循环水排水处理的新工艺及其应用

杨 洁，姜 梅，周志军，岳 兴，李小娟，董大勇

(1.甘肃电力科学研究院，甘肃 兰州 730050;2.甘肃靖远第二发电有限公司，甘肃靖远 730919)

循环水排水处理的新工艺及其应用

杨 洁1，姜 梅1，周志军1，岳 兴1，李小娟1，董大勇2

(1.甘肃电力科学研究院，甘肃 兰州 730050;2.甘肃靖远第二发电有限公司，甘肃靖远 730919)

火电厂循环水排污水回收后，经过滤、离子交换器、超滤、反渗透处理后，作为循环水补水及锅炉补给水处理车间的原水进行再次使用，系统产生的废水可用于电厂煤场喷洒及冲灰。此种处理方式，可以降低新鲜取水量，降低循环水的结垢趋势，提高锅炉补给水制水设备的运行周期，同时实现火电厂废水“零排放”。对该技术实施后的经济效益进行了分析，并对实施过程中加药工艺、设备投运等提出了改进方案。

循环水排污水;回收处理;应用

0 引言

甘肃某发电公司2×300MW燃煤发电水冷机组，1996年投运。电厂生产用水取自黄河，经净化、除盐处理后使用，生产污水经排水系统排入黄河。电厂循环水冷却水量为2×33073m3/h，循环水处理工艺为加硫酸和水质稳定剂联合，运行时循环水浓缩倍率为3.3，排污水量2×155m3/h，补充水量为2×615m3/h。2007年，电厂新增2×300MW机组，但循环水排水系统仍沿用老排水系统。

自2007年以来，因循环水排水管道管径较小，而循环水排水量增加，造成排水自排水井外溢，淹没农田，对周围产生一定的影响。由于西北地区水资源紧张及国家对环境保护的重视，取水和排污费用连年增加，影响了企业的经济效益。因此，该电厂决定采用新型节水技术，将循环水排污水回收后，经过滤、除盐等处理用作循环水补水，系统产生的废水，用于煤场喷洒及冲灰，减少循环水排水量。

该工艺技术在甘肃电力系统为首次实施，应用过程中发现，其在加药点的选择、水质调整工艺、超滤初始投运工艺、测试手段等方面存在一些问题，本文总结在调试中的研究成果，对该项新型节水方式应用过程中如何设计合理的水质调整工艺、提高超滤设备使用寿命、简化运行监测方式等方面提出可借鉴的意见，对今后推广使用时需改进问题提出解决方案，使该项技术更趋成熟。

1 新型节水技术工艺及应用前景

本新型节水技术着眼于火电厂水冷机组循环水排污水的回收再利用，该技术工艺流程见图1。循环水排水经弱酸阳床处理后，一部分作为循环水的补充水，可降低循环水的碱度，降低设备结垢趋势;另一部分经超滤和反渗透处理后，作为锅炉补给水的原水补入阳床入口。火电厂循环水排水经过滤、弱酸处理、超滤及反渗透等方法处理后，循环水的浓缩倍率可由原来的3.2～3.4提高至4～5之间，化学车间制水周期由原24h提至120～170h。

水冷火电厂采用这种新型节水技术可极大减少新鲜水取水量及排污水量，同时降低设备的结垢及腐蚀趋势，提高锅炉补给水设备的运行周期，实现火电厂排水排放”。该技术在我国火电厂循环水排污水处理方式上属较先进的理念和技术，符合国家的节水、发展循环经济的政策，是值得推广的火电厂节水方法之一。

图1 循环水排水处理工艺流程

2 新型节水技术应用实例

2.1 系统设计的主要参数

2×300MW机组新型节水系统水源为循环水排污水，污水中全固形物为1500mg/L，总溶解固形物为1365mg/L，全硬度为8.45mmol/L，永久硬度为为5.59mmol/L，R2O3为12.25mg/L，全硅42mg/L，主要设计水质见表1。

表1 新型节水系统设计水质 mmol/L

设计处理水量:弱酸离子交换器120m3/h(单台)，超滤系统76m3/h(单台)，反渗透100m3/h。设计水温为20℃。超滤系统性能保证值:单套产水量为≥76m3/h(20℃)，SDI指数 ≤3，水的回收率≥90%。反渗透系统性能保证值:RO系统除盐率为≥98%(运行一年内)、≥97%(运行三年内);单套RO系统产水量≥100m3/h(20℃)，RO系统回收率≥75%。

系统主要设备为浅砂过滤器和弱酸离子交换器。浅砂过滤器共27台，直径Φ 1220×2000mm，截面积30.51m2，运行周期最大出力225m3/台。弱酸离子交换器共6台，直径Φ 3028mm，截面积为7.29m2，运行周期最大出力210m3/台，再生剂为浓度30%的HCl，再生剂比耗(100%)为40g/mol。

2.2 系统的联接方式及运行方式

新型节水系统采用全塑浅层砂滤器、顺流弱酸阳离子交换器、超滤装置、反渗透并联方式运行。正常运行时，全塑浅层砂滤器3组运行;弱酸阳离子交换器五用一备;超滤装置4台运行，不设备用;反渗透装置2台运行，不设备用。

2.3 系统投运后的运行监测指标

新型节水系统投运后，对系统各设备出水水质进行了监测，主要监测结果见表2。表中循环水浓缩倍率为3.3，超滤出水SDI指标为2，超滤出水硬度为2.52mmol/L。

表2 新型节水系统运行监测数据

3 存在问题及改进措施

3.1 新节水工艺调整

原设计加药工艺主要存在两个问题:一是在系统设计中超滤设备进水次氯酸钠的加药浓度为4mg/L，加药点在原水母管，但按规范要求阳床进口余氯不超过0.1mg/L，否则将大降低树脂的交换容量，因此要兼顾阳床进水和超滤进水对余氯的要求，系统设计无法实现;二是弱酸阳床出水呈酸性，pH值低，大量氢离子会造成反渗透出水电导率偏高，运行中无法计算反渗透的脱盐率，也就无法判断反渗透设备是否良好，且超滤、反渗透设备中有不耐酸腐蚀材料时，会造成设备的损坏，因此设计中对反渗透进水只进行阻垢处理是不够的。

解决措施:一是取消原水母管上次氯酸钠加药点，在机组运行时循环水中需进行定期的杀菌灭藻处理，其水中的残余氯可满足弱酸阳床的进水要求，同时定期对超滤设备进行次氯酸钠化学加强反洗，可防止超滤设备的微生物污染;二是增加NaOH加药管道及设备，加药点设置在超滤进水管道上，调整反渗透进水pH值在7左右。

3.2 新节水设备调试工艺调整

在超滤设备投运前，我们对其进行氯化工艺处理，以提高设备在初始运行水质较差时的抗微生物污染能力，保持膜的良好通透性。超滤设备冲洗干净后，使用10%的次氯酸钠配制约3～4mg/L的清洗液，充分混合并加热至约35℃，将溶液注入超滤设备清水侧和浓水侧并各循环1.5h后浸泡过夜。氯化结束后必须将超滤设备彻底冲净，冲洗至出水余氯≤0.1mg/L时方可正常投运。

3.3 运行监控及管理方法

一般情况下，弱酸阳床失效终点是检测出水碱度，常规测量方式为人工滴定，误差大、测试时间长、工作量大。我们通过对比监测找出碱度与pH对应关系，弱酸处理阳床出水pH=5.3～5.4时，出水碱度为0.7～0.8mmol/L。弱酸阳床失效终点设定碱度在0.8mmol/L时，pH值为5左右，故在运行中可通过pH表计测量判断弱酸阳床的失效终点。表计法操作简单、工作量小、人为误差小。

4 新型节水技术经济分析

4.1 新节水系统内部产生的废水量

新型循环水排污水处理方式，产生的废水主要包括浅砂过滤器反洗水、弱酸处理设备再生用水、超滤反洗水及反渗透浓水排放等，按全天24h不间断运行，且满负荷使用计，即每日处理水量14400t，每日产生废水量见表3。

表3 新型节水系统内部产生废水量

从表3可以看出，新型节水系统内部产生废水量为1227t/d，废水排至煤场浓缩池，澄清后用于喷洒煤场及冲灰。

4.2 水资源节约效益

以1台300MW机组为例，原运行方式循环水新鲜水取水量按680t/h计，排水量按180t/h计;现运行方式循环水新鲜水取水量按400t/h计，节水系统排水量按1227t/d计，则可节约取水量6720t/d，排水量减少3093t/d。

2009年，兰州市工业水取水费为1.90元/t，排水费为0.45元/t，以此计算1台300MW机组采用新节水技术后水资源节约费用约为14000元/d，其节水产生的经济效益很可观。

5 结语

(1)采用改进后的新节水技术，电厂可减少新鲜水取水量及废水排放量。该电厂原循环水的浓缩倍率控制在3.2～3.4间，1台300MW机组的循环水排水量在 150～160t/h，新鲜补水量在609～620t/h。采用新节水技术后，循环水浓缩倍率提高至4.5，循环水系统排水量为90t/h、新鲜补水量为550t/h，均比未采取节水技术时有明显减少。但综合考虑腐蚀问题，还应适当补充部分新鲜水，控制循环水pH值在8.0以上 。

(2)锅炉补给水处理系统采用地表水水源时，硬度约在4.5mmol/L左右，周期制水量为2400t;采用反渗透出水作为水源时，硬度约在0.05mmol/L左右，周期制水量可达到约30000t。由此可见，采用反渗透出水作为锅炉补给水处理系统的原水大大减轻该系统的工作，使阳床再生频次锐减，再生废液产生量也相应减少。

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New circulating water sewage technology and its application

The sewage water recycled from the circulating water in thermal power plant，after filtration，ion exchange，ultra － filtration，reverse osmosis，can be used again as the replenishment of circulating water and the raw water used in the thermal power plant which handles the boiler feed water.Furthermore，the waste water generated by the above procedure can be used to spray and wash ash for the coal yard of power plant.The process can reduce the usage of fresh water and the scaling tendency of circulating water，increase the operation cycle of the water cycle facilities used in the boiler feed water system and achieve the zero emissions for the thermal power plant.The economic benefits of this procedure are analyzed and the solutions to the problems that may occur during the implementation process are provided.

circulating water sewage;water recycling;application

X703.1

B

1674－8069(2012)03－049－03

2012-01-04;

2012-05-03

杨 洁(1968-)，女，河北昌黎人，大学本科，高级工程师，主要从事于电厂化学、火电厂环境保护等方面的研究。E－mail:yangjieyj@yahoo.com.cn