秦慶攀
(國(guó)家能源集團(tuán)陽(yáng)宗海發(fā)電有限公司,云南 昆明 650000)
根據(jù)每個(gè)電廠的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求和相關(guān)規(guī)定要求,電廠的排放類型可以分為三類:(1)電廠的建設(shè)年代較久,按照當(dāng)時(shí)環(huán)保部門的規(guī)定,設(shè)計(jì)預(yù)留相應(yīng)的廢水排放口,允許排放相應(yīng)指標(biāo)的廢水,并按規(guī)定收取費(fèi)用;(2)最近幾年建成投入使用的電廠,在對(duì)此類電廠建設(shè)施工時(shí),依照廢水排放的要求進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì),不允許設(shè)計(jì)預(yù)留廢水排放口,僅預(yù)設(shè)一個(gè)用于排放雨水的口。(3)電廠通過(guò)繳納相應(yīng)的費(fèi)用,把產(chǎn)生的廢水等統(tǒng)一排放至廢水處理站或者污水處理廠等。其中,第一類電廠由于建設(shè)年代較早,在設(shè)計(jì)時(shí)均設(shè)置了相應(yīng)的排污口,因歷史遺留問題的影響,導(dǎo)致水務(wù)工作管理難度較大,存在一系列問題待解決,如取、排水量大,雨污混排等;第二類電廠是依照相關(guān)排放規(guī)定規(guī)劃設(shè)計(jì)的火電廠,此類型電廠的建設(shè)年代和投入運(yùn)行年代多是在2005 年后,雖然在建設(shè)規(guī)劃此種類型電廠時(shí),完全是按照政府的規(guī)定要求完成建設(shè)工作,但因各種因素的影響,如節(jié)水技術(shù)、設(shè)備、工藝類型等,普遍存在利用雨水等排水系統(tǒng)排放廢水的問題;第三類的火電廠是通過(guò)向相關(guān)部門或者單位定期繳納污水處理費(fèi)用,將產(chǎn)生的廢水直接向城市污水處理系統(tǒng)排放,總之,火電企業(yè)的機(jī)組設(shè)備在節(jié)水和廢水處理過(guò)程中還存在許多待解決問題。
最近十年以來(lái),在對(duì)新型火電廠建設(shè)時(shí),在各個(gè)環(huán)節(jié)(如設(shè)計(jì)、規(guī)劃、運(yùn)行等)均考慮了節(jié)水問題,并且成效非常顯著,但以前投資建設(shè)的火電廠,由于當(dāng)時(shí)技術(shù)、工藝各方面的局限,想對(duì)廠區(qū)內(nèi)的廢水處理系統(tǒng)和節(jié)水處理系統(tǒng)進(jìn)行改造,將面臨改造投資資金大、改造難度大等一系列待解決的問題。這些建設(shè)在改革開放初期的火電廠,在設(shè)計(jì)時(shí),由于各種因素的影響,未將節(jié)水問題考慮在內(nèi),使用的技術(shù)相對(duì)較為落后,且使用的節(jié)水設(shè)備非常少,無(wú)法滿足實(shí)際所需?;痣娖髽I(yè)在改造時(shí),大部分是采取對(duì)原有設(shè)備更換,擴(kuò)建原廠房規(guī)模的方式進(jìn)行改造,導(dǎo)致企業(yè)普遍面臨改造投資費(fèi)用高的問題,火電企業(yè)將承擔(dān)大額改造費(fèi)用;同時(shí),一些火電廠由于建設(shè)年代較早,廠區(qū)建設(shè)資料基本是紙質(zhì)文件,基建資料存在嚴(yán)重缺失,導(dǎo)致改造工作難上加難;另外,一些舊電廠在對(duì)水系統(tǒng)管道進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),基本都是在地下鋪設(shè)管道,由于水系統(tǒng)管道長(zhǎng)年埋設(shè)于地下,維管難度大,普遍存在管道腐蝕和水源滲漏問題;這些建設(shè)年代較早的電廠,排污方式多為雨污混排,在改造時(shí)需將雨水系統(tǒng)的可用性考慮在內(nèi),因此,不難看出,改造老舊火電廠的難度非常大,且對(duì)資金的需求量非常大。
通常,脫硫廢水、化學(xué)再生廢水等高含鹽廢水是火電企業(yè)最難處理的廢水。因?yàn)檫@種類型的廢水無(wú)法進(jìn)行循環(huán)利用,因此,多數(shù)火電企業(yè)為了達(dá)到國(guó)家規(guī)定的節(jié)水和環(huán)保要求,逐步在建設(shè)廢水零排放項(xiàng)目。事實(shí)上,早在上世紀(jì)末就有相關(guān)人員提出了電力行業(yè)廢水零排放理念,但在國(guó)內(nèi)火電機(jī)組投入運(yùn)行后,火電企業(yè)實(shí)現(xiàn)真正零排放的項(xiàng)目屈指可數(shù),出現(xiàn)這種問題,多數(shù)因?yàn)榱闩欧偶夹g(shù)和后期運(yùn)維管理費(fèi)用高、要求高。早在2009 年時(shí),我國(guó)就有一個(gè)火電廠廢水零排放項(xiàng)目正式投入運(yùn)行,當(dāng)時(shí)終端系統(tǒng)每小時(shí)處理的廢水量、脫硫廢水量、其他廢水量分別為22m3、18m3、4m3,這個(gè)項(xiàng)目投資成本為9000 萬(wàn)元,處理噸水的成本是100~150 元。最近幾年來(lái),一些火電企業(yè)也在陸續(xù)應(yīng)用高含鹽廢水的終端處理技術(shù),但其投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用均非常高。
目前,火電企業(yè)在處理終端廢水時(shí),是通過(guò)對(duì)廢水中的鹽類物質(zhì)與水進(jìn)行分離,將分離處理后的水循環(huán)進(jìn)行利用,對(duì)鹽類物質(zhì)處理的方式有兩種,一種是將分離出來(lái)質(zhì)量合格的鹽類物質(zhì),加工成工業(yè)鹽,并銷往市場(chǎng);二是分離出來(lái)的鹽與灰渣混合在一起使用。但由于分離處理的鹽質(zhì)量不好、產(chǎn)量較低,在市場(chǎng)上無(wú)固定銷售路徑,導(dǎo)致分離出來(lái)的鹽滯銷;而將鹽與灰渣混合使用的方式也存在弊端,如轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn),從水中將固體廢棄物向灰渣中轉(zhuǎn)移的風(fēng)險(xiǎn),且會(huì)對(duì)灰渣的利用造成影響?,F(xiàn)階段,火電企業(yè)在處理此部分鹽類物質(zhì)時(shí),沒有非??尚械拇胧?,當(dāng)前,我國(guó)對(duì)此類型的鹽也沒有明確政策規(guī)定,隨著生態(tài)環(huán)境的惡化,國(guó)家加大了環(huán)保治理力度,要求引進(jìn)一系列先進(jìn)技術(shù)和方法處理此部分產(chǎn)生的鹽。
優(yōu)化水資源,是采取相應(yīng)的措施對(duì)火電廠在運(yùn)行中產(chǎn)生的一系列廢水和水量進(jìn)行優(yōu)化,以使廢水回收率、復(fù)用水率得到提高,降低使用新鮮水資源的量。各火電企業(yè)應(yīng)重視此項(xiàng)工作,積極采取可行的措施,優(yōu)化水資源,提高水的利用率,根據(jù)不同類型的機(jī)組,制定相應(yīng)的措施。循環(huán)冷卻設(shè)備機(jī)組主要的作用是減少循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)、排水量,并對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)排污水等進(jìn)行利用;直流冷卻設(shè)備機(jī)組的作用是對(duì)各系統(tǒng)排水、回用水源進(jìn)行科學(xué)選擇;空冷機(jī)組在節(jié)水效益上比濕冷機(jī)組更好,因此,火電企業(yè)應(yīng)科學(xué)合理對(duì)空冷技術(shù)進(jìn)行選擇和利用,盡量避免不合理的用水量。
由于火電廠在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的廢水類型較多,系統(tǒng)龐大,為更好優(yōu)化利用水資源,需在廠區(qū)做好用戶水質(zhì)分析和水平衡的前提下,了解掌握用戶的取排水量、進(jìn)排水質(zhì),科學(xué)對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃,并選擇可行的處理工藝,從而使新鮮水的取用量得到降低,顯著提高復(fù)用水率,降低排放的廢水量。因此,相關(guān)部門應(yīng)積極組織水務(wù)管理排查等工作,對(duì)各廠區(qū)水資源取用及廢水處理設(shè)備現(xiàn)狀進(jìn)行走訪調(diào)查,火電廠應(yīng)根據(jù)規(guī)定進(jìn)行水平衡測(cè)試,及時(shí)獲取水質(zhì)基礎(chǔ)資料和用水量等信息。
火電企業(yè)在對(duì)廢水處理時(shí),應(yīng)遵循以下廢水處理原則,即清污分離、雨污分離、分類處理、分質(zhì)回用原則,以下為火電廠廢水處理系統(tǒng)改造:
(1)在循環(huán)水系統(tǒng)方面,可以對(duì)濃縮倍率進(jìn)行提高,以降低循環(huán)水排污量,并采取可行的方式處理排污水,將其進(jìn)行回收利用,科學(xué)地用在脫硫、自身、化學(xué)補(bǔ)給水系統(tǒng)中。
(2)在對(duì)離子交換樹脂再生技術(shù)使用時(shí),應(yīng)采取統(tǒng)一回收、單獨(dú)處理的方式,對(duì)再生和置換階段產(chǎn)生的酸堿廢水進(jìn)行處理,但如果廢水是通過(guò)化學(xué)水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的,應(yīng)根據(jù)水質(zhì)特點(diǎn),科學(xué)進(jìn)行回收利用。
(3)在生活用水方面,可以在對(duì)龍頭和潔具進(jìn)行選擇安裝時(shí),盡量選用節(jié)水型器具,減少生活廢水量,分類收集和處理生活費(fèi)用,將其用于特定場(chǎng)所。
(4)在處理灰渣廢水方面,首先采取閉式自循環(huán)對(duì)灰渣廢水進(jìn)行處理,然后使用循環(huán)水、排污水等水源作為補(bǔ)給水,另外對(duì)灰場(chǎng)回水的利用要加大研究力度。
(5)針對(duì)含煤的廢水,對(duì)含煤廢水進(jìn)行閉式自循環(huán),然后結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)和設(shè)備,將過(guò)濾系統(tǒng)設(shè)置在煤場(chǎng),處理煤場(chǎng)雨季產(chǎn)生的廢水。
(6)濕法脫硫系統(tǒng)補(bǔ)給水應(yīng)選擇復(fù)用水,而針對(duì)脫硫廢水,應(yīng)采取相應(yīng)的技術(shù)進(jìn)行處理,禁止將其直接外排。
(7)對(duì)于鍋爐酸洗廢液,應(yīng)安排專業(yè)的單位負(fù)責(zé)外運(yùn)和處理工作,禁止將其流入電廠廢水處理系統(tǒng)。
在火電企業(yè)廢水處理中,脫硫廢水、高濃縮倍率的循環(huán)水排污水、化學(xué)再生廢水、反滲透濃排水等是非常難處理的廢水,此類型廢水具備高含鹽量、循環(huán)利用難度大等特點(diǎn),其中,脫硫廢水中還含有大量懸浮物和COD。因此,電廠應(yīng)統(tǒng)一收集這些廢水,并結(jié)合水質(zhì)和水量情況合理選擇廢水終端處理技術(shù)。
由于電廠在發(fā)電時(shí)產(chǎn)生的各類廢水各不相同,因此在對(duì)終端處理技術(shù)進(jìn)行選擇使用時(shí),應(yīng)將廢水的水量特征等因素考慮在內(nèi),若需要處理的廢水量較大,為使處理費(fèi)用和效率得到提升,應(yīng)對(duì)廢水進(jìn)行減量處理;若需要處理的廢水鹽濃度較大,處理的廢水量不多,則可以直接使用終端處理系統(tǒng)處理廢水。
目前,減量處理廢水是膜濃縮處理技術(shù)的核心。反、正、電滲透膜技術(shù)等都是膜濃縮處理技術(shù)的一種方式。反滲透膜技術(shù)是一種新型分離技術(shù),發(fā)展于上世紀(jì)60 年代,目前得到較為廣泛的應(yīng)用。反滲透膜技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是高凈化效率、低成本、適應(yīng)能力強(qiáng),多被應(yīng)用在海水、苦咸水淡化純水、工業(yè)或生活廢水處理等行業(yè);隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,相關(guān)人員還研發(fā)出了處理高鹽含量脫硫廢水的技術(shù),像SWRO 技術(shù)(海水反滲透膜技術(shù))和(DTRO 技術(shù))碟管式反滲透膜技術(shù)等均屬于反滲透膜技術(shù)。其中SWRO 技術(shù)可以對(duì)鹽含量超過(guò)30000mg/L 的廢水進(jìn)行處理,回收率高達(dá)40%~45%,通過(guò)對(duì)脫硫廢水進(jìn)行軟化處理,可以大幅提升它的回收率,通常設(shè)計(jì)為50%左右;碟管式膜片膜柱是DTRO 技術(shù)的核心技術(shù),可以將反滲透膜片和水力導(dǎo)流盤重疊放置在一起,然后使用端板和中心拉桿加以固定,放在耐壓套管內(nèi),構(gòu)成膜柱,此技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是有效防止物理堵塞、濃縮倍數(shù)高、不易發(fā)生結(jié)垢污染等。
離子交換膜是電滲析濃縮技術(shù)的核心技術(shù),它在直流電場(chǎng)的影響下可以透過(guò)性地對(duì)溶液中的陰陽(yáng)離子進(jìn)行選擇,即陰膜透過(guò)陰離子,陽(yáng)膜透過(guò)陽(yáng)離子;通過(guò)交替排布的方式完成陰陽(yáng)離子膜的布設(shè)工作,構(gòu)成濃淡室,脫鹽和濃縮物料。自動(dòng)控制頻繁倒極電滲析技術(shù)(EDR)是在電滲析技術(shù)的基礎(chǔ)上研發(fā)而來(lái),通過(guò)對(duì)正負(fù)電極極性進(jìn)行利用,對(duì)離子交換膜自動(dòng)清洗,并完成電極表面相互倒換工作,形成污垢,從而保障離子交換膜穩(wěn)定安全運(yùn)行。EDR 技術(shù)在運(yùn)行管理方面具備方便快捷的優(yōu)點(diǎn),可以使原水利用率達(dá)到80%,原水回收率達(dá)45%~70%,一般電滲析技術(shù)的脫鹽率在45%~90%,所以它多用于水的初級(jí)脫鹽。
廢水終端處理技術(shù)有兩種形式,即蒸發(fā)法和煙道處理法。
蒸發(fā)技術(shù)的工作原理是自然蒸發(fā)廢水或通過(guò)人工加熱廢水的方式,使廢水蒸發(fā)為水蒸氣,固體物質(zhì)將留在殘液中,在濃縮倍數(shù)不斷提高的基礎(chǔ)上,形成晶體并析出。蒸發(fā)技術(shù)所用的加熱方式有蒸發(fā)塘、多效蒸發(fā)技術(shù)、機(jī)械蒸汽再壓縮技術(shù)等。一般業(yè)內(nèi)在廢水處理終端,多效蒸發(fā)和機(jī)械蒸汽再壓縮技術(shù)是廣泛推廣使用的技術(shù)。
多效蒸發(fā)技術(shù),它有兩種多效蒸發(fā)方式(低溫和高溫),是在單效蒸發(fā)技術(shù)基礎(chǔ)上研發(fā)的,低溫多效蒸發(fā)技術(shù)要求蒸發(fā)鹽水的溫度不得超過(guò)70℃,它是將垂直管與膜蒸發(fā)器串聯(lián)在一起,分為多個(gè)效組,一般是通過(guò)使用適量的蒸汽,多次進(jìn)行蒸發(fā)和冷凝,獲取多倍加熱蒸汽量的過(guò)程。它具備低操作溫度、高熱效、低動(dòng)力消耗等優(yōu)點(diǎn),可以充分利用電廠低溫廢熱(50~70℃);但此技術(shù)系統(tǒng)較為復(fù)雜、設(shè)備體積大、投資成分高昂。
通過(guò)對(duì)火力發(fā)電廠廢水排放情況進(jìn)行研究調(diào)查發(fā)現(xiàn),高溫?zé)煹勒舭l(fā)技術(shù)和預(yù)處理+蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)在業(yè)內(nèi)得到廣泛推廣和應(yīng)用,因此,可以結(jié)合實(shí)際情況合理對(duì)廢水處理技術(shù)進(jìn)行選擇。
隨著我國(guó)生態(tài)環(huán)境日益惡化,可用再生資源減少,國(guó)家先后出臺(tái)了一系列措施,以降低對(duì)環(huán)境的污染,而火電企業(yè)在生產(chǎn)電能過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生大量廢水,為降低廢水對(duì)環(huán)境的污染,火電企業(yè)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行改造,科學(xué)選擇廢水處理技術(shù)和設(shè)備,從而實(shí)現(xiàn)廢水零排放目的,促進(jìn)火電企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。