水資源的匱乏是我國(guó)很多城市的大問(wèn)題，尤其我國(guó)北方地區(qū)，缺水相當(dāng)嚴(yán)重，因此節(jié)水是我們國(guó)家的基本國(guó)策，也是我們企業(yè)水務(wù)管理的工作重點(diǎn)。循環(huán)水用水是火電廠的用水大戶，電廠的節(jié)水工作首先應(yīng)該最大限度地提高循環(huán)水的濃縮倍率，減少循環(huán)水的用水。為此，我們?cè)谶@方面做了些研究工作。

1  電站水務(wù)管理工作內(nèi)容

火電廠的節(jié)水工作是一個(gè)綜合的水務(wù)管理過(guò)程，涉及到火電廠鍋爐、汽機(jī)、化學(xué)、水工、環(huán)保等各個(gè)專(zhuān)業(yè)，而節(jié)水工作實(shí)施的關(guān)鍵是水務(wù)管理工作到位。電廠水務(wù)管理工作一般有三方面內(nèi)容：水源取水量；全廠水的重復(fù)利用率；各項(xiàng)節(jié)水技術(shù)研究應(yīng)用。對(duì)于濕冷機(jī)組，全廠水耗如能達(dá)到0.6-0.7m3/s/1000MW 的全國(guó)先進(jìn)水平，水的重復(fù)利用率至少在95%以上，最好達(dá)到98%， 并通過(guò)研究，采取了各種先進(jìn)的節(jié)水措施，這是水務(wù)管理工作搞好的尺度。只有做好這三方面工作，才能說(shuō)做好節(jié)水工作。

火電廠實(shí)施節(jié)水措施，開(kāi)展節(jié)水工作，這是水處理行業(yè)和發(fā)電業(yè)的發(fā)展方向。但是否實(shí)施零排放，不在于水處理技術(shù)，在技術(shù)上實(shí)施零排放是可以辦到的，而在于節(jié)水的潛力和經(jīng)濟(jì)合理性。如投巨資只取得較小的節(jié)水效果。

由于地區(qū)水資源的日益匱乏，加上廣泛深入的節(jié)水宣傳和大量細(xì)致的節(jié)水技術(shù)研究，目前，一些節(jié)水工作在各個(gè)電廠中實(shí)施是沒(méi)有問(wèn)題的，許多節(jié)水措施在電廠中已實(shí)施多年，如降低灰水比，減少?zèng)_灰水用量，甚至采用干除灰，沖灰不耗水；布設(shè)水處理系統(tǒng)，回收再利用生產(chǎn)、生活廢水；采用加酸加復(fù)合水穩(wěn)劑，或其他軟化方法，將循環(huán)水濃縮倍率提高到 2.5-3 倍，有些水源水質(zhì)較好的電廠循環(huán)水的濃縮倍率可以再高些，以降低循環(huán)水用水量，等等。然而，僅完成這些方面的基本節(jié)水工作是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，與上述水務(wù)管理工作的尺度距離較大。 循環(huán)水耗水是電廠用水大戶，取水的80%水量是用作為循環(huán)水的補(bǔ)充水，因此，火電廠的節(jié)水研究重點(diǎn)應(yīng)放在進(jìn)一步提高循環(huán)水濃縮倍率，降低循環(huán)水用水量。

2  現(xiàn)有循環(huán)水處理工藝狀況

除靠近江河湖海的電廠，由于這些電廠的水資源比較豐富，循環(huán)水一般都采用貫流冷卻方式外，全國(guó)絕大多數(shù)電廠基本都是采用敞開(kāi)式密閉冷卻系統(tǒng)。現(xiàn)在運(yùn)行著的敞開(kāi)式密閉冷卻系統(tǒng)總是采取一定的處理措施，來(lái)提高循環(huán)水濃縮倍率，以降低補(bǔ)水量，節(jié)約用水。概括起來(lái)，目前的處理方法有以下兩種：

一種是降堿度方法。

加酸是一個(gè)傳統(tǒng)的老方法，一般是通過(guò)向循環(huán)水或其補(bǔ)沖水加入硫酸。在給定的循環(huán)水濃縮倍率下，將循環(huán)水的堿度降到極限碳酸鹽值以下。這一方法工藝簡(jiǎn)單，控制容易，目前相當(dāng)一部分電廠仍都采用這一方法。采用石灰沉降或弱酸離子交換樹(shù)脂處理循環(huán)水補(bǔ)充水，其原理同加酸處理，目的也是降低循環(huán)水補(bǔ)充水堿度，以保證在給定濃縮倍率下，循環(huán)水能控制在極限碳酸鹽硬度值下運(yùn)行。

另一種是加阻垢劑、緩蝕劑等藥劑進(jìn)行穩(wěn)定處理。

藥劑處理方法發(fā)展很快，從最早加六偏、磷酸三鈉開(kāi)始，到加有機(jī)磷，至現(xiàn)在發(fā)展為加復(fù)合水穩(wěn)劑。由于復(fù)合水穩(wěn)劑當(dāng)中某些藥劑成分對(duì)金屬離子有鏊合作用，同時(shí)為避免循環(huán)水的浸蝕性，在加復(fù)合水穩(wěn)劑的同時(shí)，還要加入緩蝕劑。 九十年代及近三年，循環(huán)水處理方法主要有以上這些。發(fā)展到今天，藥劑處理是循環(huán)水處理的主流處理方法，我相信，今后也會(huì)是。一般是根據(jù)被處理水質(zhì)，通過(guò)試驗(yàn)篩選出較佳的復(fù)合水穩(wěn)劑，并配以緩蝕劑，協(xié)同其他處理方法，如加酸處理，可以將循環(huán)水提高到較高的濃縮倍率。

弱酸處理和石灰處理都是處理循環(huán)水補(bǔ)充水，處理后可以將濃縮倍率進(jìn)一步提高。但弱酸處理和石灰處理都存在一定弊端。弱酸處理適于處理負(fù)硬水，或堿度較大的水，如被處理水硬度大，則周期制水 pH 值較低，易于引發(fā)金屬腐蝕。另外，采用弱酸處理，設(shè)備投資大，再生廢液不易處理排放；石灰也適于處理堿度大些的水系，石灰處理維護(hù)工作量大，增加了環(huán)境污染和檢修工作量，設(shè)備投資也較大。

還有，目前，我國(guó)多數(shù)機(jī)組采用的是銅材凝汽器管，且多為HSn70-1管。按照選材導(dǎo)則，這種銅管適宜水質(zhì)為：總含鹽量小于1000mg/L，氯根小于150mg/L。按照這樣的水質(zhì)控制，循環(huán)水的濃縮倍率受到了限制。如我們地區(qū)的地表水或地下水總含鹽量在500mg/L以上，氯根在40mg/L 以上，那么即是說(shuō)循環(huán)水的濃縮倍率只能控制在 2-3 倍，而對(duì)于這樣的濃縮倍率值加水穩(wěn)劑進(jìn)行穩(wěn)定處理即可達(dá)到，無(wú)需再采取弱酸或石灰處理。

3  膜脫鹽法處理循環(huán)水排污水緣由

火電廠的節(jié)水工作重點(diǎn)應(yīng)放在提高循環(huán)水濃縮倍率、減少循環(huán)水補(bǔ)充水。然而，如前所述，提高循環(huán)水濃縮倍率，不但對(duì)系統(tǒng)設(shè)備提出更嚴(yán)格要求，同時(shí)受到了管材對(duì)水質(zhì)要求的限制，因此，要進(jìn)一步提高循環(huán)水濃縮倍率，就只有采用脫鹽的方法處理循環(huán)水排污水，這樣，按照鹽平衡計(jì)算，循環(huán)水的濃縮倍率提高了，而總含鹽量與各種離子含量不會(huì)增加，不會(huì)超過(guò)選材導(dǎo)則允許值。

為什么要處理循環(huán)水排污水？循環(huán)水經(jīng)過(guò)加水穩(wěn)劑處理后，濃縮倍率控制在2.5-3.0倍以上，與補(bǔ)充水的水量相比，排污水的水量相對(duì)較小。對(duì)這水量相對(duì)較小的循環(huán)水排污水再采用脫鹽法處理，這樣既提高了脫鹽設(shè)備的利用率，又可以節(jié)約大量投資。

以一臺(tái)300MW機(jī)組為例：循環(huán)水量按30000t/h計(jì)，蒸發(fā)損失率（p1）取1.4%，風(fēng)吹損失率（p2）取 0.1%（帶收水器的自然通風(fēng)冷卻塔），設(shè)濃縮倍率為k，排污率為p3。

則：  補(bǔ)充水率p  = p1 + p2 + p3

濃縮倍率取3倍，且   k =  p /（p2 + p3）=
                （p1 + p2 + p3）/（p2 + p3）
則：                 p3 =  0.6%
                 p =  2.1%

即一臺(tái)300MW機(jī)組在循環(huán)水濃縮3倍時(shí)，補(bǔ)充水量為 30000×2.1% = 630t/h，而排污水量為30000×0.6% = 180t/h。顯然，處理排污水的設(shè)備容量?jī)H為處理補(bǔ)充水的 3.5 分之一，這不但包括節(jié)省了同樣比例的初投資，也包括節(jié)省了同樣比例的場(chǎng)地。

如補(bǔ)充水含鹽量為 1000mg/L，濃縮 3 倍后，排污水的含鹽量就是3000mg/L， 處理濃縮后的高含鹽量水如果在技術(shù)上可行的話，那么與處理補(bǔ)充水比較，應(yīng)該說(shuō)提高了水處理設(shè)備的利用率。

對(duì)循環(huán)水排污水進(jìn)行脫鹽處理，主要指反滲透膜脫鹽，其他的脫鹽方法不適合。反滲透膜脫鹽法經(jīng)過(guò)這么多年的應(yīng)用與發(fā)展，技術(shù)比較成熟，設(shè)備配套比較齊全，自動(dòng)化程度比較高，價(jià)格在逐年下降，又不會(huì)給環(huán)境造成污染，因此，就目前的現(xiàn)狀，循環(huán)水排污水的脫鹽處理系統(tǒng)主要是以反滲透膜脫鹽為中心的處理系統(tǒng)。

4   循環(huán)水排污水膜脫鹽法處理系統(tǒng)

我公司認(rèn)真落實(shí)國(guó)家的節(jié)水政策，不管在已運(yùn)行機(jī)組上，還是在新、擴(kuò)建機(jī)組上，因地制宜，積極采取各種節(jié)水措施，尤其是在循環(huán)水排污水處理上，已確定了幾個(gè)以反滲透膜為主體的膜脫鹽處理系統(tǒng)。這些處理系統(tǒng)有的已安裝，即將投運(yùn)；有的已招標(biāo)、設(shè)計(jì)；有的確定了意向。

目前我們采用的反滲透膜脫鹽處理系統(tǒng)介紹如下：

4.1  以微濾作反滲透預(yù)處理

循環(huán)水排污水  →  管道絮凝  →  微濾  →  保安過(guò)濾器 → 反滲透 → 預(yù)脫鹽水（補(bǔ)進(jìn)水塔或作其他用）

4.2 以超濾作反滲透預(yù)處理

循環(huán)水排污水 →（澄清池+砂濾器+50μm 保安過(guò)濾器）或（100μm到200μm疊片過(guò)濾器）→ 超濾 → 5μm 保安過(guò)濾器 → 反滲透 → 預(yù)脫鹽水（補(bǔ)進(jìn)水塔或作其他用）

4.3  高效反滲透系統(tǒng)處理

水塔→循環(huán)水排污水→弱酸處理→除氣處理→軟化處理→反滲透膜預(yù)脫鹽
  ↑                   ↓                              ↓
  │                 弱酸水                         預(yù)脫鹽水
  │                   ↓                              ↓
混合水箱← --------------------------------------------

這些處理系統(tǒng)都采用了膜過(guò)濾作為反滲透的預(yù)處理，在技術(shù)上比較先進(jìn)，脫離了傳統(tǒng)的預(yù)處理方式。過(guò)去，對(duì)于地表水作為水源，反滲透預(yù)處理大多采用凝聚、澄清、過(guò)濾、砂濾、活性炭過(guò)濾這樣的傳統(tǒng)系統(tǒng)。雖然傳統(tǒng)處理系統(tǒng)的初投資要低些，但存在著出水水質(zhì)不穩(wěn)、設(shè)備占地面積大、自動(dòng)控制難于實(shí)施等弊端。尤其是SDI值這一出水水質(zhì)指標(biāo)，在傳統(tǒng)處理系統(tǒng)上，很難控制在穩(wěn)定值以下，而這一指標(biāo)控制得好與壞又直接影響著反滲透的安全運(yùn)行。

隨著膜處理技術(shù)的飛快發(fā)展和膜處理設(shè)備的成本降低，我們現(xiàn)在完全有可能脫離傳統(tǒng)處理工藝，而采用比較先進(jìn)的膜處理技術(shù)。當(dāng)然，采用膜處理技術(shù)不是沒(méi)有技術(shù)問(wèn)題，而是仍有相當(dāng)復(fù)雜、相當(dāng)難度的技術(shù)問(wèn)題需要去研究、去應(yīng)用、去實(shí)踐。

5 膜脫鹽法處理循環(huán)水排污水技術(shù)研究

為研究膜處理技術(shù)的應(yīng)用，結(jié)合具體應(yīng)用電廠的實(shí)際水質(zhì)，我公司投入了一定的科研費(fèi)用，依靠膜設(shè)備制造公司和某些工程公司，分別在三個(gè)電廠進(jìn)行了 2-3 個(gè)月的動(dòng)態(tài)工業(yè)試驗(yàn)。通過(guò)試驗(yàn)考察，基本選定了設(shè)備運(yùn)行中所需加入的藥品種類(lèi)（絮凝劑、阻垢劑）與計(jì)量，初步確定了運(yùn)行控制參數(shù)。 這三個(gè)電廠的循環(huán)水補(bǔ)充水均為地表水。其中一個(gè)電廠的補(bǔ)充水為黃河水，溶解固形物最大近1000mg/L，氯根最大近200mg/L；其他兩個(gè)電廠的補(bǔ)充水為北京上游河水，溶解固形物在500mg/L左右，氯根最大近70mg/L。

試驗(yàn)時(shí)，三個(gè)電廠的循環(huán)水均加水穩(wěn)劑，控制濃縮倍率在3倍的情況下，對(duì)排污水進(jìn)行處理中型試驗(yàn)。先在實(shí)驗(yàn)室利用燒杯進(jìn)行藥品種類(lèi)和計(jì)量初選，再在實(shí)際超微濾設(shè)備前進(jìn)行加藥篩選試驗(yàn)，在這樣的基礎(chǔ)上，再接上反滲透小型裝置連續(xù)運(yùn)行20-30 天。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室小型試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)中型實(shí)際考察試驗(yàn)及全系統(tǒng)中型連續(xù)運(yùn)行考核試驗(yàn)，基本摸清了膜處理運(yùn)行工況。

膜處理循環(huán)水排污水技術(shù)研究關(guān)鍵點(diǎn)： 首先是絮凝劑或混凝劑藥品種類(lèi)的篩選及計(jì)量的確定。循環(huán)水排污水的絮(混)凝處理與通常地表水的絮（混）凝處理有較大的差別，因?yàn)檠h(huán)水中加入了水質(zhì)穩(wěn)定劑。水穩(wěn)劑就是阻垢劑，水穩(wěn)劑是通過(guò)防止生成晶核或臨界晶核、阻止或干擾晶體生長(zhǎng)、分散晶體微粒等方式達(dá)到阻垢目的，一句話，水穩(wěn)劑的作用就是分散。而加入絮（混）凝劑的目的正相反，是要將水中的各種雜質(zhì)及膠體凝聚在一起，成為大顆粒，便于沉降除掉。所以，循環(huán)水排污水的絮（混）凝劑要選擇絮（混）凝效果較優(yōu)的，尤其對(duì)微濾，必須擇優(yōu)。當(dāng)然，不言而語(yǔ)，其絮（混）凝劑用量要比處理原水的計(jì)量大很多。 其次是反滲透膜運(yùn)行參數(shù)的確認(rèn)。因?yàn)椋h(huán)水已濃縮了三倍，總含鹽量及各種離子（尤其是影響運(yùn)行的特種離子）濃度都擴(kuò)大了三倍。假如補(bǔ)充水的含鹽量是1000mg/L，濃縮三倍，循環(huán)水的含鹽量就是3000mg/L。這個(gè)含鹽量達(dá)3000mg/L的循環(huán)水是經(jīng)過(guò)濃縮達(dá)到的，它和含鹽量為 3000mg/L 的普通地表水在性質(zhì)上不一樣。反滲透膜處理循環(huán)水排污水要通過(guò)試驗(yàn)選擇合適的阻垢劑，并按照影響反滲透運(yùn)行穩(wěn)定性的主要離子確定水的回收率。

6   結(jié)束語(yǔ)

近期，我地區(qū)將有幾個(gè)循環(huán)水排污水處理工程要投運(yùn)，這些項(xiàng)目將是方向性工程、歷史性工程，投運(yùn)后具有非常大的社會(huì)意義。前期試驗(yàn)研究工作是工程實(shí)施的基礎(chǔ)，工廠順利投產(chǎn)與穩(wěn)定運(yùn)行還與設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行管理諸階段工作有關(guān)，我們將協(xié)同各方力量、協(xié)調(diào)上下關(guān)系共同做工作，確保工程正常投產(chǎn)運(yùn)行。

采用膜處理技術(shù)處理循環(huán)水排污水是一項(xiàng)新的技術(shù)研究，肯定會(huì)有許多技術(shù)問(wèn)題，需要我們不斷研究、不斷應(yīng)用、不斷解決、不斷總結(jié)，隨著不斷研究應(yīng)用，膜處理循環(huán)水排污水的系統(tǒng)、方案也會(huì)不斷合理、不斷完善、不斷可靠。

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