文章分析了火電廠廢水的特點，提出了火電廠廢水新的分類方法(如將廢水分成無需脫鹽處理、需要脫鹽處理、可循環(huán)使用和不能回用等4類)；分析了火電廠各類廢水的回用現(xiàn)狀；討論了廢水的回用方式(如低含鹽量、高含鹽量廢水的回用和其他廢水的回用)；指出了廢水綜合利用的技術(shù)要點，特別強調(diào)了廢水綜合利用的關(guān)鍵是在提高灰水比和循環(huán)水濃縮倍率的基礎(chǔ)上使高含鹽量的廢水量與沖灰系統(tǒng)的補水量相匹配。
關(guān)鍵詞：電廠污水處理,火電廠廢水處理,廢水回用,水資源
火電廠的節(jié)水途徑包括采用空冷技術(shù)、提高循環(huán)水濃縮倍率、開展廢水回用等。其中，空冷具有耗水量少的優(yōu)點，但熱效率低，只能用于北方嚴(yán)重缺水的地區(qū)。廢水回用是火電廠節(jié)水減排的重要途徑，通過廢水回用，可以替代火電廠30％ 以上的新鮮水，節(jié)水潛力巨大；同時又可以減少電廠的廢水外排量，減輕對環(huán)境的污染。因此，對廢水綜合利用，實現(xiàn)廢水資源化，已成為火電廠實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。
1 火電廠廢水的特點和分類
1．1 廢水的特點
與化工、造紙等工業(yè)廢水相比，火電廠的廢水有以下特點：
(1)廢水的種類很多，水質(zhì)水量差異很大。電廠主要的廢水包括循環(huán)水排污水、灰渣廢水、工業(yè)冷卻水排水、機組雜排水、含煤廢水、油庫沖洗水、化學(xué)水處理工藝廢水、生活污水等。
(2)廢水中的污染成分以無機物為主。在生產(chǎn)過程中進入水體的有機污染物主要是油，其他有機成分很少。
(3)間斷性排水較多。
表1為火電廠幾種主要廢水的特點分析。
| 表1 火電廠廢水的特點分析 |
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1．2 廢水的分類
對廢水進行合理的分類是廢水綜合利用的基礎(chǔ)，同一類廢水可以采用同一類處理工藝實現(xiàn)回用。目前，火電廠廢水的分類主要是按照廢水的來源確定的，種類很多，與回用沒有直接的關(guān)系。根據(jù)火電廠各類廢水的水質(zhì)水量特點，以處理回用為目標(biāo)，可以將火電廠的廢水分為以下幾類：
(1)不需要脫鹽處理即可回用的低含鹽量廢水。這類廢水包括機組雜排水、工業(yè)冷卻水系統(tǒng)排水、生活污水等。這部分水的共同特點是在使用過程中含鹽表1 火電廠廢水的特點分析量沒有明顯的升高，回用處理系統(tǒng)不考慮脫鹽，處理后的水質(zhì)可以達到或接近工業(yè)水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，甚至可以替代新鮮水源。這類水的深度處理成本相對較低，因此目前在電廠中回用的比例較高。
(2)需要脫鹽處理才能回用的高含鹽量廢水。這類廢水的特點是水在使用過程中因為濃縮或者加入了酸、堿、鹽而使含鹽量大幅度升高，一般含鹽量可達工業(yè)水的數(shù)倍以上。典型的例子有反滲透濃排水、離子交換設(shè)備再生廢水、循環(huán)水排污水等。這種水除了用于沖灰、除渣、煤場噴淋之外，回用必須經(jīng)過脫鹽處理，因此回用系統(tǒng)比較復(fù)雜，回用成本比較高，所以目前的回收利用率較低。因為經(jīng)濟的原因，循環(huán)水排污水的回收處理必須在較高的濃縮倍率下才能實現(xiàn)。各電廠循環(huán)水排污水的含鹽量因補充水水質(zhì)和濃縮倍率的不同而差別很大。如寶雞第二發(fā)電廠，濃縮倍率達到5左右，循環(huán)水排污水的含鹽量僅為 1 200 mg／L；而山西某些電廠，濃縮倍率為2，而含鹽量就達到1 000 mg／L以上。
(3)循環(huán)使用的廢水。這類廢水包括含煤廢水、沖灰除渣廢水。這部分廢水的水質(zhì)比較特殊，通常懸浮物很高。含煤廢水的懸浮成分主要是煤粉，灰水則主要是灰粒。另外，灰渣廢水的含鹽量和pH都比較高(以前的水膜除塵系統(tǒng)灰水的pH較低，現(xiàn)在已比較少)。由于組分比較特殊，因此通常不與其他廢水混合處理，而是單獨處理后循環(huán)使用；處理工藝以沉淀為主，目的是除去水中的懸浮物。
(4)不能回用的極差的廢水。這些廢水水質(zhì)極差，因處理成本極高而沒有回用價值。例如脫硫廢水，其含鹽量、懸浮物、重金屬離子含量都很高，但水量較小，一般單獨處理后達標(biāo)排放。還有一些非經(jīng)常性廢水，如化學(xué)清洗廢水、空預(yù)器煙氣側(cè)沖洗廢水等都只能排放。
2 廢水的收集問題
(1)因為各排水點的分布比較復(fù)雜，不可能將每種廢水單獨收集，但可以盡量地按照廢水處理工藝的異同來收集。
(2)電廠的廢水一般是無壓水，其收集主要通過溝道完成。廢水收集溝道的泄漏是普遍存在的問題。在南方地區(qū)，因為地下水位高，地基軟，溝道容易因不均勻沉降而發(fā)生開裂，導(dǎo)致廢水外溢或內(nèi)滲。外溢對地下水的水質(zhì)有污染，而且廢水在收集過程中損耗過大，不利于水量的平衡；內(nèi)滲水則會影響廢水的水質(zhì)。如果地下水含鹽量比廢水的高，則有可能影響廢水的回用。如在有些濱海電廠，淺層地下水的含鹽量很高，即使少量滲入也會使廢水的含鹽量很高，影響其使用。地下水的水位還受海潮潮位的影響：漲潮時，地下水位升高，內(nèi)滲嚴(yán)重；落潮時，地下水位降低，廢水外溢。
(3)在用海水冷卻凝汽器的電廠，海水會因隔離不完善而混入廢水收集系統(tǒng)。因海水的含鹽量極高，往往少量的泄漏也會使廢水的水質(zhì)劣化，使收集的廢水失去使用價值。常見的泄漏發(fā)生在主廠房廢水收集系統(tǒng)。
(4)某些欲回收的間斷性廢水的收集系統(tǒng)有時需要改造。如循環(huán)水排污水的瞬時水流量很大，如果處理回用，則必須將其改為連續(xù)排污，從循環(huán)水泵出水管道引出連續(xù)水流進行處理。
3 廢水的回用方式
3．1 低含鹽量廢水的處理回用
這類廢水因含鹽量不高，比較容易進行回用。在電廠較典型的是主廠房排水。這類水通常是通過混凝澄清、過濾等工藝除去水中的懸浮物、油類和有機物等雜質(zhì)后，補入電廠的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。
如果廢水中不含生活污水，一般直接采用混凝沉淀或氣浮、過濾處理后，水質(zhì)即可達到工業(yè)水系統(tǒng)的水質(zhì)要求。但大多數(shù)電廠的廢水中含有一定比例的生活污水，因此，為了降低氨氮的含量和BOD，在深度處理系統(tǒng)中要加進生物處理單元。
有些電廠的生活區(qū)與生產(chǎn)區(qū)在一起，而且生活污水的量比較大，因此可以通過污水深度處理系統(tǒng)將其處理后回用。這方面的工程實例已經(jīng)很多，如山東齊魯石化熱電廠、山東黃臺電廠、華能北京熱電廠等。已有的工程實例證明，生活污水經(jīng)過嚴(yán)格處理后，可以用于循環(huán)水系統(tǒng)。
3．2 高含鹽量廢水的處理回用
在各種高含鹽量廢水中，循環(huán)水系統(tǒng)的排污水量很大，對全廠的水平衡影響也較大，循環(huán)水的濃縮倍率的大小直接影響著發(fā)電水耗的高低。在干除灰電廠中，循環(huán)水排污水占電廠廢水總量的75％ 以上。從水量上講，只有將這些廢水進行回收利用才能實現(xiàn)全廠廢水的高回用率。
對于水力沖灰的電廠，高含鹽廢水不經(jīng)處理便直接用來沖灰和除渣。隨著干除灰技術(shù)的發(fā)展，電廠的水平衡發(fā)生了重大的變化，高含鹽廢水可直接使用的場合很少。除了煤場噴淋、干灰調(diào)濕、水力除渣等能消耗掉少量的水之外，剩余的高含鹽量廢水必須經(jīng)過脫鹽處理后才具有使用價值。除了含鹽量高外，這些廢水大部分經(jīng)過濃縮，水中致垢的無機離子 (如Ca¨ 、HCO；等)已經(jīng)達到過飽和，具有強烈的結(jié)垢傾向，容易在用水系統(tǒng)中結(jié)垢，所以這種廢水的處理系統(tǒng)很復(fù)雜，除了考慮除去對反滲透膜有污染的懸浮物、有機物、膠體等雜質(zhì)外，還要降低碳酸鈣、硅酸鹽等難溶鹽的過飽和度，以避免在水處理系統(tǒng)中析出沉淀物。
對于循環(huán)水排污水，已有的回用方式是通過反滲透脫鹽處理后，將淡水補充到鍋爐補給水處理車間做原水，排出的濃鹽水用于除渣、輸煤系統(tǒng)。由于循環(huán)水的水質(zhì)復(fù)雜，很容易對反滲透膜造成污染，因此這種回用方式的處理成本較高。
3．3 其他廢水的回用
(1)含煤廢水的回用。含煤廢水是電廠懸浮物含量較高的廢水，主要來自電廠輸煤皮帶噴淋、輸煤棧橋地面沖洗、煤場排水等。其含有的主要污染物為煤微粒、膠體、油。采用的處理工藝：含煤廢水收集池一煤泥沉淀池(初沉淀)一澄清器一石英砂過濾一煤系統(tǒng)補充水池。含煤廢水中的煤粉微粒很難直接沉降，混凝處理后形成的絮體強度較差，在澄清設(shè)備中絮體容易被破碎而上浮，所以需要的澄清分離面積較大。國內(nèi)近年來也有采用微濾工藝技術(shù)處理含煤廢水的工程實例，如上海楊樹浦電廠。微濾的優(yōu)點是出水水質(zhì)更好，懸浮物含量可以小于1 mg／L，系統(tǒng)也比沉淀、過濾工藝簡單；缺點是濾元的更換費用較高。
(2)沖灰、除渣廢水的回用。沖灰水的水質(zhì)特點是懸浮物、pH、含鹽量都比較高(灰場返回的清水因為經(jīng)過長時間沉淀，懸浮物很低)，其用途與含煤廢水相似，也只能回用于原系統(tǒng)。沖灰水的回用需要解決回水管道的結(jié)垢問題。沖灰水在以前曾是火電廠較多的廢水，灰場清水的回用曾經(jīng)是節(jié)水技術(shù)領(lǐng)域的熱點。但近年來新建的電廠大多采用干除灰系統(tǒng)，很多老電廠也進行了干灰綜合利用改造；在干灰旺銷季節(jié)基本上不再使用水力除灰，因此近年來對沖灰水的關(guān)注明顯減少。但是，當(dāng)干灰銷售不暢時，由于沒有干灰貯存場地，這些電廠仍還要采用水力除灰。
4 廢水綜合利用的技術(shù)要點
廢水的綜合利用就是充分、合理地利用電廠的各類廢水資源，以達到節(jié)水和廢水減排的目的。廢水綜合利用的D1步是在全廠水平衡優(yōu)化的框架內(nèi)制訂方案。
在進行廢水綜合利用時，首先要減少上游廢水量，這是十分重要的。對于采用水力沖灰的循環(huán)冷卻型電廠，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)和沖灰水系統(tǒng)是2個較大的水系統(tǒng)，也是對全廠水平衡影響較大的2個水系統(tǒng)。要實現(xiàn)節(jié)水，循環(huán)水系統(tǒng)的排水量與沖灰用水量相匹配是很重要的，因為用循環(huán)水排污水、酸堿廢水等高含鹽廢水沖灰是較經(jīng)濟的。水力沖灰的循環(huán)冷卻型電廠的節(jié)水要點是：
(1)提高沖灰系統(tǒng)的灰水比�；宜仍礁�，需要的沖灰水量越小，從而可以降低沖灰系統(tǒng)的耗水量。
(2)在廢水的使用中，要避免廢水的降級使用。例如，盡量使用高含鹽量廢水來沖灰，省下低含鹽量廢水可用于其他水質(zhì)要求高的場合。因為沖灰系統(tǒng)對含鹽量沒有要求，水中的過飽和鹽分在與灰漿混合的過程中會沉淀。大部分沉淀會吸附在灰顆粒上。因此回用成本相對較低。對于循環(huán)水排污水、水處理系統(tǒng)排出的酸堿廢水、反滲透濃排水等高含鹽量廢水，沖灰系統(tǒng)是其理想的受納體。盡管各種廢水的補入會增加沖灰水系統(tǒng)結(jié)垢的可能性，但是從節(jié)水和全廠的水平衡優(yōu)化來講這是值得的。
(3)通過技術(shù)經(jīng)濟分析，在提高沖灰系統(tǒng)灰水比的情況下，根據(jù)沖灰系統(tǒng)的耗水量和其他高含鹽量廢水的產(chǎn)生量，綜合考慮水質(zhì)、凝汽器管材等因素，確定循環(huán)水合理的濃縮倍率，使得高含鹽量廢水的水量與沖灰系統(tǒng)的補水量相匹配。因此，對于水力沖灰電廠來講，循環(huán)水濃縮倍率、沖灰系統(tǒng)的灰水比是水平衡優(yōu)化的關(guān)鍵，而這些參數(shù)需要根據(jù)電廠的實際情況(如循環(huán)水水質(zhì)、水系統(tǒng)材質(zhì)、灰量、灰漿泵型式)來確定。
5 結(jié)論
(1)火電廠的廢水種類很多，需要分類處理、分類回用。
(2)按照分類處理的需要，可以將廢水分為低含鹽量廢水、高含鹽量廢水、循環(huán)使用的廢水和不能回用的極差廢水4類。同類廢水可以收集在一起處理。
(3)對于高含鹽量廢水，因工藝復(fù)雜。處理成本高，為了降低投資和運行成本，首先要從源頭上盡量降低廢水的產(chǎn)生量，以減小廢水處理系統(tǒng)的規(guī)模。另外，高含鹽量廢水的處理難度較大，其回用處理技術(shù)和經(jīng)驗還沒有達到成熟應(yīng)用的階段，因此在很多情況下，工程前期的研究工作是必不可少的。
(4)廢水綜合利用的關(guān)鍵是在提高灰水比(水力除灰電廠)和循環(huán)水濃縮倍率的基礎(chǔ)上，使得高含鹽量廢水的水量與沖灰系統(tǒng)的補水量相匹配。