污染。（见下图）有条件的地方可利用其进行尾水发电或进行鱼类的养殖。在水资源贫乏地区或原水水质中含盐量较高的地区，常采用二次循环供水系统。为了提高重复用水率，在冷却水中加入低剂量的稳定剂，以实现高浓缩倍率下循环冷却水系统无腐蚀、低结垢，降低排污率。此排污水可回收用于除灰系统的冲灰等，而不直接排入受纳水体。
3、化学酸、碱废水
工业废水处理站主要处理电厂产生的各项化学废水，通常废水处理系统将根据不同废水的特点，通常采用曝气、中和、氧化、凝聚澄清等手段，除去各项有害物质，达到排放标准后回收利用或排放。
4、含油污水
随着电厂机组容量的增大，含油污水水量的增加，以及国家排放标准对工业废水排放的要求越来越高，必须对含油污水的处理引起重视，采取合理可行的处理措施，使其达标排放或处理合格后进行回收利用。可参见《火力发电厂废水治理设计技术规程（DL/T5046-95）》中第5.3.2条推荐的两种处理工艺。
5、煤场喷洒及输煤栈桥冲洗用水
对于煤场喷洒及输煤栈桥冲洗用水，一般可考虑将全厂的含煤废水由单独的排水系统汇集至含煤废水处理站，经含煤废水设施的水处理合格后，重复利用于煤场喷洒及输煤栈桥冲洗，可避免含煤废水外排污染环境。
6、生活污水
在有条件的地方可考虑进入城市市政污水处理系统统一处理，否则需要进行单独处理。国内电厂一般对生活污水在厂内单独设置生活污水处理站，对其进行二级生物处理后的出水或排放或再用于冲灰、杂用等场合。为了节约用水，使生活污水得以再重复利用，目前在工程设计中大多选用自净式生活污水净化装置，其主要处理手段是采用传统的接触氧化法经过改进与上流式活性污泥床相结合的一种新工艺，这种工艺既能适用于CODCR和BOD5质量浓度高的生活污水，又能适用于CODCR和BOD5质量浓度低的生活污水，去除率高，处理后的生活污水水质均能满足GB8978-96《污水综合排放标准》中的一级标准。
7、复用水系统
由于生活污水、含油污水经各自的污水处理系统处理后，其出水水质中细菌含量等指标仍达不到杂用水水质标准，需对这部分水进行再处理，设计中通常再设置1~2组复用水处理设备，并联运行。污水经复用水深度处理后进入复用水池，再由复用水泵升压进入复用水系统重复利用。
复用水系统一般为独立的供水系统。在厂内设1座复用水池，将电厂工业废水处理站处理合格后的排水、复用水处理系统处理（生活污水、含油污水的深度处理）合格后的排水，以及部分循环水系统排污水等排水集中，用复用水泵通过管道输送到除灰、运煤、灰场、绿化和浇洒道路等用户重复使用。
8、水务管理
要充分做到电厂废水资源化，在设计中就要根据水量平衡进行优化各项废水的水量和可回收量，满足?废水水量最小化，使用废水水量最大化%。将废水综合利用贯穿于整个电厂的设计、建设及运行各阶段，在保证发电厂安全、经济运行的前提下，最大限度地合理选择和利用废水水量，尽量减少耗水量和排水量。设计中要尽可能地在各出水点（补充水泵、生产及生活水泵、循环水排污溢流井、工业废水处理站等）设置计量和调节、控制装置，这样可根据电厂的主要用水情况，进行数据统计、处理和分析，得出用水、排水数据，有针对性地进行水量控制，将各项废水得以充分利用。
优化水务管理设计，提高水的重复利用率在设计过程中，应根据各工艺过程和水质的要求，合理安排全厂用水、排水，建立合理的水量平衡系统，做到一水多用，废水回用，减少全厂耗水量。
加强计量监督，提高节水管理水平在设计中应考虑相应的流量计和调节阀，同时，为了便于全厂水务管理，使节水工作落到实处，使电厂用水达到最优化、最小化，达到节水增效的目的。
结束语
使用节水环保水处理的优点：节水环保型循环冷却水系统，开车前一般不进行专门的清洗预膜处理。不太严重的垢物，由于药剂的作用，可在循环冷却水正常运行中逐渐自行疏松、碎裂、分散，随水流带到积水池而沉积出来；在停车检修中，只需用水冲洗一下即可。据对连续运行多年以上的换热器观察，免于清洗使设备上形成的有机缓蚀保护膜不被破坏，设备完好如新，使用寿命大大延长，节能、节水、降低消耗、保护环境效益十分显著。
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论文作者:孙鹏,何振坤
论文发表刊物:《电力设备》2016年第17期
论文发表时间:2016/11/10
标签：废水论文; 电厂论文; 水处理论文; 冷却水论文; 污水论文; 用水论文; 机组论文; 《电力设备》2016年第17期论文;