废水处理再利用的方法及作用

对火电不同生产环节中产生的废水进行处理，然后再利用，这种节水方法与上面所介绍的废水的串级利用一样，是把废水作为资源来对待，随着水处理技术的发展，已经成为近年来一项越来越受到重视的节水措施。

火电厂用水的耗损可分为两类，一类是无法回收的，如蒸发损失和某些汽水损失。其中数量最大的是冷却塔蒸发损失。水变成汽态进入大气，蒸发量基本上是由环境条件决定的。还有机炉汽水系统内的汽水损失也是无法完全避免的且无法回收的。火电厂水量耗损中还有一类是属于可以回收再用的，如循环冷却水排污损失、冲灰水的排放损失、化学水处理自用水排放损失等。其中循环冷却水排污损失、冲灰水排放损失、工业冷却水排污损失所占比例较大。将这些水用作较低质的用水系统的原水，属于水的串级利用；将这些原本要被排入环境水体的水经过适当处理，提高水质后再用于较高质的水系统，属于废水处理后再利用的范畴。这种方式为水资源的充分利用创造了更广泛的空间，已经成为节水和减少外排废水研究和应用的重点。

(一)循环冷却水排污水的处理后再利用

循环冷却水排污水的水量数量十分可观。在火电厂耗水组成中，循环水系统的补充水约占60%；而在补充水量中与循环水处理密切相关的排污水量又占较大比例。因此，在火电厂综合节水技术中，循环水的节水技术是关键。它的处理与回收利用，不仅可以大量节水，减少了对水环境的污染，而且还起到提高电厂经济效益的作用。

过去通常的做法是将循环冷却水排污水用于冲灰 (渣)，但随着浓浆输送和干除灰技术的推广应用，循环排污水量已大大超过灰渣系统用水量。另一方面，水处理技术的发展又使水处理的经济性有了很大提高。在维持循环水高浓缩倍率运行下的循环水弱酸树脂处理技术取得成功的基础上，随着膜技术的发展，并迫于环境保护制约和节水的要求，火电厂循环水处理技术有了新的发展，即反渗透技术已开始用于循环水的处理。因此，将循环水排污水进行适当处理后再用于循环水系统或火电厂其他用水系统的做法已经显示出广阔的前景。

1.循环冷却水排污水的回收处理方法和再用途径

循环冷却水排污水回收处理常采用的做法如下：

(1)经软化处理后再回用循环水系统。循环水排污水可经软化处理后再返回到冷却塔循环使用。一般是尽量取排污水中温度高的水，通过软化处理脱除钙、镁和二氧化硅。理论上，使用石灰—苏打软化器能产生35ppm钙硬度的出水；但现在实际应用的系统中一般只能达到50～75ppm，二氧化硅则很容易降到50ppm。

需要注意的是软化处理过的排污水再循环，会使那些在软化器内除不掉的可溶盐回到冷却水系统，其中氯化物和硫酸盐最值得注意。因为连续循环必然使其浓度升高，易造成腐蚀和结垢。因此，同时进行水质稳定处理是必要的。

典型的循环水排污水软化处理后回用流程如图5-2所示。

图5-2　循环水排污水软化处理回用流程

该软化处理流程是先将循环水排污水用苏打软化澄清，并用Na HSO4去除Cl-以外的氧化剂，再经p H调节过滤处理，采用这种流程的出水水质很好，TDS (总溶解固体物)明显低于循环水系统的原水补充水，因而可以提高循环冷却水的浓缩倍率。

保定热电厂循环冷却水的排污水总硬度为6.37mmol/L，总碱度为7.30mmol/L，采用石灰软化法处理该排污水并将其作为循环冷却水的补充水。运行结果表明，出水满足循环水补充水的水质要求。该工艺处理效果稳定，对水质适应性较强。采用该方法，处理费用为2.9元/t，可节约新鲜水300多万t/a。

如果希望将处理过的冷却水排污水用于更高品质的水系统，则需要脱盐，而软化处理之后的出水再进入反渗透或电渗析做脱盐处理，有利于提高反渗透或电渗析的经济性和可靠性。

(2)经脱盐处理后用作锅炉补充水。循环冷却水排污水进行脱盐处理的方法有反渗透法、电渗析法、离子交换法、蒸汽压缩蒸发法等。表5-3所列为不同处理方法和相应的再用途径。

表5-3　循环冷却排污水的脱盐处理及再用

注 不用淡化/浓缩法时，太阳能蒸发池面积一般为1.6×106m2国外零排污电厂常用太阳能蒸发池或蒸汽压缩蒸发装置最终处理高含盐量废水。

烟台发电厂对循环冷却排污水进行深度除盐处理，与原有的水处理车间的除盐水一起供应烟台市供热管网首站用水和本厂锅炉用水，系统投入运行后实现了循环冷却排污水的回收利用，降低了全厂的水耗，达到了循环水的零排放。

内蒙古大唐托克托发电有限责任公司一、二期工程共有4×600MW 燃煤湿冷机组，工业水源为黄河水，循环水浓缩倍率为3，总排污水量为1200t/h左右。鉴于厂址处在水资源相对匮乏的荒漠地区，故在二期工程中设计采用超滤加反渗透处理循环水排污水的方案，设计出水为2×100t/h，成品水再经过一级除盐加混床系统的处理，满足锅炉补给水的需要。

山东某电厂的循环水浓缩倍率为3.0左右，循环水排污水约为900m3/h，需要补充的循环补充水量约为2000m3/h；由于地处北方缺水地区，淡水资源紧缺，为缓解供水矛盾，决定建设一套200t/h循环排污水处理回用装置，通过技术经济分析，决定采用反渗透除盐工艺，反渗透出水作为锅炉补给水的预脱盐水或循环水的补充水，反渗透产生的浓水通过泵打到煤场和输煤栈桥做喷淋水，以降低耗水水量，减少电厂的废水向周边地区的排放。(www.xing528.com)

2.循环冷却水排污水处理后再用的经济分析

表5-4为华北电力设计院所做的脱盐处理300t/h排污水的经济比较，从5-4中可以看出，使用反渗透方案的经济性较好。

表5-4　脱盐的经济比较

该院还建议用反渗透出水作为锅炉补给水处理装置的原水。当作为锅炉补给水处理装置的原水使用时，由于其含盐量较低，可节省酸碱消耗量，从而可使年运行费用减少78.7万元/a，进一步提高其经济性。另外，由于循环冷却水排污水中往往含有为了防垢、防腐而加入的药剂，这些药剂有一部分带有毒性，必须处理才能排放，否则会对环境造成危害，把这方面的费用考虑进去后，对循环冷却水排污水进行脱盐处理后，用作锅炉补给水处理装置的原水的方案就更具有了吸引力。

目前我国火电厂循环冷却水浓缩倍率一般在2～3之间，少数电厂浓缩倍率达到4以上。虽然循环冷却水排污水进行脱盐处理存在投资和运行费用较昂贵，以及对预处理的要求高等问题。但为了缓解水资源短缺问题和环境保护，已开始重视循环冷却水排污水的处理再用。循环冷却水排污水的处理与再用已成为电厂废水处理设计中的一个重要课题。循环排污水比离子交换系统的再生废水水质好，因此回收再利用电厂循环水排污水已成为必然。

(二)工业冷却水的处理后再利用

工业冷却水主要是轻微的油污染，可经除油处理后回收再用。

(三)生活污水的处理后再利用

长期以来电厂的生活污水要么进入城市污水系统，要么单独处理后排放，很少回用。这种现象随着城市污水处理后再利用的大趋势已经逐渐成为过去。电厂的生活污水经过独立的污水处理设备处理后，可以用于厂区和生活区的绿地浇洒、煤场冲洗及喷洒、水力除灰渣、干灰喷洒、拌湿，或生活、生产杂用水系统，也可作为循环冷却水系统及脱硫系统的补充水。

由于电厂生活污水属于小型污水处理，除可以用常规的活性污泥法外，美国的经验是采用延时暴气法，我国的一些电厂还采用更简单的处理方法——化粪池或沉淀处理。出水用于冲灰(渣)比用循环冷却水排污水冲灰 (渣)更有利，因为生活污水TDS及Ca2+、Mg2+含量均低于循环冷却水排污水，所以在使用过程中不易产生腐蚀与结垢。

(四)煤场排水的处理后再利用

煤场排水经中和、沉淀处理后，若水质合格，可送到电厂凝汽器循环冷却水系统补充水的软化处理设备中，处理后作为冷却水系统的补充水。

目前我国已经有一批电厂建成了高浊度煤水净化系统，煤水混合物告别自然沉淀净化历史，将煤场周边排水沟来水及新、老厂皮带栈桥冲洗水等含煤废水经过 “物、化”处理，实现煤、水资源的重复再用。运行过程中，煤水升压泵将调节池的废水打进净化器，负压将无机药吸入管道，并用加药泵将有机复合药打入管道混合。污水和药剂经初步混合一并进入净化器，经微絮凝结、离心分离、重力分离、滤层过滤、污泥浓缩等过程从净化器顶端排出净化后的清水，浓缩的煤泥从底部定时或连续排出，回收用于发电，具有良好的节能、环保和经济效益。

(五)清浊分流、废水集中处理后再利用

将电厂的所有废水进行统一规划和管理，清浊分流，把相同性质的水集中在一起，如按酸碱废水、含油废水、冷却系统排污水等分门别类后再进行处理。

当今世界上的主导潮流是，能不排的尽量不排，能少排的尽量少排。为此国外一些大电厂建立了电厂废水集中处理模式——把全厂废水集中在废水处理车间。其优点是方便管理、易保证质量，但处理费用偏高。还有一种是分散与集中相结合的废水处理方式，如将锅炉化学清洗废水，化学车间废水等送入废水处理车间集中处理，而含油废水分散就地处理，用这种方法费用可以降低，但有可能因管理分散处理质量受影响。也有一些中、小型火电厂不设废水处理车间，仅在排出废水的车间或废水源所在地附近设置处理装置，就近将几种性质相似的废水混合处理。总之是把能合并处理的尽量合并，根据具体条件确定对各种废水的处理工艺，达到要求后即可分别回用。图5-3是美国科罗拉多州的Pawnee电厂废水集中处理处置的系统示意。该系统通过设置高质容纳池、中质容纳池的废水处理系统，将废水进行统一管理。

图5-3　美国科罗拉多州的Pawnee电厂废水集中处理处置系统

在我国，单机容量为300 MW及以上的发电厂或严重缺水地区，一般要求设置废水集中处理设施。位于生活饮用水水源保护区、国家重点风景名胜区、珍贵鱼类保护区、海水浴场、水产养殖场附近的发电厂则必须设置废水集中处理设施。废水集中处理设施可收集或处理下列废水：①锅炉补给水处理系统设备再生排水；②凝结水精处理系统设备再生排水；③锅炉化学清洗排水；④锅炉空气预热器冲洗排水；⑤锅炉烟气侧冲洗排水；⑥原水预处理装置的排水 (泥)；⑦循环水补充水处理系统排水；⑧除尘器冲洗排水；⑨化学试验室排水。

经处理后，出水水质差的可用于低水质系统，如冲灰 (渣)、脱硫和清洗煤灰等，水质好的可以作为循环冷却系统和热力系统的补充水，实在不能或不需要回用时，再安排达标排放。一些具体做法前面已经做了介绍，这里不再重复。

火力发电厂通过水系统的优化，能获得明显的节水效果。上面所介绍的循环使用、串级使用和处理后再用等方式有时很难截然分开，它们时常相互渗透，构成一个节水和减少外排废水的统一体，其宗旨是提高水的复用率。另外，对循环使用、串联使用和处理后再用的具体应用，也不仅仅局限于上面提到的方式，根据各厂的设备布局、水源水质、煤质以及工艺的差别可以有多种变化。