火电厂废水分级回收利用探索与实践

杨圣月 秦永忠

（国能长源汉川发电有限公司，湖北 汉川 431614）

随着社会经济的不断发展，生态环保问题越来越引起人们的重视和关注[1]。我国长期存在水资源短缺及分布不平衡问题，为维持社会发展，国家政策和市场规律都会导致取水与排水成本持续上升，废水零排放政策将在全国范围内实施，包括水资源充足的地区[2]。所以对全厂水量总体平衡及水质情况调查，优化各类生产废水的回收及利用方式，是保护水资源的重要措施，对降低火电厂运行成本也有着现实意义[3]。

1 系统概述

汉川发电有限公司（以下简称为某公司）三期化学水处理系统主要排水如下：纤维过滤器正洗、反洗排水；阴离子交换器、阳离子交换器、混合离子交换器正洗、反洗及再生酸碱排水；超滤系统冲洗水、反洗水及化学清洗废水、反渗透系统冲洗水、反洗水及化学清洗废水、反渗透浓水；精处理凝结水再生系统阴塔、阳塔酸碱废水、高塔排水、高混排水等、纤维过滤器反洗水和冲洗水；这些排放水有的是低盐低浊度排水、有的是高盐分及酸碱废水，但都是混合在一起进行收集，造成部分低浊度、低盐分的排水被污染[4]。

随着热网系统三期水源增容系统的投产，增加三套超滤系统，三套离子交换系统，三套反渗透系统，阴离子交换器、阳离子交换器、混合离子交换器正洗、反洗及再生酸碱排水；超滤系统冲洗水、反洗水及化学清洗废水、反渗透系统前冲洗水、后反洗水及化学清洗废水、反渗透浓水等各类排水将大幅增加。三期原有废水都是混合在一起进行收集，统一经过三期工业废水处理系统进行处理，处理后作为机组脱硫工艺水、粉煤灰区域加湿、干煤渣区域冲洗使用，增容系统调试投产前，可以维持全厂废水回收利用水平衡[5]。随着热网系统三期水源增容系统的进入调试阶段，大量废水进入三期工业废水处理系统，而全厂复用水用户没有改变，完全不能维持全厂水平衡。势必造成全厂取水、用水的失衡，对我厂废水零排放要求造成隐患。会造成有时废水过多而用户无法消耗，打破全厂取水、用水的平衡。

2 设计目的

为解决系统概述中所存在的问题，实现全厂废水零排放，就需要对现有不同种类的排水分质回收，对水处理系统各类排水进行必要的收集、处理，同时优化在建热网系统三期水源增容系统工艺，减少排水[6]。

该公司随着周边供热量增加，机组除盐水补水量不断增加，新建增容预处理和增容水处理设备，增容预处理以#5、#6 机组凉水塔作为补充水源，增容预处理区域絮凝沉淀池排水经过脱泥系统，净水回收，污泥外运，滤池反洗水通过排水池进行回收，作为絮凝池进水水源，即可减少凉水塔取水，又可减少污水排放，满足系统自动运行处理要求，通过实际应用，得出增容预处理区域不产生废水。

增容水处理区域，三套超滤反洗水、冲洗水和及化学清洗废水，三套反渗透前冲洗水、后冲洗水、化学清洗废水、浓水和三套离子交换再生用水，将会产生大量废水，该公司原有三期水处理废水处理设备和废水复用设备，将不能满足现有废水处理需求和同时复用水量将会严重超标，造成大量废水溢流。

为维持全厂废水平衡和坚决做到全厂废水“零排放”[7]，故将三期原有水处理两套超滤系统，两套反渗透，两套离子交换系统及#5、#6 机组精处理废水进行回收，与增容水处理进行统一将改造，所有超滤反洗水、冲洗水及化学清洗废水，反渗透前冲洗水和后冲洗水及化学清洗废水、离子交换再生部分不含酸、碱的水和精处理再生部分不含酸、碱的水，回收至#5、#6 机凉水塔。

3 设计依据及理论计算

为保证回收水质的质量，对所有设计回收水质进行分析和理论回收量进行计算，确保水质合格，进行回收。

超滤冲洗水和反洗水，三期水处理两套超滤冲洗水主要使用超滤产水对超滤进行冲洗，这部分水经过前期絮凝池和纤维过滤器进行处理，悬浮的杂质很少，测定电导较低在500μs/cm 以下。增容水处理三套超滤系统的冲洗水和反洗水，经过增容预处理絮凝池和滤池进行处理，浊度较低在0.3NTU 以下，因其水源为凉水塔水，电导比凉水塔内电导稍微低一点。超滤反洗水，均为超滤产水，水质较冲洗水更好。因此，超滤冲洗水和反洗水均可作为#5、#6 凉水塔机组循环水补水使用。增容系统超滤冲洗水运行周期为首次启动，每次为3min，流量控制在160t/h，循环运行时，运行40min，反洗2min，流量为250t/h，超滤为倒换运行一次，理论节水量为291t/d。三期水处理增容系统超滤冲洗水运行周期为首次启动，每次为3min，流量控制在100t/h，循环运行时，运行40min，反洗2min，流量为200t/h，超滤为倒换运行一次，理论节水量为231t/d。

反渗透前冲洗水和后冲洗水，反渗透后冲洗水水源为反渗透产水，除开始反洗时将浓水冲出，后续反洗时均为较好水质，经过多次取样中和后化验，反洗水电导100μs/cm～500μs/cm；反渗透前冲洗水，其目的是为了反渗透启动时排净内部气泡，水源为超滤产水，水质与上述超滤产水相同。故反渗透前冲洗水和后冲洗水可作为#5、6 凉水塔机组循环水补水使用。增容系统反渗透冲洗时间为5min 和停机冲洗时间为10min，工频泵流量均为160t/h，设置为6h 自动循环一次，理论节水量为120t/d。三期系统反渗透冲洗时间为5min 和停机冲洗为10min，工频泵流量均为100t/h，设置为12h 自动循环一次，理论节水量为50t/d。

阴离子交换器、阳离子交换器、混合离子交换器的再生用水，这部分水是使用除盐水和反渗透产水，对除进酸碱和置换以外所有水质进行分析，电导均在15μs/cm 以下，完全符合凉水塔水源水质要求。故阴离子交换器、阳离子交换器、混合离子交换器的再生用水可作为#5、6 凉水塔机组循环水补水使用。阴离子交换器和阳离子交换器以小反洗再生进行计算，阳离子交换器反洗流量约为60t/h，阴离子交换器反洗流量约为40t/h，正洗流量约为120 t/h 左右。理论计算再生时收集废水为106t/次。混合离子交换器反洗流量约为40t/h，正洗流量约为120 t/h 左右。理论计算再生时收集废水为130t/次。

精处理系统，主要是精处理高混再生用水和前置过滤器反洗水，这部分水是使用除盐水做为水源，对精处理再生时除进酸碱和置换以外所有水质进行分析，电导在2μs/cm 以下，前置过滤器反洗用水，电导在2μs/cm 以下，浊度小于0.3NTU，完全符合凉水塔水源水质要求。故#5、6 机精处理系统的用水可作为#5、6 凉水塔机组循环水补水使用。精处理再生水为320t/次，进酸碱和置换为150min，进酸流量11t/h，进碱流量12t/h，理论每次再生节水为262.5t。前置过滤器反洗时间每次为762s，反洗流量为140t/h，计算得每次节水为29.6t/次。

4 电厂化学废水分级回收方案

增容水处理厂房附近，地埋建造100m³清水收集池，配置两台净水输送泵，加装至#5、#6 机凉水塔排水管路，安装DCS 上位机自动控制方式（见图1）。

图1 清水收集池DCS 控制画面

对增容水处理区和三期水处理区域，超滤冲洗水和反洗水、反渗透冲前冲洗水和后冲洗水，进行地沟改造，进行直接收集。对增容水处理区阴离子交换器、阳离子交换器、混合离子交换器的大部分排水管道进行改造，反排水和正排水进行回收，酸碱再生和置换水通过中排门进入原有废水池进行集中处理。

对三期水处理区域，进行地沟改造，将超滤冲洗水和反洗水、反渗透前冲洗水和后冲洗水，排入原有三期回收水池，进行收集。对三期水处理区域阴离子交换器、阳离子交换器、混合离子交换器的排水管道进行改造，反排水和正排水进入原有三期回收水池，进行收集，酸碱再生和置换水通过中排门进入原有废水池进行集中处理。

对三期化水浓水泵和回收水泵管路进行改造，在保留原管路直接进入复用水池前提下，加装旁路阀，将回收水池水排至增容新建清水收集池。

施工完成后废水流向如图（见图2）。

图2 实施后水处理废水流程图

精处理原有废水收集池附近，地埋建造50m³精处理废水池，配置两台凝结净水回收泵，同时加装至#5、#6 机凉水塔排水管路，安装DCS 上位机自动控制方式（见图3）。

对精处理再生系统进行改造，酸碱再生和置换用水排至原有废水收集池，对地沟进行改造，其余再生时用水均排至净水收集池。前置过滤器反洗水，通过现有地沟改造，反洗水排至净水收集池。同时加装旁通阀，净水收集池水也可排至原有废水收集池。

施工完成后废水流向如图（见图4）。

图4 实施后精处理区域废水流程图

5 电厂化学废水分级回收的效果验证

2021 年5 月26 日现场施工完成，且通过168 试运，开始废水进行分级回收，为了验证此排水对#5、6 机组循环水系统的影响，根据机组运行计划，要求全部水排至#6 机组凉水塔，对#6 机循环水的水质加强化验。化验的项目包括浊度、pH 值、电导、总硬度、K 离子。通过3 个月化验监测此排水水质如下：pH 值7.8～8.3，电导率741μs/cm～1651μs/cm，总硬度，6.4ug/L～11.2ug/L，K 离子6mg/L～13.4mg/L，计算K 离子浓缩倍率为2.7～4.8（K 离子浓度的单位），水质满足循环水补水使用。

自2021年5月26日以来，化学经此分级回收系统向#5、6 凉水塔的补水，由于新建增容系统兼顾对一、二期4 台机组补水，增容水处理设备清水池累计回收量6 月、7 月、8月“迎峰度夏”期间回收水量为3.8 万t，4.7 万t，4.4 万t，2021 年9 月为2.5 万t；凝结水净水回系统累计回收量6 月、7 月、8 月、9 月分别为1667.7t、1726.9t、1959.8t、1697.3t，减少了凉水塔补水同时减轻三期综合废水处理压力，满足了机组循环水补水和全厂水平衡的需求。

初步估计每年因此而节约的水量在40 万t 以上，减少废水处理压力的同时，每年可节约取水成本20 万元以上，节约电费20 万元，节约废水处理大宗材料费约20 万元。

6 结论

合理对电厂各种废水进行分级利用，是做到废水资源化、减少外排水量、减少电厂耗水量以及维持全厂水平衡的主要途径之一，它是电厂节水的重要方式。1）废水分级回收有利于减少电厂循环水补给水量。2）废水分级回收可以保留原来废水处理方式，增加灵活的废水回收运行方式，对全厂水平衡起到至关重要的作用。3）废水分级回收可以节约用水、降低水耗和降低水污染，使电厂的用水指标达到先进水平，为获得良好的经济效益提供分析依据。