方 立，胡亞偉，鄭寶旺，楊志剛

（1.河南黃河水文勘測(cè)設(shè)計(jì)院，河南鄭州 450004；2.黃河水利科學(xué)研究院，河南 鄭州 450003；3.河南水文水資源局，河南 鄭州 450004）

水是人類(lèi)賴以生存的寶貴自然資源，水資源短缺已成為世界性熱門(mén)話題。我國(guó)人均水資源的占有量居世界第84位，是嚴(yán)重缺水的國(guó)家。

火力發(fā)電廠是工業(yè)用水大戶。在局部缺水地區(qū)，水已經(jīng)成為制約電力工業(yè)發(fā)展和威脅安全生產(chǎn)的重要因素。目前替代水源主要是城市污水處理廠進(jìn)行深度處理后的中水。中水的回用不但實(shí)現(xiàn)了污水的資源化，緩解了供水緊張的問(wèn)題，同時(shí)也體現(xiàn)了節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念，為火電廠的可持續(xù)發(fā)展提供了新的思路。

因此，從經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和可持續(xù)發(fā)展角度出發(fā)，加強(qiáng)用水技術(shù)管理、節(jié)約用水、合理用水、減少?gòu)U水排放具有重要而深遠(yuǎn)的意義。

1 再生水利用

1.1 火電廠再生水

《火力發(fā)電廠水務(wù)管理設(shè)計(jì)導(dǎo)則》（Q/DG 1-S002-2009）“3術(shù)語(yǔ)和定義”中相關(guān)定義如下：生活污水指全廠工作人員生活活動(dòng)所產(chǎn)生的污水，主要是廁所、洗滌和洗澡產(chǎn)生的污水。工業(yè)廢水指全廠各生產(chǎn)系統(tǒng)所排放的各種廢水和污水，廢水中含有的雜質(zhì)主要以無(wú)機(jī)物為主，經(jīng)適當(dāng)?shù)墓I(yè)廢水處理系統(tǒng)處理可回用。城市污水再生水指城市生活污水和工業(yè)污水經(jīng)污水處理廠適當(dāng)處理后，達(dá)到一定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，滿足某種使用要求，可以進(jìn)行有益使用的水。

一般污水處理多采用2級(jí)處理工藝，主要是去除污水中的有機(jī)類(lèi)物質(zhì)，而對(duì)污水的硬度、堿度、重金屬等去除效率要求較低。因此，污水處理廠2級(jí)出水必須經(jīng)過(guò)深度處理，去除污水中的雜質(zhì)，才能達(dá)到電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)用水的相關(guān)要求。

1.2 循環(huán)冷卻水水質(zhì)

一般情況下，火電廠循環(huán)冷卻水用量較大，水質(zhì)要求根據(jù) 《污水再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50335-2002）中的第4.2.2條及表4.2.2規(guī)定執(zhí)行，處理后水質(zhì)達(dá)到循環(huán)冷卻系統(tǒng)補(bǔ)充水標(biāo)準(zhǔn)。水質(zhì)控制指標(biāo)，見(jiàn)表1。

表1 再生水用作循環(huán)冷卻水的水質(zhì)重點(diǎn)控制指標(biāo)mg/L；個(gè)/L

2 工程實(shí)例

某地區(qū)煤炭資源豐富，火電廠建設(shè)可以提高地區(qū)煤炭資源開(kāi)發(fā)效益和優(yōu)化資源配置，帶動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，創(chuàng)造良好的就業(yè)環(huán)境及經(jīng)濟(jì)效益，但建設(shè)初期對(duì)水資源的節(jié)約保護(hù)重視程度不夠，水資源浪費(fèi)較為嚴(yán)重。

某火電廠始建于20世紀(jì)80年代，機(jī)組規(guī)模為4臺(tái)300MW燃煤濕冷機(jī)組，取水水源為干流地表水源，年均取用水量約為2×103m3。電廠工業(yè)廢水及生活污水經(jīng)廠區(qū)污水處理站處理達(dá)標(biāo)后排放入河道；而早期灰場(chǎng)采用水力沖灰的方式，耗水量大，對(duì)區(qū)域地下水的影響較大。

2.1 廢污水來(lái)源

目前，電廠計(jì)劃新建2臺(tái)1 000 MW間接空冷超臨界機(jī)組工程，根據(jù)測(cè)算年均用水量約為0.5×103m3，機(jī)組技術(shù)的日益成熟對(duì)水資源起到了根本性的保護(hù)。

電廠前期4臺(tái)濕冷機(jī)組耗水量大，用水結(jié)構(gòu)不合理。通過(guò)對(duì)4臺(tái)濕冷機(jī)組進(jìn)行節(jié)水改造，可以提高用水效率，將節(jié)約下的水量用于新建2臺(tái)間接空冷超臨界機(jī)組，不再新增新鮮取水量。

電廠前期4臺(tái)機(jī)組生產(chǎn)用水主要為新鮮地表水，采用水力除灰方案，廢污水主要為循環(huán)水排污水、廠內(nèi)工業(yè)廢水及生活污水。循環(huán)排污水主要用于灰場(chǎng)噴灑和廠內(nèi)外綠化，多余污水達(dá)標(biāo)后排入河道，而生活污水主要來(lái)源于生活福利區(qū)污水。

原濕冷機(jī)組的水力除灰系統(tǒng)耗水量大，一般可達(dá)到500 m3/h，而改造后干除灰一般僅為30 m3/h，可大量節(jié)約用水。電廠廢污水經(jīng)過(guò)收集后，統(tǒng)一在廠區(qū)污水處理站進(jìn)行處理，作為新建電廠的生產(chǎn)用水。

2.2 處理工藝

電廠對(duì)廢污水的深度處理工藝主要采用石灰混凝澄清過(guò)濾法。

2.2.1 工藝原理

石灰混凝澄清過(guò)濾法工藝原理是將生石灰乳化加入水中與碳酸鹽發(fā)生反應(yīng)，生成CaCO3和Mg（OH）2沉淀，降低水中的硬度堿度。該工藝方法主要是針對(duì)廢水處理中用于除去懸浮物質(zhì)和膠體的分離技術(shù)，一般用于預(yù)處理和1級(jí)處理。

混凝就是在廢水中預(yù)先投加化學(xué)藥劑（混凝劑）來(lái)破壞膠體的穩(wěn)定性，使廢水中的膠體和細(xì)小懸浮物聚集成具有可分離性的絮凝體；澄清則是對(duì)絮凝體進(jìn)行沉降分離，加以去除的過(guò)程。

用石灰混凝澄清過(guò)濾法處理城市中水，不僅可以去除污水中部分有機(jī)物、重金屬、磷，而且具有殺菌作用，同時(shí)也軟化了水質(zhì)。

2.2.2 主要工藝流程

石灰混凝澄清過(guò)濾法工藝流程，如圖1所示。

圖1 石灰混凝澄清過(guò)濾法工藝流程

2.2.3 工藝作用及特點(diǎn)

（1）可以有效地去除原水中的懸浮物、膠體物質(zhì)、微生物、病原菌及病毒。

（2）可以去除污水中的乳化油、色度、重金屬離子及其他一些污染物。

（3）可以去除污水中90%～95%的磷，是最便宜和高效的除磷方法。

（4）投加混凝劑可改善水質(zhì)，有利于后續(xù)處理。如用石灰作混凝劑，同時(shí)提高了污水的pH值，有利于吹脫除氮。

（5）處理效果好，生產(chǎn)效率高，藥劑用量節(jié)約，占地面積少。

電廠3個(gè)不同區(qū)域3個(gè)不同時(shí)段排放的廢污水，經(jīng)廠區(qū)污水處理站處理后主要水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 電廠廢污水處理后水質(zhì)情況 mg/L

2.3 經(jīng)濟(jì)效益

空冷機(jī)組最大的優(yōu)點(diǎn)就是節(jié)水效果顯著，1座空冷電站較常規(guī)濕冷電站節(jié)約用水75%。新建空冷機(jī)組電廠將前期4臺(tái)濕冷機(jī)組的廢污水進(jìn)行循環(huán)利用，每年可節(jié)約0.5×103萬(wàn)m3新鮮用水量。按照此地區(qū)工業(yè)使用新鮮地表水0.70～0.80元/t計(jì)算，每年就可以為企業(yè)節(jié)省400萬(wàn)元的費(fèi)用。由此可見(jiàn)，新建電廠處理后的廢污水用作生產(chǎn)用水，不僅可節(jié)省新鮮用水量，同時(shí)減少了污水排放量，減輕了排水對(duì)廠區(qū)周?chē)h(huán)境的影響，還間接地為企業(yè)創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。

電廠前期4臺(tái)濕冷機(jī)組每年要產(chǎn)生約50萬(wàn)t灰渣，采用水力除灰耗水量較大，且對(duì)灰場(chǎng)區(qū)域環(huán)境產(chǎn)生較大影響。通過(guò)將水灰場(chǎng)改造為干灰場(chǎng)，一方面可以節(jié)約大量用水，另一方面將電廠排放的灰渣、脫硫石膏進(jìn)行綜合利用，按照目前灰渣30～35元/t價(jià)格進(jìn)行計(jì)算，每年可為電廠增加1 750萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)收益，不但解決了灰場(chǎng)堆放場(chǎng)地對(duì)周?chē)h(huán)境造成污染的問(wèn)題，降低了資源消耗，還增加了電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

2.4 環(huán)境效益與社會(huì)效益

老廠的廢污水經(jīng)處理后用于新建電廠的生產(chǎn)用水，一方面減少了廢污水的排放和對(duì)周邊區(qū)域生產(chǎn)、生活的不利影響；另一方面水灰場(chǎng)對(duì)地下水影響較大，而灰場(chǎng)灰渣的堆積也會(huì)對(duì)周邊地下水產(chǎn)生一定的影響，且會(huì)直接影響附近人畜飲水水源，通過(guò)對(duì)灰場(chǎng)灰渣進(jìn)行綜合治理，將水灰場(chǎng)改造為干灰場(chǎng)，不但增加了電廠經(jīng)濟(jì)效益，而且對(duì)水體環(huán)境有了極大的改善，促進(jìn)了區(qū)域生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)。

3 結(jié)語(yǔ)

新建電廠通過(guò)對(duì)電廠前期4臺(tái)濕冷機(jī)組進(jìn)行技術(shù)革新，對(duì)機(jī)組各用水系統(tǒng)環(huán)節(jié)進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)更新改造，將前期濕冷機(jī)組節(jié)約下來(lái)的水資源應(yīng)用于新建空冷機(jī)組。

（1）從經(jīng)濟(jì)效益來(lái)看，電廠不但節(jié)省了新鮮地表水取水相關(guān)費(fèi)用，將水灰場(chǎng)改造成干灰場(chǎng)，通過(guò)對(duì)灰場(chǎng)的綜合利用增加了電廠的經(jīng)濟(jì)收益。

（2）從社會(huì)及環(huán)境效益來(lái)看，通過(guò)對(duì)水資源的節(jié)水保護(hù)，將水資源節(jié)省下來(lái)用于自身項(xiàng)目，減輕了污水直接排放對(duì)環(huán)境的污染，還能為企業(yè)節(jié)省一部分資金，對(duì)于電廠新建項(xiàng)目用水是一種新的嘗試。在水資源日益緊張的形勢(shì)下，水資源自身利用將是今后很多電廠企業(yè)的一種全新用水模式。

[1]安樂(lè).城市污水處理廠中水在燕山湖電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的可行性分析[J].電力技術(shù)，2011（7）：103―106.

[2]張惠娟，孫雙躍，羅寧，等.城市中水回用于電廠循環(huán)冷卻水的處理工藝及效益分析[J].北方環(huán)境，2011（6）：151―153.

[3]趙毅，王曉攀，付東.中水回用于電廠循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水的可行性分析[J].華北電力大學(xué)學(xué)報(bào)，2005（7）：89―94.

[4]葉曉燕，王菲鳳.城市中水回用環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益分析[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2006，31（8）：51―55.

[5]戴建強(qiáng)，鄭敏.城市中水回用于電廠循環(huán)冷卻水的處理技術(shù)實(shí)例[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2008，33（8）：108―111.

[6]李銳，何世德.城市中水在電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的應(yīng)用與展望[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2008，33（3）：152―155.

[7]耿艷樓，劉鵬校，史佩紅，等.中水回用[J].河北輕化工學(xué)院學(xué)報(bào)，1997，18（1）：71―75.

[8]Q/DG 1-S002-2009，火力發(fā)電廠水務(wù)管理設(shè)計(jì)導(dǎo)則[S].

[9]GB 50335-2002，污水再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].