电厂用水与废污水治理现状分析

电厂废水通常有循环冷却排污水、除灰水、脱硫废水、含油废水、含煤废水、排泥废水、其他工业废水和生活污水等。其中循环冷却排污水、除灰水量大，脱硫废水处理难度高。

电厂用水工艺的全面改造和废水“零排放”处理迫在眉睫。

1）废水“零排放”

所谓废水“零排放”是指不向电厂界外环境排放有害水质、沉淀的污泥等物质，以适当的方式处理处置。早在20世纪70年代，美国、加拿大提出废污水“零排放”。至今，废污水处理工艺基本成熟，取得了一定的经济和社会效益。

我国电厂废污水“零排放”的节水改造起步较晚。2000年启动完成西柏坡火电厂废水“零排放”的科研项目，达到了合同预期目标和要求的主要技术经济指标［4］，并引领国内电力行业废污水“零排放”处理的迅速发展。

电力行业既是用水大户，也是废污水排放大户（见表5-3）。电厂废水处理的共性问题主要如下：

（1）用水量约占工业用水量的30%～40%，而水价和排污费逐年提高，加重企业的经济负担。

（2）大多数火电厂中循环系统排污水量最大，其中脱硫废水处理尤为难点［5］。

（3）电厂末端废水处理投资高，需要技术创新。

表5-3　火电厂水资源消耗及脱硫废水

2）废水处理技术集成

膜技术的开发使电厂的水处理技术上了新的台阶，并成功地应用在废水分离处理中。针对各种废水，采用各种技术集成，实现了废水“零排放”。

（1）反渗透技术 应用反渗透（RO）技术并组合超滤、微滤等技术可净化和分离水溶液中的颗粒、有机物。在火电厂废水处理中，反渗透技术主要用于循环系统排污水、锅炉酸洗废液和电厂综合废水处理。

通常采用连续微滤（CMF）+反渗透处理工艺处理循环冷却水，回用水量占处理水量的7/8，出水水质基本可满足系统补充水的水质要求；在北方某空冷机组上采用“气浮除油→石灰软化→重力滤池→离子交换软化→反渗透”工艺处理电厂辅机冷却系统排污水、化水车间排污水、冲洗水等废水，系统整体出水水质满足设计要求。

但在实际运行过程中，火电厂的废水水质差，尤其对于高含盐量、高腐蚀性的脱硫废水，反渗透膜极易被污染，导致清洗和再生频繁，不仅降低废水的回收率，缩短了反渗透膜的使用寿命，同时也极大地增加了运行成本，因此，反渗透技术极少单独应用于脱硫废水的处理。

（2）蒸发结晶技术 该技术适用于脱硫废水处理，通过蒸发浓缩液，达到盐水分离。实际应用中常见多效蒸发（MED）结晶技术和机械蒸汽再浓缩（MVR或MVC）技术。

多效蒸发结晶技术：蒸发系统一般分为热输入单元、热回收单元、结晶单元和附属系统单位4个单元。常规处理后的废水经过多级蒸发室的加热浓缩后成为盐浆，盐浆经离心、干燥后得到盐结晶，运输出厂出售或掩埋。

机械蒸汽再浓缩技术：该技术将二次蒸汽绝热压缩升温后送入加热室，重新作为热源使用，降低了蒸汽用量，能耗相对较低。中科院理化所的研究者在MVR技术的产业化方面取得实质性的进展［6］。(www.xing528.com)

（3）烟道蒸发工艺 将脱硫废水经废水泵送往空气预热器后的烟道内，并采用雾化喷嘴将脱硫废水雾化，雾化状态的脱硫废水即刻在高温烟道内蒸发，蒸发后残留的杂质与飞灰一起随烟气进入除尘设备，经过除尘器后，颗粒物被捕捉下来随飞灰一起外排。该工艺系统简单，投资少，但影响机组热效率，降低灰的利用价值。

3）水资源的综合利用

随着经济社会发展和生态环境保护用水需求的不断增加，未来我国水资源的供需形势将更为严峻。水资源节约与综合利用是节约水资源、提高水资源利用水平的最主要途径，也是电力工业可持续发展的一项紧迫的战略性任务。

（1）火电厂用水现状 2000年我国火电厂耗水状况如表5-4所示。在火电总装机容量中，直流冷却（含空冷）约占42.6%，装机耗水率为0.37 m3/（s·GW）；循环冷却的装机约占57.4%，大多分布在内陆地区，装机耗水率为1.32 m3/（s·GW）；全国火电厂2000年的平均（包括循环冷却和直流冷却电厂）装机耗水率为0.92 m3/（s·GW）。全国火电厂在各种情况下（包括循环冷却及直流冷却电厂等）共耗水约为4.58×109 m3。

表5-4　2000年我国火电厂耗水状况［7］

说明：直流冷却电厂耗水量为除直流冷却水量外的其他耗水量。

2000年，全国火电厂发电耗水量平均为4.13 kg/（kW·h）；发达国家为2.52 kg/（kW·h），南非仅为1.25 kg/（kW·h）；发达国家二次循环供水系统的设计耗水指标为0.6 m3/（s·GW），我国同类机组的实际耗水指标为1.32 m3/（s·GW）。可见在我国火电行业用水量大的同时，水资源使用效率总体水平较低，资源浪费比较严重。

国内300 MW机组及其以上耗水指标如表5-5所示。

表5-5　国内300 MW机组及其以上耗水指标［8］　单位：m3/（s·GW）

①引自《火力发电厂节水导则》（DL/T 783—2001）；
②引自国家发展改革委员会印发的［2004］864号《关于燃煤机组项目规划和建设有关要求的通知》。

火电厂设计耗水指标是电厂重要的经济评价指标，如表5-6所示。

表5-6　火电厂设计耗水指标规定［2］

（2）火力发电厂水资源利用对策 严格执行国家节水政策和用水标准。北方缺水地区新建、扩建电厂时，应禁止取用地下水，严格控制使用地表水，鼓励利用中水或其他废水。原则上应建设大型空冷机组。坑口电站应首先考虑使用矿井疏矸水。沿海缺水地区建厂时，鼓励利用火电厂余热进行海水淡化。

火电厂设计中严格执行《火力发电厂节水导则》（DL/T 783—2001）规定的节约用水技术原则，火力发电厂的取水定额不高于《取水定额》（GB/T 18916.1—2012）的规定。

设计采用节水新技术、新工艺。加强电厂水务管理，严格执行水利部、国家发展改革委员会印发的水资源［2016］379号《“十三五”水资源消耗总量和强度双控行动方案》。