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火电厂废水回用的方式及技术要点

2018-07-04 14:27:40来源:《电力设备》浏览:评论:0

  火电厂的节水途径包括采用空冷技术、提高循环水浓缩倍率、开展废水回用等。其中,空冷具有耗水量少的优点,但热效率低,只能用于北方严重缺水的地区。废水回用是火电厂节水减排的重要途径,通过废水回用,可以替代火电厂30% 以上的新鲜水,节水潜力巨大;同时又可以减少电厂的废水外排量,减轻对环境的污染。因此,对废水综合利用,实现废水资源化,已成为火电厂实现可持续发展的必由之路。

  1 火电厂废水的特点和分类

  1.1 废水的特点

  与化工、造纸等工业废水相比,火电厂的废水有以下特点:

  (1)废水的种类很多,水质水量差异很大。电厂主要的废水包括循环水排污水、灰渣废水、工业冷却水排水、机组杂排水、含煤废水、油库冲洗水、化学水处理工艺废水、生活污水等。

  (2)废水中的污染成分以无机物为主。在生产过程中进入水体的有机污染物主要是油,其他有机成分很少。

  (3)间断性排水较多。

  表1为火电厂几种主要废水的特点分析

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  对废水进行合理的分类是废水综合利用的基础,同一类废水可以采用同一类处理工艺实现回用。目前,火电厂废水的分类主要是按照废水的来源确定的,种类很多,与回用没有直接的关系。根据火电厂各类废水的水质水量特点,以处理回用为目标,可以将火电厂的废水分为以下几类:

  1.2 废水的分类

  (1)不需要脱盐处理即可回用的低含盐量废水。这类废水包括机组杂排水、工业冷却水系统排水、生活污水等。这部分水的共同特点是在使用过程中含盐量没有明显的升高,回用处理系统不考虑脱盐,处理后的水质可以达到或接近工业水的水质标准,甚至可以替代新鲜水源。这类水的深度处理成本相对较低,因此目前在电厂中回用的比例较高。

  (2)需要脱盐处理才能回用的高含盐量废水。这类废水的特点是水在使用过程中因为浓缩或者加入了酸、碱、盐而使含盐量大幅度升高,一般含盐量可达工业水的数倍以上。典型的例子有反渗透浓排水、离子交换设备再生废水、循环水排污水等。

  (3)循环使用的废水。这类废水包括含煤废水、冲灰除渣废水。这部分废水的水质比较特殊,通常悬浮物很高。含煤废水的悬浮成分主要是煤粉,灰水则主要是灰粒。另外,灰渣废水的含盐量和pH都比较高(以前的水膜除尘系统灰水的pH较低,现在已比较少)。由于组分比较特殊,因此通常不与其他废水混合处理,而是单独处理后循环使用;处理工艺以沉淀为主,目的是除去水中的悬浮物。

  (4)脱硫废水。脱硫废水含盐量高,水质中钙、镁、氟等离子处于过饱和状态,具有严重的结垢倾向,同时水中还含有大量重金属。处理典型工艺有采用碟管式反渗透DTRO进行高倍浓缩后进行蒸发处理

  2 废水的收集问题

  (1)因为各排水点的分布比较复杂,不可能将每种废水单独收集,但可以尽量地按照废水处理工艺的异同来收集。

  (2)电厂的废水一般是无压水,其收集主要通过沟道完成。废水收集沟道的泄漏是普遍存在的问题。在南方地区,因为地下水位高,地基软,沟道容易因不均匀沉降而发生开裂,导致废水外溢或内渗。外溢对地下水的水质有污染,而且废水在收集过程中损耗过大,不利于水量的平衡;内渗水则会影响废水的水质。如果地下水含盐量比废水的高,则有可能影响废水的回用。如在有些滨海电厂,浅层地下水的含盐量很高,即使少量渗入也会使废水的含盐量很高,影响其使用。地下水的水位还受海潮潮位的影响:涨潮时,地下水位升高,内渗严重;落潮时,地下水位降低,废水外溢。有废水需要处理的单位,也可以到污水宝项目服务平台咨询具备类似污水处理经验的企业。

  (3)在用海水冷却凝汽器的电厂,海水会因隔离不完善而混入废水收集系统。因海水的含盐量极高,往往少量的泄漏也会使废水的水质劣化,使收集的废水失去使用价值。常见的泄漏发生在主厂房废水收集系统。

  (4)某些欲回收的间断性废水的收集系统有时需要改造。如循环水排污水的瞬时水流量很大,如果处理回用,则必须将其改为连续排污,从循环水泵出水管道引出连续水流进行处理。

  3 废水的回用方式

  3.1 低含盐量废水的处理回用

  这类废水因含盐量不高,比较容易进行回用。在电厂最典型的是主厂房排水。这类水通常是通过混凝澄清、过滤等工艺除去水中的悬浮物、油类和有机物等杂质后,补入电厂的循环冷却水系统。

  如果废水中不含生活污水,一般直接采用混凝沉淀或气浮、过滤处理后,水质即可达到工业水系统的水质要求。但大多数电厂的废水中含有一定比例的生活污水,因此,为了降低氨氮的含量和BOD,在深度处理系统中要加进生物处理单元。

  有些电厂的生活区与生产区在一起,而且生活污水的量比较大,因此可以通过污水深度处理系统将其处理后回用。这方面的工程实例已经很多,如山东齐鲁石化热电厂、山东黄台电厂、华能北京热电厂等。已有的工程实例证明,生活污水经过严格处理后,可以用于循环水系统。

  3.2 高含盐量废水的处理回用

  在各种高含盐量废水中,循环水系统的排污水量很大,对全厂的水平衡影响也最大,循环水的浓缩倍率的大小直接影响着发电水耗的高低。在干除灰电厂中,循环水排污水占电厂废水总量的75% 以上。从水量上讲,只有将这些废水进行回收利用才能实现全厂废水的高回用率。

  对于水力冲灰的电厂,高含盐废水不经处理便直接用来冲灰和除渣。随着干除灰技术的发展,电厂的水平衡发生了重大的变化,高含盐废水可直接使用的场合很少。除了煤场喷淋、干灰调湿、水力除渣等能消耗掉少量的水之外,剩余的高含盐量废水必须经过脱盐处理后才具有使用价值。除了含盐量高外,这些废水大部分经过浓缩,水中致垢的无机离子 (如Ca¨ 、HCO;等)已经达到过饱和,具有强烈的结垢倾向,容易在用水系统中结垢,所以这种废水的处理系统很复杂,除了考虑除去对反渗透膜有污染的悬浮物、有机物、胶体等杂质外,还要降低碳酸钙、硅酸盐等难溶盐的过饱和度,以避免在水处理系统中析出沉淀物。

  对于循环水排污水,已有的回用方式是通过反渗透脱盐处理后,将淡水补充到锅炉补给水处理车间做原水,排出的浓盐水用于除渣、输煤系统。由于循环水的水质复杂,很容易对反渗透膜造成污染,因此这种回用方式的处理成本较高。

  3.3 脱硫废水的处理与回用

  pH为6~9,COD 为90mg/L,TDS 的质量浓度高达25~40 g/L,不能回用。水质中钙、镁、氟等离子处于过饱和状态,具有严重的结垢倾向,同时水中还含有大量重金属。通常,脱硫废水处理系统采用中和+ 絮凝+ 沉降+ 澄清等常规处理工艺,以降低脱硫废水的浊度、重金属和部分硬度,但废水的含盐量没有明显降低,处理后无法回用,排放后对生态影响较大。脱硫废水零排放系统主要包括4 个处理单元,即脱硫废水预处理单元、盐水浓缩单元、结晶单元和固体废弃物处置。

  在电厂零排放的难点技术中,浓缩减量以降低蒸发成本的技术,成为关键技术,而通过高压反渗透膜技术DTRO技术正是该对应技术,在于其他技术对比中,具有明显优势。

  3.4 其他废水的回用

  (1)含煤废水的回用。含煤废水是电厂悬浮物含量最高的废水,主要来自电厂输煤皮带喷淋、输煤栈桥地面冲洗、煤场排水等。其含有的主要污染物为煤微粒、胶体、油。采用的处理工艺:含煤废水收集池一煤泥沉淀池(初沉淀)一澄清器一石英砂过滤一煤系统补充水池。含煤废水中的煤粉微粒很难直接沉降,混凝处理后形成的絮体强度较差,在澄清设备中絮体容易被破碎而上浮,所以需要的澄清分离面积较大。国内近年来也有采用微滤工艺技术处理含煤废水的工程实例,如上海杨树浦电厂。微滤的优点是出水水质更好,悬浮物含量可以小于1 mg/L,系统也比沉淀、过滤工艺简单;缺点是滤元的更换费用较高。

  (2)冲灰、除渣废水的回用。冲灰水的水质特点是悬浮物、pH、含盐量都比较高(灰场返回的清水因为经过长时间沉淀,悬浮物很低,其用途与含煤废水相似,也只能回用于原系统。冲灰水的回用需要解决回水管道的结垢问题。冲灰水在以前曾是火电厂最多的废水,灰场清水的回用曾经是节水技术领域的热点。但近年来新建的电厂大多采用干除灰系统,很多老电厂也进行了干灰综合利用改造;在干灰旺销季节基本上不再使用水力除灰,因此近年来对冲灰水的关注明显减少。但是,当干灰销售不畅时,由于没有干灰贮存场地,这些电厂仍还要采用水力除灰。同时可以查看中国污水处理工程网更多技术文档。

  4 废水综合利用的技术要点

  废水的综合利用就是充分、合理地利用电厂的各类废水资源,以达到节水和废水减排的目的。废水综合利用的第一步是在全厂水平衡优化的框架内制订方案。

  在进行废水综合利用时,首先要减少上游废水量,这是十分重要的。对于采用水力冲灰的循环冷却型电厂,循环冷却水系统和冲灰水系统是2个最大的水系统,也是对全厂水平衡影响最大的2个水系统。要实现节水,循环水系统的排水量与冲灰用水量相匹配是很重要的,因为用循环水排污水、酸碱废水等高含盐废水冲灰是最经济的。水力冲灰的循环冷却型电厂的节水要点是:

  (1)提高冲灰系统的灰水比。灰水比越高,需要的冲灰水量越小,从而可以降低冲灰系统的耗水量。

  (2)在废水的使用中,要避免废水的降级使用。例如,尽量使用高含盐量废水来冲灰,省下低含盐量废水可用于其他水质要求高的场合。因为冲灰系统对含盐量没有要求,水中的过饱和盐分在与灰浆混合的过程中会沉淀。大部分沉淀会吸附在灰颗粒上。因此回用成本相对较低。对于循环水排污水、水处理系统排出的酸碱废水、反渗透浓排水等高含盐量废水,冲灰系统是其理想的受纳体。尽管各种废水的补入会增加冲灰水系统结垢的可能性,但是从节水和全厂的水平衡优化来讲这是值得的。

  (3)通过技术经济分析,在提高冲灰系统灰水比的情况下,根据冲灰系统的耗水量和其他高含盐量废水的产生量,综合考虑水质、凝汽器管材等因素,确定循环水合理的浓缩倍率,使得高含盐量废水的水量与冲灰系统的补水量相匹配。因此,对于水力冲灰电厂来讲,循环水浓缩倍率、冲灰系统的灰水比是水平衡优化的关键,而这些参数需要根据电厂的实际情况(如循环水水质、水系统材质、灰量、灰浆泵型式)来确定。

  5 结论

  (1)火电厂的废水种类很多,需要分类处理、分类回用。

  (2)按照分类处理的需要,可以将废水分为低含盐量废水、高含盐量废水、循环使用的废水脱硫废水、和不能回用的极差废水5类。同类废水可以收集在一起处理。

  (3)对于高含盐量废水,因工艺复杂。处理成本高,为了降低投资和运行成本,首先要从源头上尽量降低废水的产生量,以减小废水处理系统的规模。另外,高含盐量废水的处理难度较大,其回用处理技术和经验还没有达到成熟应用的阶段,因此在很多情况下,工程前期的研究工作是必不可少的。

  (4)废水综合利用的关键是在提高灰水比(水力除灰电厂)和循环水浓缩倍率的基础上,使得高含盐量废水的水量与冲灰系统的补水量相匹配。

 

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