蒋睿寒
（陕西商洛发电有限公司 商洛市 726007）
摘要：本文分析了直接空冷机组发电厂工业废水的组成特点，依水质不同逐级回用；对于不可直接回用的废水，采用深度处理后，大部分得以回用，降低废水排放量，降低电厂运行成本，对节约水资源具有深远意义。
关键词：循环流化床；工业废水；回用；经济；高回收率
1电厂水处理系统工艺
神华亿利能源公司电厂由神东电力公司和亿利资源集团共同出资建设，电厂位于内蒙古鄂尔多斯市达拉特旗，装机容量为具有自主知识产权的4×200MW循环流化床锅炉、直接空冷发电机组，三大主机制造厂分别为上海锅炉厂、哈尔滨汽轮机厂和济南发电机厂。电厂锅炉补给水处理系统采用双膜法+二级除盐工艺，系统出力为2×60m3/h。水处理系统工艺流程如下：
综合水泵房化学生水泵→生水加热器→清水箱→超滤给水泵→盘式过滤器→超滤系统 →超滤水箱→反渗透给水泵→反渗透系统→淡水箱→淡水泵→逆流再生强酸阳离子交换器→ 除二氧化碳器→中间水箱→中间水泵→逆流再生强碱阴离子交换器→混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵→机房补充水箱
2工业废水回用处理工艺系统的选择
本次主要采用高效反渗透工艺，其回收率高达95%，在废水零排放处理系统中更具有优势，使得最终的废水量更少，投资及运行费用降低。反渗透膜是在高pH环境下运行的，这种环境对于大部分的污染物是属于一种清洗的环境，包括有机污染物，在这种操作条件下，可非常有效地防止这些污染物的污染，因此无需复杂的清洗工艺，减少了污堵。在预处理中已去除Ba、Sr 及硬度等多价离子，不会产生CaF2等难溶物，无需添加昂贵的阻垢剂，减少了清洗次数，缩短了停机时间，降低了运行费用。在预处理中已去除硬度和碱度，不会有CaCO3的污染。在pH高的条件下，SiO2的溶解度非常高，对反渗透的回收率不会有影响，因此运行稳定，除硅效果好，可以解决高SiO2含量与高回收率的问题。预处理不需使用投资高的超滤系统，同时浓水产生量少，只有5%，可避免使用投资昂贵的蒸发器，大大节省了投资。
3工业污水处理要求
工业废水处理总量：112 m3/h，处理后应能作为锅炉补给水系统水源用水。
锅炉补给水系统高含盐量排污水：处理水量：38 m3/h，处理后应回收至锅炉补给水系统利用，不可外排。
油库排水：处理总量：1 m3/h，处理后含油量降低，应可用于锅炉补给水系统水源用水。
工业废水排放总量：为151 m3/h，经处理后最大限度回用，剩余部分最好内部能够完全消化，达到无外排。
3.1反渗透浓水处理工艺及设施的选择
高效反渗透处理系统将产生5%的浓水，约5m3/h，其处理方式有两种。一种是外运至厂外的灰渣场进行喷洒，一种是进行蒸发。目前电厂灰渣场需水量约40m3/h，供水方式采用罐车运水进行喷洒，灰渣场距电厂12公里。若进行蒸发，则需要新上一套蒸发设备，投资约150万美元，年蒸汽消耗量约1.65万吨，远远大于罐车运输的投资费用和运行费用，同时设备维护复杂，因此，本设计推荐将反渗透浓水运至灰渣场回用，以达到零排放的要求。
4废水回用系统中试试验结果
由于对高回收率反渗透在废水回用系统的使用，在国内尚属首例，为降低投资风险，力求可续，2009年3月神华亿利能源公司与北京郎新明环保科技公司合作在现场进行该系统的中试试验，经系统连续12天的运行数据来看，回收率可达91%，反渗透各段压差无明显上升趋势，试验数据如下：
4.1石灰澄清池对悬浮物、硬度、胶体硅的去除
石灰澄清池主要通过投加石灰（Ca（OH）2）、聚铁、PAM，去除水中的大部分碳酸盐硬度，防止反渗透结垢，减小后续钠离子交换器负荷，同时，去除悬浮物和胶体硅，防止树脂污染，反渗透堵塞结垢。
根据中试试验，对于悬浮物的去除按照石灰澄清池、重力滤池（以下简称预处理）的进水、出水浊度作为参考依据。具体如下表：
从上表可以看出，原水浊度在5～25NTU范围内波动很大，预处理出水在0.5~2NTU范围内，满足离子交换进水水质要求。中试试验对于碳酸盐硬度的去除率，见进出水总硬度对比表，如下：
从上表可以看出，预处理出水硬度在3～6mmol/L之间，后续项目实施可按照硬度去除率50%进行设计。
另外，硅也可以通过石灰澄清被去除。现原水活性硅含量波动较大，最大时活性硅在19mg/L，最小在12mg/L，详见下表：
由上表看出，通过石灰预处理后，重力滤除出水硅含量在7~11.5mg/L，去除率大约为50%。由于前期硅测定次数较少，后续试验应加强进出水硅的检测。
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4.2反渗透回收率的验证
常规反渗透回收率为60～75%，制水过程中有大量的反渗透浓盐水排放。这部分浓水因为含盐量较高，很难利用，只能用于电厂冲渣等用水。
高效反渗透回收率一个关键点是通过前处理，达到90%以上的回收率，大大减少反渗透浓水排放量。
5废水回用系统可行性分析
5.1石灰澄清池+滤池系统
本系统需设置石灰澄清池及重力滤池一套，石灰澄清池排泥直接送至污泥脱水系统，重力滤池反洗排水回收至原水调节池。石灰澄清池排水主要为排泥带走少量水份，本部分系统没有其他外排水量。排泥带走水分暂忽略不计。
5.2钠床+弱酸阳离子交换系统
设置两台DN2500钠离子交换器（1用1备），钠离子交换树脂装填高度2m。钠离子交换器排水主要为再生过程排水。本系统使用含有大量钠离子的反渗透浓水进行再生，不足钠离子含量部分，使用食盐补充。达到再生周期后，钠离子交换器通过小反洗、再生、置换、小正洗、正洗五个过程再生树脂，其中再生过程使用反渗透浓水，其他四部分若使用产水，每台钠床再生一次用水量为23m3/h，每天总计再生2次，总计用水量46m3/d。此部分耗水占每天制水量的1.9%。而且可以考虑通过阀门切换，尽量将此部分小反洗、小正洗、正洗排水回收至于原水池再行处理。弱酸阳离子交换器主要起保护作用，防止穿透钠床的硬度进入反渗透装置，由于钠床出水硬度非常小，在正常监控操作下，弱酸阳离子交换树脂再生水用水暂不考虑。
5.3反渗透系统
反渗透系统主要排水为反渗透浓水，根据现有试验结果，反渗透回收率可以达到91%，而且试验期间压差保持正常，说明通过石灰澄清处理和钠床软化，高效的提高反渗透回收率是可行的。根据现试验结果，反渗透浓水排放量为系统进水量的9%。经过分析，高效反渗透系统排水主要包括反渗透浓水和钠床再生废水，约为总系统进水量的10.4%。所以，如果再能够继续提升反渗透的回收率，整个系统的回收率还有望提高。
结束语：
综上所述，根据现在试验中期结果分析，在继续提高反渗透回收率的情况下，整个系统的废水回用量达到90%以上是可行的，但运行费用偏高于常规系统。此外膜组件的使用寿命暂不能得出结论。电厂在进行废水处理应用时应继续完善相关系统，以此更好的达到节能低耗的环保运行目标。
参考文献：
[1]GB 12145-2008《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》
[2]刘芹. 电厂废水回用的方式及技术特点分析[J]. 科技创新与应用，2012（10）：112-113.
论文作者:蒋睿寒
论文发表刊物:《河南电力》2018年16期
论文发表时间:2019/1/22
标签：反渗透论文; 系统论文; 回收率论文; 石灰论文; 电厂论文; 硬度论文; 废水论文; 《河南电力》2018年16期论文;