某瓦斯电站废水排水系统优化设计

梁 麟

(煤炭工业太原设计研究院，山西 太原 030001)

0 引言

瓦斯电站的燃料为瓦斯，生产过程中产生的污水品质较高。同时由于瓦斯电站排水量较小，如果合理的处理回用，将收获良好的环境效益和经济效益。

1 排水项目

1.1 排水量

瓦斯电站排水项目主要有给水泵冷却、瓦斯气脱水、锅炉排污、冷却塔排污、除盐水处理系统排水、脱硝车间排水和生活污水。排水量详见表1。

表1 排水量表

1.2 排水水质

瓦斯电站依托矿井瓦斯抽放站建造，工业用水就近引自抽放站工业给水管水。各排水系统典型污染物浓度见表2，表3。

表2 工业废水污染物浓度表 mg/L

表3 生活污水污染物浓度表 mg/L

2 常规排水方式

瓦斯气脱水品质较高，通常送回抽放站回用于其生产环节；水处理系统排水主要有过滤器反冲洗水、反渗透浓排水及电除盐浓排水。水处理系统浓排水通常排入反洗水箱复用于过滤器反洗后排入排污降温池；给水泵冷却水通过排水沟排入排污降温池。锅炉排污水排入排污降温池与给水泵冷却排水、除盐水处理系统排水混合降温后一同排放。

瓦斯电站常设一些生活福利设施的瓦斯电站，生活污水量约18 m3/d～25 m3/d，常采用MBR工艺处理达标后回用于厂区绿化和道路冲洗，富裕部分达标排放。处理标准执行《城市污水再生利用 城市杂用水水质》标准。脱硝车间排污水含有少量尿素，排水量很小,常与生活污水一同处理。

通过以上分析可知，常规排水方式直接复用率14.6%、间接复用率19.4%，大部分废水直接排放，不但增加了排水量，也增加了工业水耗水量，很不经济。

3 优化设计

3.1 常规排水方式的不足

常规排水方式简单实用，安全可靠，但废水重复利用率较低。随着煤矿规模的不断扩大，水资源短缺已经开始制约其发展。瓦斯电站用水也受到了限制，必须加强废水循环利用。常规排水方式不足之处如下：

1)给水泵采用直流式冷却，冷却水仅用于锅炉排污水降温，利用率低。

2)水处理系统浓排水在反洗水箱内与工业水混合后用于过滤器反洗，后续回用难度大。

3)冷却塔采用循环水加药的方式阻垢，浓缩倍数较低，排污水量大。

4)生活污水水量较大不能全部回用。

3.2 优化方案

近年来各种废水处理工艺不断被开发出来，针对以上不足并结合现有成熟技术，瓦斯电厂排水系统可以做以下优化：

1)给水泵采用循环冷却水系统冷却，冷却水不外排。

2)水处理系统设置浓盐水反洗与工业水反洗两套反洗系统，工业反洗水沉淀处理后用作冷却塔补水。

3)冷却塔安装电化学除垢装置，提高循环水浓缩倍数，可减少70%～80%的冷却塔排污水量。

4)生活污水处理执行《城市污水再生利用 工业冷却水》标准，富裕部分生活污水作为冷却塔补水。

5)锅炉排污水直接排入冷却塔，不降温排放。锅炉排污水可作为冷却塔补水的原因如下：

首先，锅炉排污水正常温度为80 ℃，正常排污水量为0.33 m3/h；冷却塔正常出水温度为29 ℃，进水温度为34 ℃，正常循环水量为700 m3/h。而将0.33 m3/h锅炉排污水从80 ℃冷却到29 ℃释放的热量与冷却塔3.37 m3/h循环水量散发的热量相等。显然锅炉排污水温度对冷却塔的影响可忽略。

其次，为防止锅炉结垢，锅炉补水采用除盐水并且投加了磷酸盐阻垢剂，因此锅炉排污水含盐量极低并且自带阻垢剂。而冷却塔为了防止填料结垢，也需要控制循环水的含盐量，并且循环水也需要添加阻垢剂。锅炉排污水排入冷却塔后可降低循环水含盐量减少排污量，同时还能减少加药量。

总之，将锅炉排污水用作冷却塔的补充水不但可以节省补水量，还可以减少排污量和加药量，并且温度对冷却效果的影响可以忽略不计。

4 最终处置

排水系统优化后含盐量低的工业废水全部回收利用或替代，对外排放的只是一些浓盐水。单项废水的污染物浓度有所提高，部分污染物浓度超过《城镇污水处理厂污染物排放标准》要求。

4.1 排水量

对比表1和表4可见，排水系统优化设计后，废水排放量由8.43 m3/h降低到3.89 m3/h，同时工业水间接重复利用率仍为19.4%，直接重复利用率提高到53.4%。优化后的排水量见表4，优化后工业废水污染物浓度见表5。

表4 优化后排水量表

4.2 排放标准

目前瓦斯电厂污水排放执行国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准。若瓦斯电站污水排入水源地二级保护区范围内，需执行国家标准《地表水环境质量标准》Ⅲ类。各标准主要污染物排放浓度见表6。

表5 优化后工业废水污染物浓度表 mg/L

表6 污染物排放标准表 mg/L

4.3 处置方法

污水处置方法仍然应首先考虑在厂外间接重复利用。由表5可知，虽然瓦斯电厂排水含盐量较高，部分有机物含量略高于排放标准，但排水品质仍然较高。如果瓦斯电厂附近有选煤厂、建材厂等用水量大的企业，电厂排水可作为其生产系统的补水。

如果瓦斯电站附近没有用水企业可接纳其排水，则考虑处理达标后排放。对比表5和表6可知，如果瓦斯电站排水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B排放标准，则瓦斯电厂排水可直接排放；如果瓦斯电站排水执行《地表水环境质量标准》Ⅲ标准，则SS、石油类和氨氮浓度略微超出排放标准。其中，SS可以通过沉淀池沉淀去除；石油类和氨氮可以通过臭氧氧化、活性炭吸附，处理达标。

如果瓦斯电站排水既不能重复利用，又不能排放(如恰遇自然保护区)，可考虑到设置蒸发结晶系统，达到废水的零排放。蒸发结晶系统的蒸馏水可回用于锅炉补水，结晶盐也可回收利用，而瓦斯电站余热充足运行成本可控。

5 结语

1)通过对排水系统进行优化，废水排放量可减到约50%，工业水直接重复利用率可提高约2.75倍。2)排水系统优化方法主要有：高品质废水和低品质废水分质排放，减少各系统排水量、生活污水深度处理回用、增加废水循环利用系统等。3)排水系统优化后对外排放的含盐量较高，单项废水的污染物浓度有所提高，部分污染物浓度超标。4)污水最终处置应按厂外间接重复利用、处理达标后排放和蒸发结晶的顺序根据实际情况选择。