文_曹麗紅 趙愛蓮 陳建敏 中國電力工程顧問集團(tuán)華東電力設(shè)計(jì)院有限公司

火力發(fā)電廠是工業(yè)用水大戶，其用水量和排水量十分巨大，其中火力發(fā)電廠循環(huán)冷卻水用水量和排污量占據(jù)了總用水量的80%~90%。為減少循環(huán)冷卻水直接外排對環(huán)境影響及水資源的浪費(fèi)，在缺水地區(qū)火力發(fā)電廠大多采用二次循環(huán)冷卻工藝，減少冷卻水的排放，且排放的冷卻水可回用于脫硫工藝、灰渣系統(tǒng)等系統(tǒng)。但對于燃機(jī)電廠來說，因沒有脫硫系統(tǒng)、除灰渣等系統(tǒng)，冷卻塔排水幾乎不能回用。對于位于海邊的電廠，冷卻塔排水可直接排入海域，但對于無法直接排入海域的冷卻塔排水，在目前比較難處理。

冷卻塔排水中主要污染物是溶解性總固體及氯離子，有機(jī)污染物含量低，若直接排入污水處理廠，對于以生物處理為主要方式的污水處理廠來說，會影響微生物的生長，影響污水處理廠的處理效率。目前有些燃機(jī)電廠由于冷卻塔排水沒有合適的排放途徑，只能進(jìn)行濃縮處理，把冷卻塔排水中的溶解性總固體制成結(jié)晶鹽。但該處理工藝一是增加電廠投資，二是目前對制成的結(jié)晶鹽是否可作為工業(yè)用鹽還沒有明確的結(jié)論，如經(jīng)檢測不符合工業(yè)用鹽的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)晶鹽將作為一般工業(yè)固廢處置。這種處置方式對電廠來講即增加投資又會產(chǎn)生二次污染物。

本文旨在通過分析燃機(jī)電廠冷卻塔補(bǔ)水工藝，調(diào)研燃機(jī)電廠原水及排水水質(zhì)，探討燃機(jī)電廠冷卻塔排水合理的排放方式。

1 冷卻塔補(bǔ)水工藝流程

一般燃機(jī)電廠中冷卻塔補(bǔ)水工藝流程是將原水（一般為地表水）輸送至電廠凈水處理系統(tǒng)經(jīng)絮凝沉淀后供冷卻塔系統(tǒng)補(bǔ)充用水。為控制進(jìn)入冷卻塔的冷卻水中微生物繁殖，防止冷卻設(shè)備的堵塞和腐蝕及結(jié)垢，需在水中添加殺菌劑和阻垢劑。冷卻水吸收凝汽器中排汽的熱量后，進(jìn)入冷卻塔中進(jìn)行冷卻，冷卻后的冷卻水重新進(jìn)入凝汽器工作，如此往復(fù)循環(huán)。吸收了凝汽器熱量的冷卻水在冷卻塔降溫時會因熱量產(chǎn)生蒸發(fā)損失，此外還伴隨有風(fēng)吹損失。因此需要補(bǔ)充冷卻水來彌補(bǔ)循環(huán)水的損失，此外冷卻水量減少也造成水中鹽分（即溶解性總固體）富集，冷卻塔系統(tǒng)產(chǎn)生結(jié)垢，因此需排放部分冷卻水以降低其中的鹽分。

2 冷卻塔排水中污染物變化情況

2.1 懸浮顆粒物

冷卻塔補(bǔ)水工藝中的凈水處理系統(tǒng)是在原水中加入絮凝劑，經(jīng)沉淀后去除水中懸浮物。根據(jù)《污水再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50335-2002），混凝沉淀一般對SS 去除率在40%～60%，因此原水經(jīng)凈水處理系統(tǒng)處理后，冷卻塔排水中的SS 相比原水大幅降低。

2.2 COD

凈水處理系統(tǒng)能夠有效去除水中的懸浮物，而原水中有機(jī)污染物主要以顆粒物的狀態(tài)存在，因此原水經(jīng)凈水處理系統(tǒng)后能夠去除大部分的有機(jī)污染物。根據(jù)《污水再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50335-2002），混凝沉淀對BOD 去除率在30%～50%，混凝沉淀對COD 的去除率在25%～35%。

冷卻塔系統(tǒng)是空氣與水相互接觸的過程，因此冷卻塔相當(dāng)于曝氣系統(tǒng)，水中有機(jī)污染物可與氧氣接觸，再加上水中微生物的作用，從而可被氧化掉。因此經(jīng)過冷卻塔系統(tǒng)，能夠再次去除水中部分有機(jī)污染物；此外，冷卻塔系統(tǒng)中加入殺菌劑進(jìn)行殺菌的過程也是去除有機(jī)污染物的過程。

經(jīng)過上述的工藝系統(tǒng)，原水經(jīng)凈水處理系統(tǒng)和冷卻塔系統(tǒng)后水中的COD 將大大降低，即使循環(huán)冷卻塔排水相比原水濃縮4 ～5 倍，冷卻塔排水中COD 也比原水要小。

2.3 氨氮

水中氨氮主要以游離氨（NH3）和銨根離子（NH4+）形式存在。水在冷卻塔的循環(huán)過程中，游離氨（NH3）可被吹脫掉；此外冷卻塔作為一個大的曝氣系統(tǒng)可氧化掉部分銨根離子（NH4+），因此冷卻塔排水中氨氮相比原水中要小。

2.4 總磷

絮凝沉淀處理工藝對于水中的總磷也有很好的去除效果，根據(jù)《污水再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50335-2002），混凝沉淀對總磷的去除率在40%～60%。

為防止冷卻塔結(jié)垢，循環(huán)水在進(jìn)入冷卻塔之前需添加阻垢劑，阻垢劑為大分子聚合物組成，主要成份含有環(huán)氧琥珀酸、HEDPA羥基亞乙基二膦酸及EDTMPS乙二胺四亞甲基膦酸納等，阻垢劑中一般含量。若電廠采用含磷的阻垢劑，可能增加冷卻塔排水中磷的含量。隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，目前阻垢劑向著無毒、無磷、可生物降解的方向發(fā)展。電廠采用無磷阻垢劑，冷卻塔排水中的磷含量相比原水將有所降低。

2.5 溶解性總固體

冷卻塔補(bǔ)水工藝中的凈水處理系統(tǒng)的絮凝劑經(jīng)沉淀能去除水中的懸浮物、有機(jī)物、總磷等污染物，但對于水中的溶解性固體無法去除，因此在冷卻水在塔內(nèi)經(jīng)過一定倍率的濃縮后需排放部分冷卻水，補(bǔ)充新鮮的冷卻水。冷卻塔排水與原水相比，溶解性固體的排放濃度與濃縮倍率有關(guān)。

綜上所屬，原水經(jīng)凈水系統(tǒng)和冷卻塔系統(tǒng)后，除溶解性總固體增加外，排水中的有機(jī)污染物（COD、氨氮和總磷等）以及以顆粒狀態(tài)存在的物質(zhì)并不會因?yàn)槔鋮s塔的濃縮倍率而成倍的增加，實(shí)際上將比原水中污染物要小，此外在這個過程中將會加入次氯酸鈉殺菌，因此水中余氯會有額外增加，其他沒有額外的污染物加入（阻垢劑為無磷型）。

本文調(diào)研了上海某燃機(jī)電廠冷卻塔排水和原水水質(zhì)（見表1），主要污染物對比結(jié)果見圖1。

表1 電廠冷卻塔排水和原水水質(zhì)檢測結(jié)果（單位：mg/L,pH值除外）

圖1 電廠冷卻塔排水和原水主要污染物對比圖

由表1 可見，2017 年3月和6 月的采樣分析中，原水經(jīng)過廠內(nèi)凈水處理系統(tǒng)處理，再經(jīng)冷卻塔系統(tǒng)排出的濃水中懸浮物、COD 和氨氮相比原水不會增加，反而有所減少，但溶解性總固體及氯離子等鹽類物質(zhì)濃度會增加。

3 燃機(jī)電廠冷卻塔排水處置方式探討

3.1 排放方式一

若進(jìn)入凈水處理系統(tǒng)的僅是原水，沒有后續(xù)工藝中的產(chǎn)生的回用水進(jìn)入原水系統(tǒng)，且電廠采用環(huán)保無磷的阻垢劑，排水中溶解性總固體及氯離子滿足排放標(biāo)準(zhǔn)要求，受納水體屬于非敏感水域，且不屬于灌溉功能的水體，冷卻塔排水可作為清下水直接排入水體。

國標(biāo)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）中未對排水中的總磷、溶解性總固體及氯離子指標(biāo)做出規(guī)定，但目前一些地方廢水排放標(biāo)準(zhǔn)中對總磷、溶解性總固體及氯離子有相應(yīng)的限制要求。針對地標(biāo)中有溶解性總固體及氯離子排放限制要求的，電廠可通過控制冷卻塔系統(tǒng)的能縮倍率使得排水中的溶解性總固體及氯離子滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3.2 排放方式二

若進(jìn)入凈水處理系統(tǒng)的僅是原水，沒有后續(xù)工藝中的產(chǎn)生的回用水進(jìn)入原水系統(tǒng)，電廠采用有磷的阻垢劑，排水中溶解性總固體、氯離子滿足排放標(biāo)準(zhǔn)要求，總磷經(jīng)檢測低于原水中總磷的含量，周邊水域?qū)儆诜敲舾兴颍也粚儆诠喔裙δ艿乃w，冷卻塔排水也可直接排入水體。

3.3 排放方式三

若進(jìn)入凈水處理系統(tǒng)的除原水外，后續(xù)工藝中產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水也進(jìn)入原水系統(tǒng)作為回用水，那么冷卻塔系統(tǒng)的排水不能保證除溶解性總固體及氯離子等其他污染物濃度降低，排水不能定義為清下水，因此建議在水質(zhì)滿足納管標(biāo)準(zhǔn)的情況下排入市政污水管網(wǎng)。

4 結(jié)論及建議

本文通過對燃機(jī)電廠冷卻塔補(bǔ)水工藝的研究，分析了原水及冷卻塔排水主要污染物的變化情況。通過調(diào)研已運(yùn)行燃機(jī)電廠原水及排水水質(zhì)情況，提出了適合燃機(jī)電廠冷卻塔排水的排放方式。

燃機(jī)電廠冷卻塔排水中污染物較少，若冷卻塔排水中沒有增加新的污染物，可作為清下水。電廠可根據(jù)受納水體的保護(hù)程度及利用條件選擇合理的冷卻塔排水處理途徑，以減少電廠資源消耗及二次污染的產(chǎn)生。