强化废水回用构建节水创新管理模式

曹 军 朱 巍

上海上电漕泾发电有限公司

0 实施背景

上海上电漕泾发电有限公司位于上海市金山区，建有2台1 000 MW超超临界机组。近年来，随着全球环境污染事件的频发和水资源枯竭问题的突出，人们节水意识大大增强。电厂是耗水大户，无论从可持续发展战略角度出发，还是从电厂自身生存环境考虑，加强电厂用水管理、全面落实节水减排具有十分重要的现实意义。

2015 年，公司对两台机组超净排放进行了设备扩容改造，但改造完成后，造成了用水量突增，每天增加用水量达1 000 t。此外，公司从2014 年开始对上海化工区供汽，2017 年对外供汽量118 万t，2018年达160万t，因此，节约用水和减少废水已迫在眉睫。

1 实施措施

2017年1 月公司成立“节水创新管理小组”，制定了以“强化废水回用”为目标的课题研究，各专业通过取、用、排、耗水量的测定，查清各水系统废水状况，对水系统进行合理化用水分析，找出节水潜力，结合运行工况，形成废水回收利用可行性调研报告，对实现废水回收、降低机组水耗、节能减排、保护生态环境具有重大意义。

公司采取了如下措施加强用水管理、强化废水回用的全方位管理模式，以创建节水型企业标杆。

1)创新管理方式，完善企业用水管理制度

在制度上，公司制定《取用水管理制度》《巡回检查制度》《用水计量管理制度》[1]和《定额管理和节奖超罚制度》；在体制上，建立了由公司领导挂帅的水务管理网络，实行统一领导、分级管理、专业归口的原则。此外，公司还多次召开专题会议，在工艺流程、设备维护、运行方式等方面全面协调、监督、管理全厂水务工作，抓实抓细，做到切实节约用水。

在考核和计划上，全厂所有用水点安装计量水表，实行分级计量管理、专人抄表和定期校验，通过完善的水表计量体系保证计量数据的准确性；在全厂需水总量指标控制的基础上,对各主要用水点建立分项控制指标进行考核，如化学设备制水率、汽水损失率和机组补水率等；明确责任主体和考核细则,通过指标的层层分解和小指标的控制达到全厂需水总量控制的目的；在分析项指标控制的基础上,按过程编制全厂日需水量统计表，逐日平衡分析，对超标现象及时采取纠正措施。

公司贯彻最严格的水资源制度，配合上海市水务局职能部门不定期检查，完成了“长江流域取水工程（设施）”的核查和登记，并通过水务局审核。上海市水务局水资源处、市供水处、执法总队及行政服务中心，对市重点取水户开展了联合取水许可批后监管专项执法检查，对公司依法取水、科学管理、节水优先、及时报备及核查登记等方面给予了高度评价和充分肯定。

2)定期开展全厂水平衡测试，找出节水潜力

要实施水的再利用，须整体考虑电厂用水、排水及水处理系统，应研究各系统用水量和排水量及其水量平衡[2]。 平衡水量的目的在于按国家和行业的规定，控制电厂用水指标，即在满足各用水户要求的前提下，合理协调全厂用水，起到节约用水、降低水耗和降低水污染的目的，通过取、用、排、耗水量的测定，找出节水潜力，提出节水规划及建议。

为完善节水管理，在用水终端安装远传计量表计，将信号输入电脑统一处理分析，随时进行水平衡测试，及时解决出现的问题。实践证明，水平衡测试是用水管理、用水规划、降低电厂用水量的有效方法。公司从建立以来，采取了多项节水措施，对大量设备进行了节水改造和消除用水设备泄漏工作，为公司节约了大量的工业水。目前，机组平均补水率冬季为0.93%，夏季为0.55%，低于DL/T783《火力发电厂节水导则》对凝汽式发电机组1.5%的要求；工业用水重复利用率为96.18%，优于上海市节水型企业80%的标准及DL/T78395%的要求。

3)创新节水技术，强化废水回收利用

废水回收包括：

（1）超滤反洗水回收

公司4套超滤反洗水水量为600 t/d。经过3个月的跟踪化验，发现超滤反洗水与回用水水质相近，完全满足回用要求，故对超滤反洗水进行了回收改造，费用约15万元，改造管道走向简单、节水成效快，每年可节约77万元。

改造方案：

改造前系统：超滤废水→1 号超滤回收池→超滤回收泵→污泥沉淀池→溢流至雨水井

改造后系统：超滤废水→1 号超滤回收池→超滤回收泵→回用水池→回用水系统

（2）反渗透浓水回收

通常，火电厂除盐水制备的反渗透浓水作为废水排放，但这部分水水体清澈，具备回收价值。改造方案为将一级反渗透浓水回收至回用水池后进入全厂回收水系统管网，二级反渗透浓水回收至超滤产水箱后进入除盐水制水系统。改造后，每天节约1 200 m3水量，每年可节约180万元。

（3）超滤加热器疏水回收

超滤加热器采用蒸汽加热，加热蒸汽来自汽轮机抽汽，冬季气温较低时使用。加热后的疏水水量达180 m3/d，原设计直接排放。这部分水的水质污染少，接近除盐水，直接排放造成很大浪费。改造后，超滤加热器疏水回用至超滤产水箱，每年可节约12万元。

（4）滤池反洗水回收

两个滤池反洗水水量达900 t/d，原排至污泥沉淀池再溢流至雨水井，不符合雨污分流的环保要求。

改进方案为增加1 个200 m3的半落地混凝土水箱作为滤池反洗水回收池，高度不超过滤池上部反洗水箱高度，同时，配备1 台在线出水浊度仪、2台150 t/h 的水泵和自控系统。滤池反洗水回收回路分两路，在线浊度＜5 NTU、水质合格的反洗水直接回收到回用水池，否则打回至预处理前端沉淀池进口，重新进行混凝沉淀净化处理。

（5）除盐混床再生废水回收

除盐混床是目前应用最多、技术最为成熟的化学除盐方法，这种离子交换器在产出大量优质除盐水的同时，也消耗了大量再生液，且自用水量也较高，其再生废水量约占制水量的5%。除盐混床再生采用的是水质较好的除盐水，但反洗时由于有碎树脂跑出，因此，回收时不能进入超滤产水箱反渗透进水系统或预脱盐水箱混床进水，但可作为回用水使用。改造后，除盐混床回收利用水包括三部分：混床再生时的反洗水、混床再生结束时的正洗水及混床投运时的正洗水。再生一套混床可回收水约100 t，每月混床需再生5～6 台，月回收水量约500～600 t，改造费用1 万元左右，且改造管道走向简单、节水成效快。

（6）汽、疏水回收

由于锅炉吹灰、所有受热面疏水门、分离器疏水箱水位调整门、启动循环泵暖管水及MGGH 蒸汽加热器等疏放水全部进入锅炉大气式扩容器，造成锅炉正常运行时，大气式扩容器排汽管不断冒蒸汽，即影响美观，又增加了机组补水量，影响机组经济性。技改后，已将疏水全部回收。

原锅炉磨煤机灭火蒸汽疏水和暖风器疏水通过地沟排放至雨水井，改造后，另排放一管路将磨煤机灭火蒸汽疏水接通至煤污水池，使之循环再利用。

湿电系统泵轴封水、pH 计排水、系统水箱原排放至雨水井，改造后封闭原排水口，增加一集水坑，在集水坑内安装一台自启动污水泵，将水排放至湿电排水箱循环再利用。

（7）采用闭式循环冷却水系统

两台机组辅机轴封冷却需使用大量工业水，为节约用水量，采用闭式循环冷却水系统对辅机轴封进行冷却。闭式循环冷却水系统以二级除盐水为冷却介质，以循冷器和闭冷泵维持循环及冷却效力，不仅节约了用水量，还避免了系统的腐蚀和结垢。机组闭冷水循环量可达8.1×105～1.2×106m3/d，补充水量仅30 m3/d左右。

（8）燃料雨污分流和废水回用

输煤系统含煤废水处理系统一套，主要处理输煤系统转运站、栈桥等保洁冲洗所产生的废水和多管除尘器排污所产生的含煤废水，设计处理量为40 m3/h，处理后的净水再循环用于保洁冲洗，多余部分溢流至雨水管道。

通过对输煤系统煤废水处理设备的升级改造，提高了设备的处理能力。含煤废水处理设备升级改造包括：采用高浊度、高悬浮（SS≤7 000 mg/L）的电子絮凝器替换原有的电子絮凝器、更换5 台过滤桶内的过滤介质、升级含煤废水处理系统电气控制系统、拆除圆形煤场区域和油库区域雨水管道。改造后，输煤系统达到了国家雨污分流的要求，提高了废水循环再利用，降低了工业水用水量。

4)废水处理自动化控制

充分利用自动控制技术使废水处理更加科学和高效，大大节约了人力资源，减少了人为失误。此外，远程视频监控和在线仪表监控使运行人员可及时发现问题和解决问题。

5)加强废水回用监督

定期开展废水回用监督检查，对异常情况及时分析和处理，保证废水回用的安全性。如，滤池反洗水回收技改虽已完成，但如果滤池反洗不彻底，会导致超滤和反渗透膜污堵，不仅影响水汽品质，还使制水能力大大下降，故滤池反洗回收水质必须定期监督。

2 实施效果

1)创新点

（1）定期开展水平衡测试工作，摸清企业用水现状，完善计量手段，实现用水指标化管理。

（2）根据水质特性，合理回收废水，减少取水量、排污量、制水药剂及用电费用。

（3）各专业协同管理，共同实施废水回收再利用，充分利用自动控制技术让废水处理更加科学和高效。

2)解决的问题

公司开展多举措节水，有效控制和减少了取水总量。从图1对比趋势可知，2017-2019年，在发电量基本不变，对外供汽量增加的情况下，锅炉蒸发量和取水量明显减少。目前，公司已实现每年100万t废水回收利用，占总取水量的35%，每年节约达362万元，完成节水目标。

3)应用前景分析

（1）适用范围及潜力分析

超滤、反渗透、滤池和除盐混床应用广泛，除电力行业外，还可用于自来水、电子、化工、食品、医药、造纸、纯水超纯水制备等，该研究对推广节能、增效和保护环境有着重要的意义。

（2）行业普及情况

图1 2017-2019年对比趋势图

目前，电力行业大部分企业没有实施超滤、滤池反洗水、反渗透浓水和除盐混床再生废水回收利用，需推广和普及。

4)效益

（1）经济效益

经核算，超滤、滤池反洗水、反渗透浓水和除盐混床再生废水回收技改实施后，每年可节约100 万t回用水，按3.50元/t计算，每年可节约100×3.50=350 万元，再加上冬季超滤加热器疏水回收12 万元，共计节约362万元。

（2）无形效益

超滤废水回收项目获得2018 年上海电力股份公司合理化建议和技术改进二等奖、中国电力技术市场协会《2017 年度电力行业化学专业创新优秀成果》三等奖，滤池反洗水、除盐混床反洗水和正洗水回收利用项目获得《2018 年度电力行业化学专业创新优秀成果》二等奖，此外，公司还获得2019 年度上海市取水管理优秀集体称号。

3 结语

公司在节水方面仍有许多工作要做，如认真研究各类处理工艺、仔细分析各系统用水量和排水量的平衡、合理协调全厂用水、优化供水流程等，不断提高复用水率和废水回收率，使用水指标达到先进水平。