新形勢、新要求燃煤電廠節(jié)水治污有新法

衛(wèi)茂盛1  董兆祥2

1、大唐信陽華豫發(fā)電有限公司信陽464000

2、邯鄲市奧博水處理有限公司邯鄲056002

【摘要】通過重溫國務(wù)院關(guān)于節(jié)水治污方面的有關(guān)指示和要求，闡明了燃煤電廠節(jié)水治污工作的重要性和緊迫性。文中指出了燃煤電廠廢水排放的現(xiàn)狀和現(xiàn)有循環(huán)水處理理念及方法的滯后性，提出了廢水用作循環(huán)水零排放的全新理念和應(yīng)用技術(shù)，或?qū)⒊蔀槿济弘姀S徹底實(shí)現(xiàn)廢水零排放的新方法。

【關(guān)鍵詞】燃煤電廠、節(jié)水治污、新方法

引言

長期以來，燃煤電廠在節(jié)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(tǒng)理論、理念的影響和不適宜標(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)狀，才能給人民群眾交上一份滿意的答卷。

一、燃煤電廠節(jié)水治污工作形勢嚴(yán)峻

《國務(wù)院關(guān)于實(shí)施最嚴(yán)格水資源管理制度的意見》（國發(fā)2013.3號(hào)）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(dāng)前我國水資源面臨的形勢十分嚴(yán)峻，水資源短缺，水污染嚴(yán)重，水生態(tài)環(huán)境惡化等問題日益突出，已成為制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的主要瓶頸”。國務(wù)院（2015.17號(hào)）發(fā)布的《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》進(jìn)一步指出：“我國正處于新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)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(qū)、各部門以抓鐵有痕、踏石留印的精神，依法依規(guī)狠抓落實(shí)，確保全國水污染治理與保護(hù)目標(biāo)如期實(shí)現(xiàn)，為實(shí)現(xiàn)‘兩個(gè)一百年’奮斗目標(biāo)和中華民族偉大復(fù)興中國夢作出貢獻(xiàn)”。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以及各大發(fā)電公司都下發(fā)了相應(yīng)的文件，節(jié)水治污工作不僅提到了議事日程上，而且成為各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)工作的重中之重。

燃煤電廠是耗水大戶，特別是濕冷機(jī)組的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的用水量和排水量十分驚人。以180萬千瓦裝機(jī)容量的發(fā)電廠而言，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，平均每萬千瓦的日排污量為16.7m³。我國燃煤發(fā)電機(jī)組總裝機(jī)容量為9.9億千瓦，其中濕冷機(jī)組占72.2%，為7.15億千瓦，按每萬千瓦每天排污16.7m³計(jì)，全國濕冷機(jī)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(shù)據(jù)，水資源能不緊張嗎？水環(huán)境能不污染嗎？億萬人民群眾的生活用水怎樣保證？所以，燃煤電廠的節(jié)水治污工作形勢非常嚴(yán)峻，迫在眉睫，刻不容緩。

二、已有的水處理技術(shù)破解不了現(xiàn)實(shí)難題

當(dāng)前，各燃煤電廠的循環(huán)冷卻水處理工作普遍按照循環(huán)水的用水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行補(bǔ)水，按照循環(huán)水的水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行排污。為了適應(yīng)補(bǔ)水標(biāo)準(zhǔn)和水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)的要求，近些年來，衍生出了多種循環(huán)冷卻水處理技術(shù)。但是，無論哪種技術(shù)，都沒有達(dá)到循環(huán)水設(shè)備的百分之百不結(jié)垢和百分之百不腐蝕效果。不單如此，廢水的排放問題依然存在，或者說排放廢水量減少了，而污染物總量沒有變。比如：

廢水經(jīng)膜法處理后回用。循環(huán)水的排污水經(jīng)預(yù)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(shè)備投資大，運(yùn)行費(fèi)用高，外排廢水量減少了，外排廢水的含鹽量更高了，污染物總量沒有變。國內(nèi)有極少數(shù)企業(yè)采用了多效蒸發(fā)、結(jié)晶分離的工藝得到了廢水零排放。但是投資大，耗能高，運(yùn)行成本高，企業(yè)不堪重負(fù)，基本上處于虧損狀態(tài)。

補(bǔ)充水經(jīng)石灰軟化處理。用石灰軟化補(bǔ)充水是一種多年的老技術(shù)，至今仍在使用。通過石灰軟化后的補(bǔ)充水，可以達(dá)到循環(huán)水的高濃縮倍率。但是，在實(shí)施過程中還要進(jìn)行絮凝、澄清、過濾、加酸調(diào)節(jié)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(fù)雜，仍然有外排廢水，循環(huán)水設(shè)備時(shí)常有結(jié)垢或腐蝕問題發(fā)生。

補(bǔ)充水經(jīng)弱酸樹脂降堿降硬處理。經(jīng)弱酸樹脂軟化處理后的水與工業(yè)水混合作為循環(huán)水的補(bǔ)充水，可以較大提高循環(huán)水的濃縮倍率，節(jié)水效果好。但是，循環(huán)水仍有排污水，弱酸樹脂再生時(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(shè)備結(jié)垢問題，在普遍投加阻垢緩蝕劑的同時(shí)，用硫酸調(diào)節(jié)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單，處理成本最低。但頻繁的結(jié)垢和腐蝕問題導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行不正常，并產(chǎn)生大量的排污水。

復(fù)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(shù)的燃煤發(fā)電企業(yè)單獨(dú)采用，有少數(shù)企業(yè)配以加酸、或石灰軟化、或弱酸樹脂軟化、或膜處理廢水等方法。但是無論哪種方法，都存在廢水排放問題。即使有的企業(yè)把廢水用作沖灰水，同樣存在灰場灰水溢流到水環(huán)境，或污染水體、或高鹽水滲透到地層中造成地下水污染。

燃煤電廠的外排廢水由來已久，司空見慣。雖然采取了多種節(jié)水減排措施，但終不能解決廢水外排問題，終不能解決水生態(tài)環(huán)境惡化問題。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)問世，企盼所有企業(yè)實(shí)現(xiàn)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)的問世

目前，在節(jié)水治污領(lǐng)域中，政府層面已經(jīng)出臺(tái)了許多相關(guān)政策與法規(guī)，而技術(shù)層面幾乎到了“山窮水盡疑無路”的窘境。雖然有專門機(jī)構(gòu)推出了多效蒸發(fā)、結(jié)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(jié)晶分離技術(shù)的企業(yè)大多出現(xiàn)嚴(yán)重虧損，其中有多家企業(yè)的設(shè)施閑置，另尋其它省錢的技術(shù)。

正當(dāng)人們在為節(jié)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(xiàng)國家發(fā)明專利授權(quán)（專利號(hào)：ZL200910073943.6、ZL201110368302.0、ZL201310605643.4）。該專利技術(shù)的推廣和運(yùn)用，顛覆了傳統(tǒng)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(biāo)準(zhǔn)和多項(xiàng)廢水回用水標(biāo)準(zhǔn)的限制，取得了循環(huán)水設(shè)備百分之百不結(jié)垢、不腐蝕和節(jié)約用水的效果，這無疑是水處理領(lǐng)域的一場革命。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?qū)⒊蔀闅v史，畫上句號(hào)。

經(jīng)調(diào)查了解，目前已經(jīng)試用和運(yùn)用廢水用作循環(huán)水零排放技術(shù)的企業(yè)已達(dá)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(fèi)用、省去了廢水排放費(fèi)用、省去了新鮮水費(fèi)用、省去了設(shè)備檢修或更新費(fèi)用。最重要的是循環(huán)水設(shè)備實(shí)現(xiàn)了百分之百不結(jié)垢不腐蝕，提高了設(shè)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，延長了設(shè)備壽命等，可謂是一項(xiàng)低費(fèi)用投入，換來了多項(xiàng)收益。經(jīng)測算，每消耗掉一噸廢水的費(fèi)用僅4.00元左右。廢水用作循環(huán)水零排放技術(shù)有三項(xiàng)創(chuàng)新理念：

其一，循環(huán)水系統(tǒng)是廢水深度處理的最佳設(shè)施。循環(huán)水系統(tǒng)的固有設(shè)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)水無限循環(huán)過程中得到徹底的降解。比如：剩余氨水做為循環(huán)水補(bǔ)充水，經(jīng)過降溫除油后直接補(bǔ)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(jié)合形成硝酸根和亞硝酸根，與硫化氫結(jié)合形成了硫酸根和亞硫酸根。循環(huán)水中碳酸鹽轉(zhuǎn)化成硝酸鹽和硫酸鹽，擴(kuò)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(bǔ)充水時(shí)，循環(huán)水不僅沒有味道，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(jié)垢問題。

其二，廢水是循環(huán)水的最佳水源。這是因?yàn)閺U水中含有微量重金屬離子，重金屬離子又是高價(jià)陽離子，可在藥劑絡(luò)合作用下成為循環(huán)水設(shè)備的預(yù)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(shè)備不會(huì)出現(xiàn)腐蝕問題。在零排放情況下，循環(huán)水中超飽和的結(jié)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(jié)晶析出的物質(zhì)會(huì)改變晶體形態(tài)，成為不規(guī)則的水渣，因而循環(huán)水系統(tǒng)不會(huì)結(jié)垢。與此同時(shí)，循環(huán)水高CI-抑制了菌藻瘋長，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(biāo)準(zhǔn)控制，效果會(huì)更好。循環(huán)水的用水標(biāo)準(zhǔn)和循環(huán)水水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)有十多項(xiàng)，控制的目的是為了保證循環(huán)水系統(tǒng)不結(jié)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(biāo)準(zhǔn)控制，不僅沒有節(jié)水，而且又結(jié)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(jié)合形成了水合硫酸鈣，引起了水泥構(gòu)件腐蝕、沙化。腐蝕產(chǎn)物堆積于換熱器管內(nèi)，形成軟垢。再比如：硫酸與碳鋼管道結(jié)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(diào)PH值外，其它控制指標(biāo)如：CI-、SO42-、濁度、硬度、電導(dǎo)、SiO2、Fe2+、油含量等都是小于號(hào)，也就是說達(dá)到了所規(guī)定的指標(biāo)就是排污。所以，這就造成了水資源的極大浪費(fèi)和水環(huán)境的污染。相反，循環(huán)水不控制PH值，就用不著加硫酸，就不會(huì)引起系統(tǒng)腐蝕，也不會(huì)造成PH值升高而結(jié)垢。因?yàn)樗巹⿲a2+、Mg2+螯合后，HCO3-就是多余的不穩(wěn)定的離子，在換熱器受熱后，兩個(gè)HCO3-就轉(zhuǎn)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(duì)應(yīng)的陽離子含量也低，陽離子含量低意味著重金屬離子含量低，所以在沒有微量重金屬離子作預(yù)膜劑的情況下，循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)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、酸性凈化水、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(bǔ)充水，在零排放情況下實(shí)現(xiàn)循環(huán)水設(shè)備百分之百不結(jié)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(jī)廢水。比較而言，電廠的廢水是易處理的廢水。所以，燃煤電廠的外排廢水全部用作循環(huán)水補(bǔ)充水，做到零排放，是非常簡單的事情。

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，遇到過許多挫折，但是因?yàn)椴扇∠鄳?yīng)的措施加以補(bǔ)救，從而保證了這一技術(shù)的順利推廣和應(yīng)用。

邯鄲一家大型鋼鐵企業(yè)的焦化廠，年生產(chǎn)規(guī)模為206萬噸。長期以來，循環(huán)水補(bǔ)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(duì)換熱器進(jìn)行一次清洗，三年更換一遍換熱管。當(dāng)采用焦化廢水用作循環(huán)水系統(tǒng)零排放技術(shù)后，循環(huán)水CI-達(dá)到8000-12000mg/L，運(yùn)行一個(gè)半月后，循環(huán)水上水管道脫落的銹瘤碎片對(duì)換熱器造成堵塞。又運(yùn)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。如果原來的循環(huán)水系統(tǒng)沒有嚴(yán)重腐蝕問題，就不會(huì)出現(xiàn)銹瘤碎片堵塞換熱器和冷卻塔填料問題。解決此類問題，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(tǒng)結(jié)垢非常嚴(yán)重。當(dāng)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(fù)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(yán)重，或者支撐架是角鐵或槽鋼，就不會(huì)發(fā)生填料坍塌問題。解決此類問題，目前唯一的手段是降低藥量，讓老垢慢慢溶化和分解。

山東東營一家石化企業(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，造成周圍地面和設(shè)施表面很臟。該企業(yè)的冷卻塔軸流風(fēng)機(jī)功率大，又不能調(diào)小風(fēng)量，冷卻水噴頭上方又無節(jié)水器或收水器，致使飛濺水吹出冷卻塔，使廠區(qū)一片白茫茫。解決這些問題的措施有三項(xiàng)：一是循環(huán)水冷卻塔裝百葉窗；二是冷卻塔噴頭上方裝節(jié)水器；三是排一部分循環(huán)水到污水廠，投加藥劑降濁后再返回循環(huán)水系統(tǒng)。

河北唐山一家焦化企業(yè)的余熱電廠有一臺(tái)不銹鋼蝶片式換熱器，蝶片的表面壓制了花紋。當(dāng)循環(huán)水的CI-達(dá)到10000mg/L時(shí)，換熱器出現(xiàn)了穿孔問題。原因是蝶片式換熱器材質(zhì)有裂紋所致。這是因?yàn)镃I-半徑小，易在裂紋中聚集，當(dāng)聚集到一定程度后，共同發(fā)力，造成穿孔。目前，解決這一問題的措施有三項(xiàng)：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(bǔ)入反滲透濃水或其它循環(huán)水系統(tǒng)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(bǔ)充量不足時(shí)，需要補(bǔ)充新鮮水，將新鮮水先經(jīng)過蝶片式換熱器后再流入循環(huán)水系統(tǒng)作補(bǔ)水。這三種方法均可抑制不銹鋼蝶片式換熱器的穿孔問題。

寧夏銀川一制藥企業(yè)的2×25MW自備發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)結(jié)垢非常嚴(yán)重，在采用生物制藥廢水作循環(huán)水系統(tǒng)零排放期間，更換冷卻塔填料造成換熱器結(jié)垢更加嚴(yán)重。究其原因是：在不停機(jī)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(yīng)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(jié)新垢。解決這一問題的措施是：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(yùn)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(xiàn)的問題，是原來運(yùn)行中出現(xiàn)了問題，沒有及時(shí)處理而留下的后患。通過采取相應(yīng)的補(bǔ)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(yùn)行。

結(jié)束語

綜上所述，節(jié)約有限的水資源和水污染防治工作已經(jīng)到了攻堅(jiān)階段，而當(dāng)下的燃煤電廠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(yùn)用，那么，在燃煤電廠也會(huì)取得成功運(yùn)用�，F(xiàn)在缺少的已經(jīng)不是技術(shù)，而是傳統(tǒng)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(yùn)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(shè)備的結(jié)垢和腐蝕問題，更重要的是節(jié)約了有限的水資源，實(shí)現(xiàn)了廢水資源化利用及零排放，并且更有利于企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高。

【作者簡介】衛(wèi)茂盛（1985.7-） 2008年畢業(yè)于華北水利水電大學(xué)，工學(xué)學(xué)士，現(xiàn)任大唐信陽華豫發(fā)電有限公司設(shè)備部專業(yè)工程師。聯(lián)系電話：15137611911
 

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