白马电厂工业废水回收利用技术改造可行性研究
摘 要：分析研究了白马电厂工业排水系统现状及存在的问题，提出了废水回收利用技术改造可行性方案。工程应用表明，废水回收利用具有良好的社会效益、环境效益和经济效益。
关键词：火电厂,工业废水,回收利用,技术改造
白马发电厂装有3×670 t/h液态排渣蒸汽锅炉，对应3×200 MW凝汽式机组，于1988年和1996年分两期工程建成投产。其中21、22号机组凝汽器采用直流冷却，23号机组凝汽器采用凉水塔开式循环冷却。由于机组建设较早，电厂工业排水清水、污水、雨水混排现象严重，废水回用率较低。因此回收利用工业排水，提高废水回收利用率，对电厂深入开展环境保护工作和实施可持续发展战略都具有重要的意义。
1工业废水回收利用可行性研究
1.1水务系统现状和存在的问题分析
电厂的原水取自沱江，经升压泵升压后，大部分用作2×200 MW机组凝汽器直流冷却水。其余水主要供化学用水、除灰系统补充水、部分冷却器用水、工业用水和生活消防用水。
1.2电厂的工业排水及其处理系统
电厂产生的工业排水主要有：
(1)灰、渣水
电厂的灰、渣水设计为回收利用，闭路循环。但由于回水系统先天不足，不能完全回收渣池和灰场排水，尚有1 143 m3／h渣水、600 m3／h灰水直接排入沱江。其中灰水pH大于9，属于超标排放。
(2)化学车间排水
① 离子交换树脂再生排放的酸碱废水15 m3／h排入中和池，经酸碱中和至pH 6～9后通过地沟 经5号排放口入沱江；
② 预处理系统的排水110 m3／h直接经地沟排入沱江。
(3)循环冷却塔排污水
冷却塔采用连续排污和间歇排污两种方式，排污水约300m3／h。其中约120m3／h供23号机组冲灰水使用，其余180m3／h排入地沟经5号排放口排入沱江。
(4)锅炉的化学清洗和锅炉排污水
① 锅炉采用EDTA清洗。废水来自EDTA再生后的排放水，设计为中和处理后排放地沟。
② 锅炉排污放水经工业水降温后排入沱江，三机同时运行时排放水量15m3／h。
(5)主厂房工业排水
主要包括主厂房内主给水泵电动机润滑油、空气冷却器、发电机定子冷却器、引送风机电动机冷却器、化学取样设备以及各类设备的轴承冷却水排水。排水总量约1 700 m3／h，直接进入下水道经3、5号排放口入沱江。这是电厂工业排水的主要来源。
(6)含油废水
主要来自燃油贮槽和油罐区的冲洗水、冷却水(夏季)和雨水约30 m3／h。这部分水进入生活污水处理站处理后排入沱江。
(7)煤场、输煤系统冲洗水
煤场、输煤系统的冲洗水和雨水进入沉淀池，沉淀后经地沟排入沱江。排水水量10 m3／h。
1.3电厂的工业水排放现状及存在的问题
1.3.1电厂的水量平衡
电厂的工业排水3 7933／h，其中工业冷却水1 7003／h，冲灰渣水1 743 3／h，工业废水350 m3／h。
1.3.2存在的问题
① 电厂的清水和污水、雨水和污水混合排放
电厂的水平衡测试结果表明，电厂的工业排水(不含冲灰渣水)中主要为工业冷却水，合计17003／h，占总排放量(不含灰渣水)的83%。间接冷却水与原水相比除水温略有升高外，其他水质指标相同，排放入工业废水系统，不仅增大了工业废水水量，增加了排污缴费额度，而且增大了后续系统的处理规模和处理难度。
② 灰渣水未实现闭路循环
灰渣水系统原设计有闭路循环系统，流程为原水→粒化水→冲灰水、冲渣水→灰场→粒化水，其中灰场回水设计为自流。但由于管道结垢和系统设计不尽合理等因素，系统目前出力仅为200～3003／h，其余灰水直接排入沱江。
③ 21、22号机组工业废水没有设计回收利用
化学预处理及其他相关系统的排污水未采取任何措施，直接排入地沟。电厂的雨水和工业废水系统混合排放。在运行中，大量的地面冲洗水进入外排系统。工业废水排放口过多。电厂在江边共有工业废水排放口5个。
④污水处理设施不能正常有效运行
中和池不能有效地中和处理酸碱废水，导致酸碱废水超标排放。
输煤、煤场系统的排水处理池容积不够。在雨季或大量冲洗时，处理池容积不够，排水沉降分离不彻底。2电厂工业排水回收利用技术方案及其可行性分析。
根据以上的调查结果，电厂工业废水排放系统复杂，回收利用水平低，尚有大量的超标废水外排。但由于电厂单机容量大，节水潜力很大，采取一定的措施，就能实施较高水平的水务管理，实现工业废水回收利用。根据中国目前的国情和电厂所处环境的水资源实际情况，实现完全意义上的工业水零排放在经济上是不合算的。为了取得较好的经济效益和环境效益，将电厂的工业水回收利用分阶段进行：①近期。通过对厂内水系统进行改造，回收绝大部分工业废水，排放未受污染(热污染除外)的清洁水，这样作到废水基本上完全回收。②远期。作为规划，在近期工作的基础上，回收利用排放的清洁工业水，形成循环冷却，并对排水进行净化处理，实现“零排放”。
2.1减少工业废水排放量，提高重复利用率
(1)系统完善化改造
对系统完善化改造，杜绝工业设备工作介质的跑、冒、滴、漏。主要包括各类水池的溢流控制改造和用水系统阀门的维护。
(2)工业排水实施清水、污水分开排放
白马电厂的工业排水中83%以上属于工业冷却水，因此工业排水清污分排是减少污水的排放总量、减少后续处理规模、处理难度、减少投资和运行成本的前提条件。即截流21、22号机组所有工业冷却水，不再向地沟排放；23号机组的工业冷却水回收排入循环冷却水系统，做补充水使用。具体的近期措施如下：
① 主厂房0米以上的冷却水排水如化学取样冷却水、部分转机冷却水等经专用管道自流排入直充冷却水退水渠虹吸井。
② 通过增高射水泵水池的高度，提高溢流水口的高度，排水自流进入直流冷却水系统。
③ 主厂房内的冷却水包括21、22号给水泵工作油冷却器、给水泵润滑油冷却器、给水泵电机空气冷却器、发电机定子冷却器、发电机密封油冷却器排放水，利用出水的余压排入主厂房端头新铺设的大口径管道入虹吸井。
④ 在锅炉的排污扩容器后端下水道铺设新的管道，将引送风机电动机空气冷却器排水和锅炉取样冷却器排水等引入除尘升压泵水池，利用泵升压后，排入虹吸井。
⑤截流主厂房两端的工业冷却水退水，将转机冷却水通过泵排入虹吸井。
远期措施：老机组拆除后，利用场地修建1 200 m3／h处理能力的热交换器和工业回收水池，处理目前排入直流冷却水退水渠虹吸井的工业冷却水，使工业冷却水循环使用。
(3)工业设备节水改造
① 把部份水冷却设备改为风冷却器和减少设备的耗水量可以大幅度降低工业水的耗水量。具体方案是将引、送风机电动机冷却器、主给水泵油冷却器和主给水泵电动机冷却器由水冷却改为风冷却。
② 改造23号机组的工业水系统，回收目前排放的辅机冷却水，实现辅机冷却水循环使用。
③ 提高23号机组循环水浓缩倍率，将浓缩倍率由目前的2提高到3～3.5，减少循环水排污水量1853／h。
2.2回收利用工业废水
(1)改造灰渣水回收系统，冲灰渣水实现闭路循环。
① 在灰场排水口建设泵站，改自流回水为压力回水，并对回水进行防垢处理。
② 在厂区内新建2×480 3冲灰渣水池和粒化水池，提高系统运行的稳定性。
③ 灰浆泵加装液力偶合器，通过调整灰浆泵转数调整灰浆泵的出力，减少进入灰场的灰浆总量。
④ 整个灰浆、回水系统建立定期清洗制度。
(2)回收利用主厂区工业废水
厂区主要的工业废水中，冷却塔排污水，予处理排水占85%，其余酸碱废水、含油废水等占15%。冷却塔排污水的水质、水温满足电厂的冲灰、油罐冷却和输煤系统用水水质要求。化学预处理的排水水质与原水相比没有大的差异，仅是悬浮物的含量大，由于冲灰水水质要求低，回收利用冲灰是可行的。
电厂临时性工业废水主要包括锅炉启停期间产生的废水，这类水瞬时流量大，污染严重，但产生频率低，花一定的代价来处理在经济上不合算。将其排入冲灰系统，即可以回收利用废水，又可以利用粉煤灰处理其中的污染物，达到以废治废，回收利用废水的目的。
根据实际的水量平衡测试结果，电厂实际的主要废水产生量小于灰渣水系统的补充水量，工业废水回收利用方案设想如下：
方案1
对污水截流分类排放，回收利用，实现简单回收污水，达到污染治理和回收利用工业废水的双重目的。主要的处理措施如下：
①机组启停 产生的废水
包括锅炉的清洗废水、停炉保养水、锅炉放水、省煤器冲洗水等机组启停产生的废水直拉进入灰浆系统。既利用灰浆处理其中的污染物，又利用灰水闭路循环系统回收排放水做冲灰系统的补充水。
② 化学中和池排水经中和池定量直接进入冲灰水池，用做冲灰水补充水。
③ 化学预处理的排水进入新建流量调节池，用定量泵送入冲灰前池。排水中含的泥进入灰场贮存，清水同时用做冲灰系统的补充水。
④ 23号机组冷却塔排污水部分补充冲灰系统，部分做输煤系统、煤场用水和油库冷却水的补充水。
本方案基本上维持了现有的运行方式，只需对现有系统的排水排出部分进行改造，增加少量泵即可实现。具有投资少，运行费用低廉的特点。
方案2
① 化学酸碱废水、机组启停废水处理同方案1。
② 其他废水的处理
在3、5号排放口前实施截流，新增2×300 m3／h 处理能力的污水处理设施，采用混凝、过滤技术处理废水，净化后供厂区杂用水、输煤系统冲洗用水及其他系统的补水。
2.3方案的可行性论证
(1)系统改造对冷却水流量的影响
大部分改造利用水流余压排入汇流管道后自流入虹吸井，其余改造通过泵升压进入虹吸井，对系统不存在不利因素。
(2)灰场处理污染物的技术可行性论证
① 启停炉废水净化处理的技术论证
这类废水包括锅炉清洗、钝化、停炉保养、省煤器清洗、锅炉紧急放水等排水，除锅炉紧急放水水质尚可外，其余排水的水质差，表现为强酸性、铁、有机物含量高。以锅炉清洗废液为例分析。EDTA洗炉废液中含有H2SO4、EDTA、联胺和金属离子如Fe2＋、Cu2＋等，废水进入灰水闭路循环系统后，发生化学、物理反应，净化H2SO4、EDTA、联胺和金属离子，试验表明净化率接近100%。同时电厂灰场进行了防渗漏处理，灰水对地下水不存在不利影响。
② 预处理排污水净化处理的技术论证
处理预处理排污水主要利用灰场作为污泥的堆积场地。测试结果表明SS的去除率大于98%。
灰场处理废液不仅可以简单有效处理污染物，净化废水，而且可以回收废水，节约新鲜水用水量，同时还可以减少处理设施的场地、初投资，是以废治废、废水资源化的有力措施。
(3) 工业污水对冲灰系统的影响及防治措施
① 对锅炉酸洗废液和省煤器冲洗水而言，酸性废水进入冲灰系统后，酸碱中和，减少了酸的含量；同时输灰管道中结有CaCO3垢，酸液难以直接与管道接触，在短时间内不会对设备、管道形成腐蚀。这在对电厂灰管进行不停运清洗中得到了充分的验证。
② 高SS污水对系统的影响主要包括对设备的磨损和SS淤积带来的负面效果。对冲灰水系统而言SS的引入，对系统尤其对冲灰水泵(清水泵)的磨损是不容忽视的。同时SS在冲灰水池沉降必然会导致冲灰水池淤积，容量减少，导致系统的安全性降低。但通过一定的技术手段是可以减少甚至消除其不利影响的。具体的措施如下：
改造冲灰水泵：将清水泵更换为杂质泵。
废水直接进入冲灰系统：选取适当的污水泵，直接利用污水冲灰，避免污水进入冲灰水池。同时这种方式还可以有效地预防冲灰水与生水混合后冲灰水系统结垢。
③ 由于以上的大流量废液均产生于机组停运时期，这意味着输灰系统存在至少1台机组和一台灰浆泵的输送富裕容量即1 400 0m3／h的输送容量，满足机组停炉、清洗的排放水量要求。
3工业水回收利用的经济效益和环境效益分析
3.1经济效益分析
3.1.1工程投资概算
工程于2000年9月开工建设，工程总投资概算920万元(包括设备费、建筑费、安装费、其他费用)。
3.1.2运行费用
运行费用主要包括电能消耗、检修维护费用、人工费用，由于没有药剂消耗，运行费用相对较小。
3.1.3经济效益
工程实施后年节约253.08万元，其中减少制水成本55.92万元，节约排污费、超标排污费124.56万元，节约水资源费72.60万元。
工程静态投资回收年限4年。
3.2工程实施后环境效益分析
(1)节约水资源2 420万t／a。
(2)工业废水基本完全回收利用，减少废水排放量2 420万t／a。
(3)工业污染物以废治废，污染物资源化处理，减少了大量处理药剂。
4结语
(1)水量平衡是全厂排水回收利用改造工作的基础和关键。全厂清污分排、工业废水回收利用、灰渣水闭路循环系统的设计、改造、运行都必须建立在良好水量平衡管理上。
(2)灰浆对工业废水有良好的净化作用，灰场、除灰系统也是优良的废水净化回收场地、设施，净化后的排水可以循环使用。
(3)电厂实施工业排水回收利用在技术上和经济上都是可行的。
(4)工业废水回收方案1是最佳方案。此方案投资相对较小，只需对系统做小的改动即可实现。
(5)工业废水回收利用每年可节约各类费用250万元，减少废水排放量2 420万t，经济效益和环境效益显著。
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
