王洋(國家能源集團(tuán)神華國能哈密電廠，新疆 哈密 839000)

0 引言

我國地廣遼闊，人口眾多，人均資源占比較少，屬于資源短缺型國家，為確保我國社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，我國倡導(dǎo)節(jié)約能源，尤其是節(jié)約用水。我國水資源相對短缺，并且在水資源利用方面存在浪費(fèi)的現(xiàn)象，用水效率較為粗放，導(dǎo)致污水增多，加劇了水資源的短缺。隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們?nèi)粘Ｓ秒姾推髽I(yè)生產(chǎn)用電量逐年增多，目前火電仍然是我國主要的發(fā)電方式，該方式的電源輸出十分穩(wěn)定，技術(shù)成熟。但是該發(fā)電方式會消耗大量的水資源，例如：化學(xué)廢水、生活污水等，隨著國家對于水費(fèi)和電費(fèi)價格的調(diào)整，使得電廠用水成本大幅提升，利潤有所下降。為了社會可持續(xù)發(fā)展，許多火電廠都會制定廢水回收利用方案，最大程度的降低水資源的浪費(fèi)，同時降低生產(chǎn)成本，提升企業(yè)利潤。

1 火電廠廢水來源和特點(diǎn)

火電廠發(fā)電過程是通過利用煤等可燃物作為燃料，加熱水后形成蒸汽，再借助蒸汽壓力推動汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，然后汽輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生電能。火電廠是一個龐大且復(fù)雜的工廠，生產(chǎn)設(shè)備主要包括鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)，這些設(shè)備在工作過程中會產(chǎn)生大量的熱，為了降低設(shè)備的溫度，個別設(shè)備會配備冷卻系統(tǒng)，由于冷卻系統(tǒng)需要大量的水，從而產(chǎn)生大量的生產(chǎn)污水?；痣姀S在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生工業(yè)廢水、生活污水以及沖灰廢水。

其中，工業(yè)廢水又可細(xì)分為儀器設(shè)備冷卻用水、鍋爐廢水、化學(xué)處理產(chǎn)生的廢水以及輸煤過程產(chǎn)生的廢水等等?；痣姀S生產(chǎn)過程中廢水的種類較多，不同環(huán)節(jié)產(chǎn)生的污染物種類和含量也相差甚大，例如化學(xué)處理產(chǎn)生的廢水中會有pH值、鹽類以及重金屬等。工業(yè)廢水中最為常見的污染物有硫化物、油以及有機(jī)物。如果不對生產(chǎn)廢水進(jìn)行處理就排放，將會造成水資源的浪費(fèi)，嚴(yán)重破壞環(huán)境，影響生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

再者，火電放電會燃燒大量的可燃物，生成大量的灰塵，灰塵若不處理會對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，為此火電廠一般都會對灰塵用水沖洗后，將灰塵中的有害物質(zhì)吸附或溶于水中，才可排放。另外，火電廠一般會對爐渣進(jìn)行沖洗，除塵器也會進(jìn)行定期的沖洗，該部分會消耗大量的水資源，約占總耗水量的一半左右。該部分的廢水成分相對簡單，主要由鹽、懸浮物以及氟等物質(zhì)構(gòu)成。沖灰水處理不達(dá)標(biāo)將會導(dǎo)致水體污染，影響水體中的生物正常生活，打破水中的生態(tài)鏈，破壞環(huán)境，嚴(yán)重的將會造成水中動植物死亡。

此外，生活用水也是火電廠的廢水中的一部分，占比最小，該部分污水的產(chǎn)生主要與人的生活習(xí)慣相關(guān)，該類廢水容易滋生微生物，使水體有機(jī)物濃度增高，富營養(yǎng)化，需要及時處理，以防產(chǎn)生病毒細(xì)菌，危害人類的健康。

2 火電廠廢水處理中存在的問題

2.1 脫硫廢水處理中存在的問題

脫硫廢水處理作為火電廠最重要的廢水處理環(huán)節(jié)，脫硫廢水處理系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)出力不足、進(jìn)水含量超出設(shè)計(jì)值以及加藥系統(tǒng)存在的缺陷等。其中，導(dǎo)致出力不足的原因是煙氣超凈排放改造后，入口煙溫降低，導(dǎo)致吸收塔蒸發(fā)水量降低，而火電廠未對脫硫吸收塔進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，導(dǎo)致補(bǔ)充水水量仍然保持原設(shè)置值，無形中增大了脫硫吸收塔排水水量，脫硫廢水量超過原有脫硫廢水處理系統(tǒng)出力。

其次，進(jìn)水含固量超過設(shè)計(jì)值作為比較典型的案例，因?yàn)槊摿蛳到y(tǒng)的設(shè)計(jì)和零部件選型不匹配，出現(xiàn)廢水旋流效果差，進(jìn)水量超出設(shè)計(jì)值等問題，進(jìn)而會導(dǎo)致脫硫廢水處理系統(tǒng)出現(xiàn)連接管道堵塞、攪拌機(jī)燒毀以及污泥壓濾系統(tǒng)運(yùn)行超負(fù)荷等現(xiàn)象，不僅影響脫硫系統(tǒng)的正常使用，還會產(chǎn)生更多的廢水。

再者，部分電廠脫硫廢水中不僅有酸性物質(zhì)，還有大量的氟離子，但是加藥系統(tǒng)只加入了NaOH溶液，只能將廢水中的pH值調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，對于氟離子卻無能為力，導(dǎo)致火電廠廢水的氟離子超標(biāo)。另外，部分火電廠中石灰加藥系統(tǒng)設(shè)計(jì)為氣壓流化和機(jī)械振打的出料方式，在實(shí)際的生存應(yīng)用過程中，存在計(jì)量不準(zhǔn)確和出料困難的現(xiàn)象。而且，加藥系統(tǒng)長期使用會造成設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，降低了設(shè)備的投料精度，投料不足，將直接影響反應(yīng)速率。

2.2 循環(huán)水系統(tǒng)中的問題

目前國內(nèi)的火電廠的循環(huán)水系統(tǒng)的水源多是中水和地表水，對于水的處理往往采用石灰混凝澄清工藝，將水中的懸浮物、有機(jī)物以及硬物等進(jìn)行濾除。其中，濕冷火電廠中多配備了冷卻塔，并且選取循環(huán)水的水源也多是中水，但是受限于城市的中水處理系統(tǒng)設(shè)施情況，導(dǎo)致循環(huán)水濃縮倍率低，排污量大的現(xiàn)象。另外，部分企業(yè)的設(shè)備維護(hù)不及時，導(dǎo)致設(shè)備腐蝕老化嚴(yán)重，影響循環(huán)水系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。此外，為響應(yīng)國家號召，一些電廠企業(yè)已開展循環(huán)水排污水深度處理回用工作，但是在實(shí)施過程中，存在反滲透膜污堵、系統(tǒng)回收率低以及過濾器壓差上升速度快等問題，制約著企業(yè)的發(fā)展。

2.3 其他廢水處理系統(tǒng)中的問題

除了脫硫廢水系統(tǒng)和循環(huán)水系統(tǒng)外，生活污水處理系統(tǒng)也是廢水處理系統(tǒng)的重要組成部分，該系統(tǒng)處理廢水的方式多是曝氣生物濾池和地埋式接觸氧化工藝。該系統(tǒng)存在的問題有地埋式設(shè)備不易維修保養(yǎng)，設(shè)備老化嚴(yán)重，設(shè)備故障頻發(fā)，使得設(shè)備運(yùn)行狀況不良，另外，生活污水中混入了雨水、工業(yè)水等，導(dǎo)致生活污水處理系統(tǒng)中有機(jī)物含量降低，降低了微生物活性，導(dǎo)致污水處理效果不佳。此外，個別企業(yè)的生活污水直接外排，極大的浪費(fèi)了水資源。

3 火電廠廢水處理與分質(zhì)分量梯級利用探究

3.1 火電廠廢水處理與分質(zhì)分量梯級利用原則

3.1.1 高品質(zhì)排水直接回收利用

在火電廠中有部分系統(tǒng)中的水經(jīng)過使用后，其水質(zhì)沒有發(fā)生大的變化，可以通過回收或循環(huán)系統(tǒng)再次利用。通過對高品質(zhì)排水回收以減少排水量，減少水資源的浪費(fèi)，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。

3.1.2 中品質(zhì)排水處理和循環(huán)利用

在火電廠中有部分系統(tǒng)中的重品質(zhì)排水經(jīng)處理后仍然可以重復(fù)利用，例如含煤廢水、預(yù)處理泥水以及生活污水等。其中，含煤廢水經(jīng)處理合格后，可以輸送至工業(yè)廢水處理站回收利用，而預(yù)處理泥水經(jīng)處理后，可以輸送至中水調(diào)節(jié)水進(jìn)一步處理后回收利用。對于生活污水的處理可以通過改造生活污水處理站，恢復(fù)生化功能，處理后的水質(zhì)可以達(dá)到中水水質(zhì)水平，可以作為工廠用水，減少水資源浪費(fèi)。

3.1.3 低品質(zhì)排水經(jīng)收集后用作脫硫補(bǔ)充水

低品質(zhì)排水主要是高含鹽量廢水，包括循環(huán)水排污水和反滲透濃排水，這類廢水經(jīng)收集后可以用于脫硫補(bǔ)充水，減少電廠污水排放。同時，對濃縮設(shè)備進(jìn)行改造升級，提升濃縮效率，從而將工廠的可以回收利用污水全部回收，對于無法利用的廢水統(tǒng)一集中在復(fù)用水池，用于脫硫補(bǔ)充水。從而實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢水梯級減量利用。

3.2 火電廠廢水處理與分質(zhì)分量梯級利用措施

3.2.1 脫硫廢水處理

火電廠發(fā)電過程中會燃燒大量的可燃物，產(chǎn)生大量的有毒有害物質(zhì)，通過煙氣脫硫系統(tǒng)，將廢氣中的硫化物溶于水中，從而形成脫硫廢水，該廢水中主要包含pH、重金屬、鹽類以及COD等?；痣姀S中最常用的脫硫工藝是石灰石脫硫，一般要求pH值在5.0～5.5左右，而重金屬所形成的氫氧化物沉淀效果最佳的狀態(tài)是pH值為8.5左右。因此，脫硫廢水中會先投入過量的消石灰，進(jìn)行酸堿中和反應(yīng)，直至pH值為8.5左右，從而除去廢水中的重金屬。盡管該方式能夠清除大部分的重金屬，但是一些重金屬會與廢水中的一些物質(zhì)形成穩(wěn)定的水溶物質(zhì)，需要在根據(jù)重金屬的特性添加藥劑，進(jìn)而形成穩(wěn)定的沉淀物，將廢水中重金屬清除。經(jīng)過一系列的反應(yīng)后，廢水中會有較多的懸浮物，通過在廢水中投放絮凝劑，在電中和、網(wǎng)捕等綜合作用下，會凝聚核心，并自然沉降下來，起到懸浮物分離的目的。

3.2.2 轉(zhuǎn)機(jī)冷卻排水處理

轉(zhuǎn)機(jī)作為電廠用水量最大的設(shè)備，其產(chǎn)生的廢水占電廠廢水總量的85%左右，并且該環(huán)節(jié)產(chǎn)生的污染物多是油類和懸浮物，處理方式為投入破乳劑處理廢水中的乳化油，再通過氣浮除去油類和懸浮物。處理后的水可以用于脫硫島工藝用水、凝汽器冷卻水以及鍋爐補(bǔ)給水。

3.2.3 預(yù)處理站排泥水處理

預(yù)處理站排泥水中懸浮物含量較高，可以先統(tǒng)一收集到污泥緩沖池，再通過泵將污水送入帶式濃縮脫水一體機(jī)，再加入脫水試劑，將懸浮物沉淀，以泥渣的形式除去，濾液可返回澄清池。

3.2.4 非經(jīng)常性廢水處理系統(tǒng)

由于非經(jīng)常性廢水單次的排水量十分龐大，且排水頻次極低，往往每年進(jìn)行一次，廢水中的物質(zhì)主要包含pH值、COD和SS，與脫硫廢水水質(zhì)較為相似，可以輸送至貯存池進(jìn)行貯存緩沖，然后在將其與脫硫廢水混合，統(tǒng)一按照脫硫廢水處理方式進(jìn)行處理。

3.2.5 含油廢水處理

火電廠中的柴油儲罐區(qū)、地面沖洗和燃油泵房會產(chǎn)生含油廢水，廢水中包含油類和懸浮物，對于含油廢水的處理就是先進(jìn)行重力分離，然后使用氣浮機(jī)將廢水中的油類和懸浮物懸浮在水面上，經(jīng)刮渣機(jī)將雜質(zhì)和污染物刮除。處理后的廢水可以回收至脫硫島，進(jìn)而循環(huán)利用。

3.2.6 生活污水處理

首先火電廠應(yīng)對自身生活污水的水質(zhì)和水量進(jìn)行分析，制定出一套符合火電廠自身特點(diǎn)的生活污水處理工藝。生活污水需要先通過管網(wǎng)將污水收集到一起，輸送至溢流井，然后通過清污機(jī)廢水輸送至調(diào)節(jié)池，再然后廢水進(jìn)入組合式污水處理設(shè)施，依次經(jīng)初沉池、生物接觸氧化池、二沉池和消毒池處理后，便可以用于地面沖洗和綠化。

4 結(jié)語

火電廠實(shí)施分質(zhì)分量梯級利用，對場內(nèi)設(shè)施進(jìn)行改造升級，基本上可以達(dá)到無廢水排除，大幅減少水資源的浪費(fèi)。其中，脫硫廢水可以用于沖灰、轉(zhuǎn)機(jī)冷卻水，經(jīng)處理后可用于循環(huán)水。含油廢水經(jīng)吸附過濾后可用于脫硫島補(bǔ)水，此外，預(yù)處理的排泥水也可以通過加藥處理后，將濾液返回澄清池，生活廢水經(jīng)處理后亦可用于地面沖洗和綠化用水。通過一系列的廢水處理工藝，能夠?qū)⒒痣姀S的用水量大幅降低，減少水資源的浪費(fèi)，減輕環(huán)境污染，進(jìn)而降低企業(yè)運(yùn)營成本，提升市場競爭力。