生物质电厂节水与废水综合治理及零排放技术研究

费芳芳 毕武林

摘要：为提高生物质电厂用水水平，在节水减排基础上实现全厂废水零排放，按照分质处理、合理回用、深度节水的原则，以全厂水平衡资料为依据，通过对全厂各主要用排水情况重点分析，有针对性地制定了各类废水处理及回用改造方案，全面优化用水流程。改造完成后，全厂处理后的各类废水出水水质满足回用要求，通过梯级回用，实现零排放，每年可减少新鲜水取水量48万m3，减少排污量57万m3，经济、环境、社会效益显著。

关键词：生物质电厂;废水处理系统;循环水排污水;节水;零排放

0 引言

电厂是用排水大户，且各类排水水质差异较大[1]。随着国家对火电厂排水水质要求日益严格，节水减排进而实现废水零排放势在必行，这对电厂经济运行及环境保护均有十分积极的意义[2-3]。

某生物质电厂现有2台50 MW机组，为进一步提高水的综合利用水平，某生物质电厂结合长远规划，进行了零排放改造。本文结合近年来先进的废水零排放改造技术[4-6]，对电厂各水处理系统进行改造或新建，解决电厂现有用排水系统存在的设备出力不足、水资源利用不尽合理等问题，实现该生物质电厂深度节水及零排放，彻底杜绝环保隐患，提高经济、环保效益。

1 电厂用排水现状分析

1.1    用排水现况

某生物质电厂各类废、污水主要来源于生活污水、含油废水、锅炉排污水、取样系统排水、循坏排污水、酸碱再生废水等。

据统计，全厂新鲜水总取水量301.8 m3/h，全厂总耗水量224.6 m3/h，全厂总外排水量77.2 m3/h，平均单位发电量取水量3.02 m3/MWh。

1.2    各水系统存在的主要问题

（1）未能实现梯级回用，大量废水外排，造成水资源的浪费。

（2）污泥处理系统、生活污水处理系统部分设备出力无法满足现有废水处理需求，造成出水水质不满足设计要求。

（3）循环水排污水达标外排，无法满足远期国家环保要求。

1.3    水质

该生物质电厂生产生活用水水源为河水、深井水以及自来水。河水经原水一体化处理装置处理之后用于工业水系统及生活和消防用水，深井水作为锅炉补给水系统水源。该生物质电厂产生的废水主要包括循环排污水、酸碱再生废水、生活污水、含油污水处理系统出水等。

2 全厂节水及零排放改造方案

电厂各处理系统存在设备老化、出力不足、效果不佳等问题，以该电厂用排水情况及各类废水水质特点为依据，按照分质处理、合理回用、深度节水的原则，针对各系统用水需求，提出改造方案，最大限度地减少废水水量，实现一水多用，从而降低废水水量及处理成本，实现全厂废水零排放[7]。

3 废水处理系统改造

3.1    生活污水处理系统改造

某生物質电厂生活污水原设计处理工艺为：生活污水管→格栅井→污水调节池→地埋式一体化生活污水处理装置→回用水池。原处理工艺为地埋式，设备老化严重，难以检修，因此处理效果差。

生活用水量大约为5 m3/h，新建一套生活污水处理系统，采用曝气生物滤池工艺，设计水量为2×3 m3/h。与传统A2O工艺及地埋式接触氧化工艺相比，曝气生物滤池内填充的滤料的高比表面积带来的高浓度生物膜的氧化降解能力，可对污水进行快速净化，占地面积较小，方便检修，不会发生污泥膨胀，运行费用低。目前该工艺已在多个电厂应用，运行情况良好，且在设备运行阶段易于控制和检修[8]。经处理后的生活污水首先用于全厂绿化。

3.2    污泥处理系统改造

对污泥浓缩池进行管道及设备改造，更换污泥浓缩池进出水管道、刮泥机及潜水搅拌器，新增一套污泥处理设备，处理能力8 m3/h，将污泥脱水机滤液输送至一体化预处理系统进行处理回用，实现节水回用的目的。

3.3    新建循环水处理系统改造

该生物质电厂循环水现阶段循环排污水（水量66.7 m3/h）排至遂溪河。通过对电厂水质分析并进行循环水试验，减少新鲜水的补水量，降低循环水排污水量至25 m3/h，由此降低整体处理设备投资费用及运行费用[9]。进一步考虑料场抑尘措施，沿挡风抑尘墙、料棚新建管路并布置干雾喷头，以循环排污水作为料堆抑尘喷淋用水，料场喷雾抑尘系统耗水量约为12 m3/h。通过提高浓缩倍率以及综合利用，仅剩余13 m3/h循环水排污水需要进行处理。

新建循环水深度处理系统，采用“两级软化（氢氧化钠-碳酸钠）+过滤+超滤+反渗透”[10]工艺，设计处理能力15 m3/h，循环水排污水排至废水缓冲池（600 m3）进行均质缓冲，再通过提升水泵输送至高效澄清器进行两级软化澄清处理，高效澄清器设计处理水量20 m3/h，并配套设置氢氧化钠、碳酸钠、凝聚剂、助凝剂和硫酸加药装置，以及设置循环污泥泵，实现可控的污泥回流，底部剩余污泥排至污泥浓缩罐进行污泥浓缩。高效澄清器出水在进入超滤系统前通过多介质过滤器进一步去除其中的颗粒态悬浮物，保证后续超滤等膜系统稳定运行，多介质过滤器设计出力为2×20 m3/h，超滤系统设计出力15 m3/h，超滤产水进入苦咸水反渗透系统进行脱盐处理，苦咸水反渗透系统设计处理水量15 m3/h，采用一级三段的反渗透，可将废水浓缩至2 m3/h浓水，反渗透产水输送至锅炉补给水系统或循环水系统回用，浓水用于干渣拌湿。

循环水排污水经深度处理系统软化脱盐浓缩处理后，反渗透产水11 m3/h回用锅炉补给水系统，反渗透浓水2 m3/h用于干渣拌湿消纳。

另外，反渗透产水用于锅炉补给水系统的补充进水后，可提升锅炉补水系统的补水水质，降低系统再生频率，进一步减少酸碱废水水量。经估算，改造后酸碱再生废水水量降至0.6 m3/h，按照高低盐分离改造，其中高盐废水水量约0.2 m3/h，低盐废水水量约0.4 m3/h。综合降低项目总投资费用、废水单位处理成本，将低盐废水通过泵输送至原水预处理系统处理回用，新建管路将高盐废水输送至循环水处理系统浓水箱用于干渣拌湿。经核算全厂干渣拌湿消耗的总水量为2.7 m3/h，锅炉补给水系统的酸碱再生高盐废水0.2 m3/h及循环水处理系统反渗透浓水2 m3/h用于干渣拌湿，可以完全消纳。

通过上述改造可以实现循环水排污水零排放，此外，循环排污水深度处理系统出水可有效回收利用，大大减少了新鲜水取水量。

3.4    其他系统改造

（1）对含油污水部分水质实现循环利用，在油罐区新建1个50 m3油水储存池收集油库喷淋水，同时增设循环喷淋泵，铺设相应管路，收集含油废水循环喷淋利用，减少含油废水水量。同时在油罐区油水储存池新增另一管路，在循环喷淋水水质变差时，通过新增管路将其输送至含油废水处理系统进行处理，处理后排入生活污水回用水池。

（2）综合回收利用锅炉管壁清洗水。冲洗水对水质要求不高，因此利用循环水排污水作为冲洗水，并通过将冲洗水收集沉淀进行循环利用，以达到节水减排的目的。因此新建500 m3的冲洗水收集池并配置水泵及管路，按照两级沉淀设计，中间设置溢流堰，分别作为锅炉管壁冲洗水收集储存池和清水池，底部污泥通过人工清理[11]。

4 改造效果及效益分析

4.1    改造效果

该生物质电厂通过上述改造后，全厂废水实现梯级利用，彻底解决了水的不合理回用问题，大大降低了新鲜水取水量及废水水量，实现全厂废水零排放，如表1所示。

改造完成后，全厂新鲜水取水量由改造前的301.8 m3/h，降至236.2 m3/h，平均单位发电量取水量由3.02 m3/MWh降至2.37 m3/MWh，全厂废水实现零排放。

4.2    效益分析

改造后每年减少排污量57万m3，考虑新增料场喷雾抑尘，每年减少新鲜水取水量48万m3，节水收益4.61万元/年，减少排污费1.09万元/年。

5 结语

（1）某生物质电厂零排放改造方案对排泥水、生活污水、循环水排污水进行分类处理回用，经处理后水质满足回用要求，大大降低了电厂外排水量。

（2）循环水排污水采用成熟的膜法脱盐工艺，产水水质好，可优化锅炉补给水系统水质，降低酸碱再生频次及废水量。

（3）某生物质电厂全厂废水零排放改造后，全厂无废水外排，彻底消除环保隐患，经济效益及环境效益显著。

[参考文献]

[1] 门艳林，李成云.沙角C电厂废水“零排放”工程的设计与应用[J].电力科学与工程，2004（3）：61-63.

[2] 白璐，陈武，王凯亮，等.燃煤电厂脱硫废水零排放处理技术研究进展[J].工业水处理，2019，39（4）：16-20.

[3] 杨跃伞，苑志华，张净瑞，等.燃煤电厂脱硫废水零排放技术研究进展[J].水处理技术，2017，43（6）：29-33.

[4] 王文兵.火电厂废水零排放改造方案[J].电力建设，2000，21（12）：41-44.

[5] 王薇，马晓丹，张兴祥，等.膜法水处理技术在火电行业中的应用[J].能源环境保护，2018，32（4）：1-6.

[6] 靳冬.反渗透技术在火电厂污水处理中的应用分析[J].北方环境，2011（11）：200.

[7] 张志国，胡大龙，王璟，等.燃气电厂深度节水及废水零排放方案[J].中国电力，2017，50（7）：127-132.

[8] 黄咏洲，徐建斌，黄玮.一体化曝气生物滤池处理城市生活污水试验研究[J].环境科学与管理，2008，33（1）：103-106.

[9] 何世梅.循環水浓缩倍数的检测方法及控制指标[J].中国给水排水，2000，16（6）：48-50.

[10] 汪岚，孙灏，张利权，等.火电厂循环水零排放工艺路线及可行性分析[J].水处理技术，2015，41（6）：125-128.

[11] 李定青，董启盛，费芳芳.50 MW生物质发电机组废水零排放技术与工艺路线[J].机电信息，2020（14）：65-67.

收稿日期：2020-07-20

作者简介：费芳芳（1987—），女，湖北黄石人，工程师，研究方向：火力发电及污染治理。