燃煤電廠(chǎng)節水治污方法

　　引言

　　長(cháng)期以來(lái)，燃煤電廠(chǎng)在節水減排方面做了大量的工作，采取了多種措施，取得了重大進(jìn)展。但是，由于受到傳統理論、理念的影響和不適宜標準的限制，廢水依然排放，水環(huán)境依然受到污染。怎么辦?惟有原始創(chuàng )新、顛覆性創(chuàng )新，實(shí)行廢水用作循環(huán)水零排放技術(shù)，才能從根本上改變現狀，才能給人民群眾交上一份滿(mǎn)意的答卷。

　　一、燃煤電廠(chǎng)節水治污工作形勢嚴峻

　　《國務(wù)院關(guān)于實(shí)施最嚴格水資源管理制度的意見(jiàn)》(國發(fā)2013.3號)指出：“水是生命之源，生產(chǎn)之要，生態(tài)之基，人多水少，水資源時(shí)空分布不均是我國的基本國情和水情。當前我國水資源面臨的形勢十分嚴峻，水資源短缺，水污染嚴重，水生態(tài)環(huán)境惡化等問(wèn)題日益突出，已成為制約經(jīng)濟社會(huì )可持續發(fā)展的主要瓶頸”。國務(wù)院(2015.17號)發(fā)布的《水污染防治行動(dòng)計劃》進(jìn)一步指出：“我國正處于新型工業(yè)化、信息化、城鎮化和農業(yè)現代化發(fā)展階段，水污染防治任務(wù)繁重艱巨。并要求各地區、各部門(mén)以抓鐵有痕、踏石留印的精神，依法依規狠抓落實(shí)，確保全國水污染治理與保護目標如期實(shí)現，為實(shí)現‘兩個(gè)一百年’奮斗目標和中華民族偉大復興中國夢(mèng)作出貢獻”。為貫徹這一系列指示精神，國家發(fā)改委、環(huán)保部、工信部、水利部和能源局等部門(mén)以及各大發(fā)電公司都下發(fā)了相應的文件，節水治污工作不僅提到了議事日程上，而且成為各級領(lǐng)導工作的重中之重。

　　燃煤電廠(chǎng)是耗水大戶(hù)，特別是濕冷機組的循環(huán)冷卻水系統的用水量和排水量十分驚人。以180萬(wàn)千瓦裝機容量的發(fā)電廠(chǎng)而言，每天排放的高鹽濃水、脫硫廢液、生活污水、含油廢水及循環(huán)水排污水等約3000m3，平均每萬(wàn)千瓦的日排污量為16.7m³。我國燃煤發(fā)電機組總裝機容量為9.9億千瓦，其中濕冷機組占72.2%，為7.15億千瓦，按每萬(wàn)千瓦每天排污16.7m³計，全國濕冷機組每日排污量為1191667m³，一年的排污量為4.35億m³。如此巨大的數據，水資源能不緊張嗎?水環(huán)境能不污染嗎?億萬(wàn)人民群眾的生活用水怎樣保證?所以，燃煤電廠(chǎng)的節水治污工作形勢非常嚴峻，迫在眉睫，刻不容緩。

　　二、已有的水處理技術(shù)破解不了現實(shí)難題

　　當前，各燃煤電廠(chǎng)的循環(huán)冷卻水處理工作普遍按照循環(huán)水的用水標準進(jìn)行補水，按照循環(huán)水的水質(zhì)控制標準進(jìn)行排污。為了適應補水標準和水質(zhì)控制標準的要求，近些年來(lái)，衍生出了多種循環(huán)冷卻水處理技術(shù)。但是，無(wú)論哪種技術(shù)，都沒(méi)有達到循環(huán)水設備的百分之百不結垢和百分之百不腐蝕效果。不單如此，廢水的排放問(wèn)題依然存在，或者說(shuō)排放廢水量減少了，而污染物總量沒(méi)有變。比如：

　　廢水經(jīng)膜法處理后回用。循環(huán)水的排污水經(jīng)預處理、生化處理、納濾或超濾、反滲透膜處理后，純水回用，濃水排放。這種方法的設備投資大，運行費用高，外排廢水量減少了，外排廢水的含鹽量更高了，污染物總量沒(méi)有變。國內有極少數企業(yè)采用了多效蒸發(fā)、結晶分離的工藝得到了廢水零排放。但是投資大，耗能高，運行成本高，企業(yè)不堪重負，基本上處于虧損狀態(tài)。

　　補充水經(jīng)石灰軟化處理。用石灰軟化補充水是一種多年的老技術(shù)，至今仍在使用。通過(guò)石灰軟化后的補充水，可以達到循環(huán)水的高濃縮倍率。但是，在實(shí)施過(guò)程中還要進(jìn)行絮凝、澄清、過(guò)濾、加酸調節PH值等工藝的配合。這一技術(shù)的工作環(huán)境差，工藝條件復雜，仍然有外排廢水，循環(huán)水設備時(shí)常有結垢或腐蝕問(wèn)題發(fā)生。

　　補充水經(jīng)弱酸樹(shù)脂降堿降硬處理。經(jīng)弱酸樹(shù)脂軟化處理后的水與工業(yè)水混合作為循環(huán)水的補充水，可以較大提高循環(huán)水的濃縮倍率，節水效果好。但是，循環(huán)水仍有排污水，弱酸樹(shù)脂再生時(shí)的酸性廢水含鹽量高，仍然污染環(huán)境。

　　循環(huán)水用硫酸中和堿度處理。為了防止高倍率引起的循環(huán)水設備結垢問(wèn)題，在普遍投加阻垢緩蝕劑的同時(shí)，用硫酸調節循環(huán)水的PH值和堿度。此方法較上述三種方法處理工藝簡(jiǎn)單，處理成本最低。但頻繁的結垢和腐蝕問(wèn)題導致系統運行不正常，并產(chǎn)生大量的排污水。

　　復合高效阻垢緩蝕劑處理。是一種普遍采用的循環(huán)水處理方法，大多數的燃煤發(fā)電企業(yè)單獨采用，有少數企業(yè)配以加酸、或石灰軟化、或弱酸樹(shù)脂軟化、或膜處理廢水等方法。但是無(wú)論哪種方法，都存在廢水排放問(wèn)題。即使有的企業(yè)把廢水用作沖灰水，同樣存在灰場(chǎng)灰水溢流到水環(huán)境，或污染水體、或高鹽水滲透到地層中造成地下水污染。

　　燃煤電廠(chǎng)的外排廢水由來(lái)已久，司空見(jiàn)慣。雖然采取了多種節水減排措施，但終不能解決廢水外排問(wèn)題，終不能解決水生態(tài)環(huán)境惡化問(wèn)題。至此，黨和政府在企盼，企業(yè)和大眾在企盼，企盼水處理領(lǐng)域有創(chuàng )新技術(shù)問(wèn)世，企盼所有企業(yè)實(shí)現廢水零排放，企盼水環(huán)境不再污染。

　　三、廢水用作循環(huán)水零排放技術(shù)的問(wèn)世

　　目前，在節水治污領(lǐng)域中，政府層面已經(jīng)出臺了許多相關(guān)政策與法規，而技術(shù)層面幾乎到了“山窮水盡疑無(wú)路”的窘境。雖然有專(zhuān)門(mén)機構推出了多效蒸發(fā)、結晶分離的廢水零排放技術(shù)，可并非雪中送炭，迎合者甚少。更何況采用了多效蒸發(fā)、結晶分離技術(shù)的企業(yè)大多出現嚴重虧損，其中有多家企業(yè)的設施閑置，另尋其它省錢(qián)的技術(shù)。

　　正當人們在為節水治污技術(shù)一籌莫展的時(shí)候，邯鄲市奧博水處理有限公司推出了醞釀已久的“廢水用作循環(huán)水零排放技術(shù)”。這一技術(shù)已經(jīng)獲得了三項國家發(fā)明專(zhuān)利授權(專(zhuān)利號：ZL200910073943.6、ZL201110368302.0、ZL201310605643.4)。該專(zhuān)利技術(shù)的推廣和運用，顛覆了傳統的循環(huán)水處理理念和方法，突破了循環(huán)水水質(zhì)控制標準和多項廢水回用水標準的限制，取得了循環(huán)水設備百分之百不結垢、不腐蝕和節約用水的效果，這無(wú)疑是水處理領(lǐng)域的一場(chǎng)革命。推廣和實(shí)施這一技術(shù)，將成為落實(shí)“水十條”的重大技術(shù)支撐，水污染或將成為歷史，畫(huà)上句號。

　　經(jīng)調查了解，目前已經(jīng)試用和運用廢水用作循環(huán)水零排放技術(shù)的企業(yè)已達35家，其中有煤化、石化、冶金、制藥、熱電等多個(gè)行業(yè)的企業(yè)。這些企業(yè)的廢水不盡相同，但在采用廢水用作循環(huán)水零排放技術(shù)后，省掉了廢水生化處理費用、省去了廢水排放費用、省去了新鮮水費用、省去了設備檢修或更新費用。最重要的是循環(huán)水設備實(shí)現了百分之百不結垢不腐蝕，提高了設備利用率，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高了產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，延長(cháng)了設備壽命等，可謂是一項低費用投入，換來(lái)了多項收益。經(jīng)測算，每消耗掉一噸廢水的費用僅4.00元左右。廢水用作循環(huán)水零排放技術(shù)有三項創(chuàng )新理念：

　　其一，循環(huán)水系統是廢水深度處理的最佳設施。循環(huán)水系統的固有設施具備了廢水深度處理所需的好氧、厭氧、缺氧、熱解、催化等條件，廢水中的COD、BOD、氨氮、酚、氰等有毒有害物質(zhì)均可以在循環(huán)水無(wú)限循環(huán)過(guò)程中得到徹底的降解。比如：剩余氨水做為循環(huán)水補充水，經(jīng)過(guò)降溫除油后直接補入循環(huán)水泵的入口處水面以下，在進(jìn)入換熱器后，循環(huán)水溫度的升高造成水中溶解氧含量降低，逃逸出的氧與氨氮結合形成硝酸根和亞硝酸根，與硫化氫結合形成了硫酸根和亞硫酸根。循環(huán)水中碳酸鹽轉化成硝酸鹽和硫酸鹽，擴大了硬度在循環(huán)水中的溶解度。所以，雖然剩余氨水堿度高、PH值高、而且味道很大，但作為循環(huán)水補充水時(shí)，循環(huán)水不僅沒(méi)有味道，而且堿度降低了，PH值也降到了8.0以下，根本不會(huì )發(fā)生結垢問(wèn)題。

　　其二，廢水是循環(huán)水的最佳水源。這是因為廢水中含有微量重金屬離子，重金屬離子又是高價(jià)陽(yáng)離子，可在藥劑絡(luò )合作用下成為循環(huán)水設備的預膜劑。重金屬離子膜可抵御高CI-、高SO42-、溶解氧的腐蝕，因而循環(huán)水用廢水零排放時(shí)，設備不會(huì )出現腐蝕問(wèn)題。在零排放情況下，循環(huán)水中超飽和的結垢物質(zhì)必然要析出成垢，但是在多功能阻垢緩蝕劑的作用下，結晶析出的物質(zhì)會(huì )改變晶體形態(tài)，成為不規則的水渣，因而循環(huán)水系統不會(huì )結垢。與此同時(shí)，循環(huán)水高CI-抑制了菌藻瘋長(cháng)，氯化鈣的超飽和析出成為循環(huán)水的凈水劑等。

　　其三，循環(huán)水水質(zhì)不按標準控制，效果會(huì )更好。循環(huán)水的用水標準和循環(huán)水水質(zhì)控制標準有十多項，控制的目的是為了保證循環(huán)水系統不結垢不腐蝕。但是，幾十年的生產(chǎn)實(shí)踐卻證明了按照這些標準控制，不僅沒(méi)有節水，而且又結垢又腐蝕。比如：控制循環(huán)水的PH值，就是加硫酸，硫酸根與水泥結合形成了水合硫酸鈣，引起了水泥構件腐蝕、沙化。腐蝕產(chǎn)物堆積于換熱器管內，形成軟垢。再比如：硫酸與碳鋼管道結合，形成硫酸鐵、硫酸亞鐵，在水中溶解氧的作用下，形成三氧化二鐵和四氧化三鐵，使換熱器生成銹垢銹瘤，影響換熱效果。除了調PH值外，其它控制指標如：CI-、SO42-、濁度、硬度、電導、SiO2、Fe2+、油含量等都是小于號，也就是說(shuō)達到了所規定的指標就是排污。所以，這就造成了水資源的極大浪費和水環(huán)境的污染。相反，循環(huán)水不控制PH值，就用不著(zhù)加硫酸，就不會(huì )引起系統腐蝕，也不會(huì )造成PH值升高而結垢。因為藥劑將Ca2+、Mg2+螯合后，HCO3-就是多余的不穩定的離子，在換熱器受熱后，兩個(gè)HCO3-就轉化成一個(gè)CO2、一個(gè)H2O、一個(gè)CO3-。再比如：因循環(huán)水CI-含量低，相對應的陽(yáng)離子含量也低，陽(yáng)離子含量低意味著(zhù)重金屬離子含量低，所以在沒(méi)有微量重金屬離子作預膜劑的情況下，循環(huán)水系統設備怎么能不腐蝕呢?

　　截至目前，已經(jīng)研發(fā)成功的廢水用作循環(huán)水零排放技術(shù)中，剩余氨水、蒸氨廢水、生化廢水、脫硫廢液、酸堿再生廢水、反滲透濃水、納濾或超濾濃水、煤氣洗滌水、電脫鹽濃水、酸性?xún)艋�水、生物制藥廢水、合成制藥廢水、城市中水、生活污水等，均可作為循環(huán)水的補充水，在零排放情況下實(shí)現循環(huán)水設備百分之百不結垢不腐蝕。

　　焦化廢水、生物制藥廢水均是難降解難處理的有機廢水。比較而言，電廠(chǎng)的廢水是易處理的廢水。所以，燃煤電廠(chǎng)的外排廢水全部用作循環(huán)水補充水，做到零排放，是非常簡(jiǎn)單的事情。

　　四、廢水用作循環(huán)水零排放需好事多磨

　　廢水用作循環(huán)水零排放技術(shù)推廣近三年來(lái)，遇到過(guò)許多挫折，但是因為采取相應的措施加以補救，從而保證了這一技術(shù)的順利推廣和應用。

　　邯鄲一家大型鋼鐵企業(yè)的焦化廠(chǎng)，年生產(chǎn)規模為206萬(wàn)噸。長(cháng)期以來(lái)，循環(huán)水補充冶金中水，循環(huán)水濃縮倍率控制在1.5-1.7。其處理效果是：每年對換熱器進(jìn)行一次清洗，三年更換一遍換熱管。當采用焦化廢水用作循環(huán)水系統零排放技術(shù)后，循環(huán)水CI-達到8000-12000mg/L，運行一個(gè)半月后，循環(huán)水上水管道脫落的銹瘤碎片對換熱器造成堵塞。又運行了三個(gè)月后，回水管脫落的銹瘤碎片堵塞了冷卻塔填料。如果原來(lái)的循環(huán)水系統沒(méi)有嚴重腐蝕問(wèn)題，就不會(huì )出現銹瘤碎片堵塞換熱器和冷卻塔填料問(wèn)題。解決此類(lèi)問(wèn)題，目前還未有良策，所能采取的措施是降低藥量，讓銹瘤銹斑緩慢脫落。

　　山東淄博有一家石化企業(yè)，循環(huán)冷卻水系統結垢非常嚴重。當采用石化廢水用作循環(huán)水零排放技術(shù)后，上層填料中的垢疏松后，跌落到下層填料中發(fā)生了堵塞，支撐填料的是塑料支架，不堪重負時(shí)折斷，造成冷卻塔填料大面積坍塌。如果填料中的垢不嚴重，或者支撐架是角鐵或槽鋼，就不會(huì )發(fā)生填料坍塌問(wèn)題。解決此類(lèi)問(wèn)題，目前唯一的手段是降低藥量，讓老垢慢慢溶化和分解。具體聯(lián)系污水寶或參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　山東東營(yíng)一家石化企業(yè)采用廢水用作循環(huán)水零排放技術(shù)后，水中的含鹽量和濁度很高。由于冷卻塔沒(méi)有安裝百葉窗，刮大風(fēng)時(shí)，循環(huán)水被吹出水池外，造成周?chē)�地面和設施表面很臟。該企業(yè)的冷卻塔軸流風(fēng)機功率大，又不能調小風(fēng)量，冷卻水噴頭上方又無(wú)節水器或收水器，致使飛濺水吹出冷卻塔，使廠(chǎng)區一片白茫茫。解決這些問(wèn)題的措施有三項：一是循環(huán)水冷卻塔裝百葉窗;二是冷卻塔噴頭上方裝節水器;三是排一部分循環(huán)水到污水廠(chǎng)，投加藥劑降濁后再返回循環(huán)水系統。

　　河北唐山一家焦化企業(yè)的余熱電廠(chǎng)有一臺不銹鋼蝶片式換熱器，蝶片的表面壓制了花紋。當循環(huán)水的CI-達到10000mg/L時(shí)，換熱器出現了穿孔問(wèn)題。原因是蝶片式換熱器材質(zhì)有裂紋所致。這是因為CI-半徑小，易在裂紋中聚集，當聚集到一定程度后，共同發(fā)力，造成穿孔。目前，解決這一問(wèn)題的措施有三項：一是增加多功能阻垢緩蝕劑中鋅離子的含量，抑制空蝕;二是在循環(huán)水中補入反滲透濃水或其它循環(huán)水系統的排污水，促使氯化鈣的超飽和析出與沉淀，從而降低循環(huán)水CI-含量;三是廢水補充量不足時(shí)，需要補充新鮮水，將新鮮水先經(jīng)過(guò)蝶片式換熱器后再流入循環(huán)水系統作補水。這三種方法均可抑制不銹鋼蝶片式換熱器的穿孔問(wèn)題。

　　寧夏銀川一制藥企業(yè)的2×25MW自備發(fā)電機組系統結垢非常嚴重，在采用生物制藥廢水作循環(huán)水系統零排放期間，更換冷卻塔填料造成換熱器結垢更加嚴重。究其原因是：在不停機狀態(tài)下更換冷卻塔填料，填料中的垢渣大量脫落到循環(huán)水池中，垢渣的比表面積大，與循環(huán)水中的多功能阻垢緩蝕劑發(fā)生反應后，就造成了進(jìn)入換熱器的循環(huán)水中藥量減少，甚至缺失，因而造成換熱器結新垢。解決這一問(wèn)題的措施是：一是增加多功能阻垢緩蝕劑的日用量，逐步將換熱器和填料中的垢溶解掉;二是運行中盡可能不更換填料，如非更換不可的，要成倍地增加多功能阻垢緩蝕劑日用量。

　　上述五個(gè)方面出現的問(wèn)題，是原來(lái)運行中出現了問(wèn)題，沒(méi)有及時(shí)處理而留下的后患。通過(guò)采取相應的補救措施，可以保證廢水用作循環(huán)水零排放技術(shù)的安全運行。

　　結束語(yǔ)

　　綜上所述，節約有限的水資源和水污染防治工作已經(jīng)到了攻堅階段，而當下的燃煤電廠(chǎng)又缺乏解決外排廢水的良方。奧博公司發(fā)明的廢水用作循環(huán)水零排放技術(shù)既然已經(jīng)在煤化、石化、制藥、熱電企業(yè)取得成功運用，那么，在燃煤電廠(chǎng)也會(huì )取得成功運用�，F在缺少的已經(jīng)不是技術(shù)，而是傳統水處理理論、理念的更新，是廢水用作循環(huán)水零排放技術(shù)的大膽嘗試。相信廣大的燃煤企業(yè)在運用廢水作為循環(huán)水零排放技術(shù)后，不僅解決了循環(huán)水設備的結垢和腐蝕問(wèn)題，更重要的是節約了有限的水資源，實(shí)現了廢水資源化利用及零排放，并且更有利于企業(yè)經(jīng)濟效益的提高。(來(lái)源：谷騰環(huán)保網(wǎng) 作者：衛茂盛)