張雪飛

（內(nèi)蒙古大唐國際托克托發(fā)電有限責任公司，呼和浩特 010206）

1 引言

水資源是人類寶貴的自然資源，它與經(jīng)濟和社會的發(fā)展息息相關(guān)。近年來，隨著地區(qū)經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，水資源短缺的問題也越來越嚴重。在我國仍以火力發(fā)電為主的電力結(jié)構(gòu)中，特別在北方缺煤、少水的地區(qū)，缺水將會成為制約電力發(fā)展的首要因素，一些地方甚至出現(xiàn)了以水定電的情況。如何通過采取相應(yīng)的措施，挖掘用水潛力，達到加強用水管理、提高合理用水水平的目的已成為社會發(fā)展的一項重要舉措，也是各個生產(chǎn)企業(yè)義不容辭的責任和義務(wù)。

2 簡介

內(nèi)蒙古某發(fā)電公司裝機總?cè)萘繛?×600MW+2×300MW，是國家“十五”期間重點建設(shè)項目，也是國家“西部大開發(fā)”和“西電東送”的重點工程。從設(shè)計、建設(shè)到運營一貫重視企業(yè)的節(jié)能降耗和環(huán)境保護工作。為了進一步節(jié)約用水，合理調(diào)配水資源，增加水的重復利用率，減少廢、污水排放量，先后建成了煤泥水處理裝置、工業(yè)廢水處理站、生活污水處理站、含油廢水處理裝置、脫硫廢水處理中心、循環(huán)水排污水處理站等設(shè)施，使得廢水分類處理并進行綜合利用。

該廠水源由地下水和黃河水供給，地下水主要作為生活用水，黃河水作為生產(chǎn)用水。2010年，生活水用量180萬t，黃河水用量約4205萬t，廢水排放量為936.3萬t。用水量、排水量巨大，具有很大的節(jié)水、減排空間。

該公司在工業(yè)廢水前池入口設(shè)COD在線表計，自2008年機組正常運行后，外排廢水指標良好，但全年外排廢水各項指標合格率始終達不到100%，超標項目集中在COD和懸浮物兩項指標上，主要是由于灰渣、煤粉進入廢水處理系統(tǒng)所致。

3 節(jié)水減排治理

電廠節(jié)水減排主要涉及八個子系統(tǒng)的取、耗和排水，即汽輪機冷卻系統(tǒng)、鍋爐除灰排渣系統(tǒng)、循環(huán)冷卻水和鍋爐補水處理系統(tǒng)、輔機水系統(tǒng)、煤泥水系統(tǒng)、工業(yè)水系統(tǒng)、雜用水系統(tǒng)及生活水系統(tǒng)。本著分級使用、減少排放、綜合利用的原則，根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行綜合治理，重點是增加并完善梯級利用程度，提高水資源利用效率。

3.1 化學廢水綜合利用

化學廢水按系統(tǒng)主要由精處理、鍋爐補給水處理、循環(huán)水排污水處理三大系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水組成；按設(shè)備分主要由預處理、預脫鹽、離子交換設(shè)備產(chǎn)生的廢水組成。精處理、鍋爐補給水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的所有廢水都輸送至工業(yè)廢水處理站處理后綜合利用，循環(huán)水排污水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水除機加池廢水外都直接排放。綜合估算，化學廢水排放量最大可達945t/h，一般情況下在600t/h左右，其中2/3都是循環(huán)水排污水處理站廢水?；瘜W系統(tǒng)平均自用水率在60%左右，有很大的改善空間。

為了降低一期鍋爐補給水處理站自用水率，考慮到水源為水質(zhì)較好的黃河水，將反滲透濃水回收作為超濾反洗水，增加廢水利用梯次，月減排廢水3.6萬t，減少黃河水用量3.6萬t/月。

為了降低循環(huán)水排污水處理站自用水率，將超濾反洗水回收至生水池循環(huán)利用，提高廢水梯級利用率，月減排廢水10萬t，減少黃河水用量約10萬t/月。自2011年12月治理工作完成后，化學系統(tǒng)自用水率逐步下降至45%，詳見表1、下圖。

表1 2012年化學系統(tǒng)自用水率變化情況

圖1 化學制水系統(tǒng)自用水率對比圖

3.2 循環(huán)水排污水綜合治理

循環(huán)冷卻水采用的是開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，為了節(jié)水，循環(huán)水濃縮倍率都控制在3.5～4.5。按設(shè)計，#1、#2水塔循環(huán)水作為消防服務(wù)水蓄水池、循環(huán)水排污水處理站水源，供水量在750t/h左右；#3、#4水塔循環(huán)水作為二期消防蓄水池水源并可以排污至#6水塔，總排水量在400t/h左右；#5、#6水塔循環(huán)水作為該廠脫硫，三、四期中壓服務(wù)水，四期消防蓄水池水源，總排水量在800t/h左右；#11、#12水塔循環(huán)水作為輸煤、除灰、脫硫系統(tǒng)用水水源，供給量約50t/h。

循環(huán)水系統(tǒng)存在的問題主要是，循環(huán)水濃縮倍率不均衡，總體偏低，部分冷卻水塔還需要開排污調(diào)節(jié)濃縮倍率。這主要是由于各水塔循環(huán)水取水量不均衡，#5、#6水塔取水量較大，除了凝汽器冷卻用外，還要供給脫硫系統(tǒng)650t/h、中壓服務(wù)水系統(tǒng)150t/h，總供水量約為800t/h；#1、#2水塔供給循環(huán)水排污水處理站650t/h、供一期中壓服務(wù)水系統(tǒng)100t/h，總供水量為750t/h；而#3、#4水塔循環(huán)水只是通過DN350的管路排向#6水塔，排放量不超過400t/h。#11、#12水塔循環(huán)水只供給輔助系統(tǒng)60t/h。根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，在現(xiàn)在的濃縮倍率控制標準下，大水塔排污量在300t/h左右較合適，低于此數(shù)值的冷卻塔循環(huán)水的濃縮倍率會超標，高于此數(shù)值的水塔濃縮倍率會偏低。另外，#5、#6水塔只是作為三、四期機組的小機凝汽器循環(huán)水冷卻，蒸發(fā)量較小，而水塔本身設(shè)計容量又較大，因此本身濃縮水平較低。

針對以上問題，對該廠循環(huán)水系統(tǒng)進行全面排查，將一期機組冷卻塔只供循環(huán)水排污水處理站作為化學制水水源；將二、三、四期機組冷卻塔循環(huán)水排污水供脫硫系統(tǒng)使用，二期機組冷卻塔循環(huán)水至#6水塔敷設(shè)排污管作為調(diào)節(jié)。自6月完成此項工作后，實現(xiàn)了#1～#6冷卻塔排污水不外排的成果，與2010年相比，半年減排廢水67.66萬t。冷卻塔排污量變化情況見表2。

表2 冷卻塔排污量變化情況

3.3 在線監(jiān)測裝置優(yōu)化

外排廢水的監(jiān)控主要通過在排放口人工定期取樣化驗，在工業(yè)廢水前池入口設(shè)COD在線表計進行實時監(jiān)測。由于在線表計的實時性，其準確與否對達標排放的影響顯而易見。在線COD表計采用的是HBCOD-1型COD在線分析儀，該分析儀的原理是采用重鉻酸鉀開放式回流比色法使樣品氧化，在微機的控制下，將水樣與重鉻酸鉀溶液和濃硫酸混合，加入硫酸銀作為催化劑，硫酸汞絡(luò)合溶液中的氯離子?；旌弦涸?65℃條件下經(jīng)過一定時間的回流，水中的還原性物質(zhì)與氧化劑發(fā)生反應(yīng)。氧化劑中的Cr6+被還原為Cr3+，這時混合液的顏色會發(fā)生變化。通過光電比色把Cr3+的增加量轉(zhuǎn)換為電壓變化量。通過測量變化了的電壓量，并通過曲線查找計算得出COD值。從測量原理不難看出，懸浮物和氯離子是影響表計測量準確性的兩個主要因素。

實際使用過程中發(fā)現(xiàn)該儀器受氯離子和懸浮物影響較大，穩(wěn)定性與準確性不夠，隨即對在線COD表計進行試驗、改造。

3.3.1 加裝備樣留取裝置

由于廢水是連續(xù)排放，COD在線表計測量結(jié)果是在取樣半小時后才顯示，因此當在線表計測量廢水指標超標后，無法準確了解當時的水樣情況，也無法通過人工化驗來檢測超標因子。為了解決這一問題，通過了解在線表計取樣、排污、測量結(jié)構(gòu)，加裝了一套小型留樣裝置。該取樣裝置采用時間繼電器控制，實現(xiàn)在線表計取樣時它也同時取樣，樣品保留1個半小時后自動排掉，如果結(jié)果超標，在排掉之前人工將樣品取回。這樣取回的樣品極具代表性，為準確判斷超標因素提供了有力的保障。

3.3.2 消除干擾因素

采用重鉻酸鉀消解和比色法相結(jié)合的原理進行COD測量，不可避免地引入了懸浮物和氯離子這兩個干擾因子，特別是對高氯低COD的廢水測量干擾更大，測量準確性更差。為了消除懸浮物和氯離子對測量結(jié)果的影響，原設(shè)計在表計測量用藥液中加入了硫酸汞，在取樣前裝設(shè)了微型過濾器。實際的試驗中，水樣中氯離子含量超過900mg/L時，測量結(jié)果開始失真；達到1000mg/L時，COD測量結(jié)果超過100mg/L的標準，而電廠的反滲透濃水氯離子含量最高時可達1100mg/L。在線測量COD標液情況見表3。

表3 在線測量COD標液情況 （單位：mg/L）

根據(jù)表計實際使用情況，立即對藥劑配比進行試驗，更改硫酸汞添加比例，將氯離子屏蔽能力提高至≤2800mg/L，大大提高了COD在線分析儀對高氯低COD水監(jiān)測的準確性。

為了降低表計的差錯率，還加強了對表計的維護檢查，加裝了穩(wěn)壓電源，換裝了小流量取樣泵，定期和實驗室進行了對比試驗等。

3.4 含煤廢水的治理

含煤廢水主要由輸煤系統(tǒng)沖洗水、除塵器排水、皮帶機抑塵水、煤場沉降水、煤場抑塵水、煤場消防水等組成，水源主要由循環(huán)水供給，消防水由專用消防系統(tǒng)提供。這些含煤廢水經(jīng)煤泥水處理系統(tǒng)處理后，進入中壓服務(wù)水系統(tǒng)綜合利用。一、二期設(shè)置2×10t/h的煤泥水處理設(shè)備，三、四期設(shè)置2×20t/h煤泥水處理設(shè)備，設(shè)置50m3/h陶瓷微孔磚過濾池作為煤泥水處理設(shè)備。

含煤廢水是造成外排廢水指標不合格的主要因素，主要是由于煤泥水收集、處理裝置失去作用，含煤廢水直接溢流或者處理后不合格的廢水被綜合利用造成的。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，對煤泥水系統(tǒng)進行改造，目的是實現(xiàn)煤泥水系統(tǒng)自循環(huán)：

（1）將煤泥水出水、補水系統(tǒng)進行重新梳理布置，切斷了中壓服務(wù)水系統(tǒng)與煤泥水系統(tǒng)的直接聯(lián)系，避免污染服務(wù)水系統(tǒng)；

（2）根據(jù)煤泥水產(chǎn)生的特點，通過提升廢水的存儲能力，提高處理裝置預沉效果，實現(xiàn)自循環(huán)避免外排；

（3）規(guī)范輸煤沖洗水源、頻率、用量，疏通煤泥水收集系統(tǒng)，并杜絕外來水，避免溢流；

（4）加強煤泥水處理裝置維護、運行，確保出水達到綜合利用標準。

煤泥水系統(tǒng)自循環(huán)后，不僅外排廢水合格率提高了，而且補水量大大減少，中壓服務(wù)水供水量由212t/h減少到100t/h，節(jié)約了水資源、降低了能耗。

3.5 灰渣廢水治理

灰渣廢水屬于懸浮物含量極高的廢水，其主要是由撈渣機系統(tǒng)廢水、渣倉系統(tǒng)廢水、輸灰系統(tǒng)沖洗水、灰?guī)鞗_洗水組成。原設(shè)計灰渣廢水進入工業(yè)廢水處理站處理后進行綜合利用，但由于灰渣廢水外排量較大，且水質(zhì)太差，污堵工業(yè)廢水處理站設(shè)備、管道，致使工業(yè)廢水處理站出水不合格，無法綜合利用，影響外排廢水指標。產(chǎn)生廢水的主要原因是灰渣系統(tǒng)補水量大于熱渣蒸發(fā)、攜帶的水量，特別是一期機組采用螺旋撈渣機，其底部尼龍軸承需用大量的密封水，用于冷卻、潤滑、沖洗尼龍軸承；另外撈渣機檢修過程需要臨時放水。

通過提升緩沖容量，加裝凈水設(shè)備，實現(xiàn)渣水系統(tǒng)本身的內(nèi)部循環(huán)，杜絕外排灰渣廢水。一期機組對灰渣系統(tǒng)溢流的渣水進行沉淀、過濾，凈化后的渣水做為密封水泵的水源。因刮板撈渣機槽體內(nèi)儲水量較大，減小渣水循環(huán)量可提高渣水在撈渣機內(nèi)的沉淀效果。從撈渣機溢流槽至緩沖水箱增加一路溢流水管，渣水溢流到緩沖水箱，緩沖水箱做為密封水泵的水源，為螺旋撈渣機下軸承提供密封水，為爐底水封提供補水。即時監(jiān)視緩沖水箱水位，當水位降至低位時，再開啟工業(yè)水補水門，確保渣水不溢流。緩沖水箱至酸洗廢水池設(shè)溢流口，可以做為渣水量大或撈渣機事故放水時的臨時儲水池，當撈渣機需補水時，優(yōu)先啟動酸洗廢水泵，將池內(nèi)存水排到刮板撈渣機，即可起到緩沖作用（如圖2）。

圖2 灰渣系統(tǒng)循環(huán)利用圖

二、三、四期機組在撈渣機槽體上安裝液位計，設(shè)高、低、低低液位，低水位報警時，開啟補水閥門向撈渣機補水，高水位報警時停止補水，保證不溢流也不影響水封。撈渣機需補水時，可以優(yōu)先使用煤倉間沖洗水。當緩沖水池內(nèi)積水不足以補充時，可開啟工業(yè)水進行補水。撈渣機需補水時可先啟動渣水循環(huán)泵和沉淀水泵，將緩沖水池和沉淀水池內(nèi)的渣水降低至最低液位，盡量騰空緩沖水池，以作為撈渣機事故檢修時的備用蓄水池。

將一、二期酸堿廢液池和三、四期酸堿廢液池用管路分別連通，充分利用4個酸堿廢液池各自250m3的容量。日常保持酸堿廢液池在較低水位，保證撈渣機事故檢修時產(chǎn)生的渣水可全部排入池中。

灰渣廢水自循環(huán)后，不再排至工業(yè)廢水處理站，大大減輕了處理設(shè)備負擔，徹底解決了工業(yè)廢水處理站出水水質(zhì)不合格的問題。

3.6 工業(yè)廢水處理站出水綜合利用

該廠廢水經(jīng)各自的收集系統(tǒng)收集后輸送到廢水貯存箱，通過水射器吸入空氣進行攪拌，混合均勻后的廢水的pH經(jīng)初步調(diào)整處理后，加殺菌劑、絮凝劑、助凝劑澄清處理后自流進最終中和池，進行中和處理后排入清水池。清水池出水經(jīng)纖維球過濾器過濾后送至綜合給水泵房消防前池或工業(yè)廢水前池。工業(yè)廢水處理站設(shè)計出力為2×100t/h，處理合格的工業(yè)廢水優(yōu)先進行綜合利用。如用于電廠道路噴灑、煤場除塵、地面沖洗、消防用水等，并能滿足污水一級排放標準。

工業(yè)廢水處理站出水受灰渣廢水影響，設(shè)備磨損嚴重，長期帶病運行，且出水水質(zhì)不合格，無法綜合利用。首先對水質(zhì)差的廢水實行就地清濁分離，然后陸續(xù)修復投運了絮凝系統(tǒng)、澄清、過濾設(shè)備，使得工業(yè)廢水處理站出水合格，最終輸送至消防服務(wù)水蓄水池進行綜合利用。此項治理工作共減排廢水10萬t/月，并由于停運了消防服務(wù)水蓄水池循環(huán)水補水系統(tǒng)，減少黃河水用量至少10萬t/月。

3.7 鍋爐排污、取樣水治理

鍋爐排污分為連續(xù)排污和定期排污兩種，在機組啟動時連續(xù)排污和定期排污都會打開排水，在正常運行時只開連續(xù)排污。水質(zhì)正常情況下，鍋爐排污率控制在0.3%～0.5%，即6～10t/h，鍋爐排污都匯集到排污降溫池再排至水塔進行再利用。

取樣水主要集中在化學儀表用水上，主要由汽水化驗站儀表和就地儀表兩部分組成。汽水化驗站取樣水收集排至排污降溫池，就地儀表取樣水排至附近地溝收集后最終排至工業(yè)廢水處理站。綜合估算，取樣排水量為5t/h。

這類廢水水質(zhì)較好，可以直接回收利用。經(jīng)過前期排查，發(fā)現(xiàn)存在的問題主要有：部分排污降溫池內(nèi)廢水沒有回收利用；機組啟動初期，沖洗時間較長，鍋爐排污量較大；連續(xù)排污控制不夠精確，超過10t/h的情況時有發(fā)生；停儀表時水樣水未停，人工取樣流量過大；部分汽水化驗站取樣水直排沒有回用。

為了解決這些問題，首先消除排污降溫池轉(zhuǎn)機缺陷，更換安裝了自動啟停裝置，確保廢水輸送至冷卻塔回用。成立了專門了化學監(jiān)督班，做好化學監(jiān)督、停爐保護，確保在機組啟動過程中，沖洗用水最少。利用停機機會消除了連排電動門控制精度不夠的缺陷，使連排流量能夠小流量調(diào)整。汽水化驗站取樣水統(tǒng)一輸送至排污降溫池。制定了儀表管理措施，規(guī)范了儀表停運斷水樣及取樣流量的調(diào)整、操作方法。減排廢水3萬t/月，回收利用后減少黃河水用量3萬t /月。

3.8 生活水綜合治理

該廠生活水統(tǒng)一由地下水供給，共設(shè)有11臺生活水泵，總出力為380t/h。生活水主要供給各宿舍樓、辦公樓用水和其他生活區(qū)用水，例如食堂、浴池、衛(wèi)生間用水，另外一部分水供給廠外煤場及綠化用水。對生活水系統(tǒng)普查后，發(fā)現(xiàn)生活水用量很大，2010年月均供水量達到10萬t；另外，部分生活水供水、用水管線沒有安裝計量儀器或計量儀器數(shù)值失真，水務(wù)管理粗放。

針對生活水系統(tǒng)存在的問題，首先對供水、用水管線進行查漏，檢查水表投運情況，共更換、新裝水表21塊，更換閥門25個；然后對各用水單位進行計量，對人均用水較大的單位采用限供、停供的方式限期整改；同時將綠化用地下水的系統(tǒng)全部改用黃河水做水源；最后修訂下發(fā)了用水管理辦法，設(shè)立了監(jiān)督體系，定期統(tǒng)計用水情況。由此地下水供水量減少到8.8萬t /月，廠內(nèi)人均用水量由1.01 t /人·天降為0.37 t /人·天。

4 治理結(jié)果

4.1 廢水水質(zhì)改善情況

經(jīng)過不斷地摸索、試驗，以及對各廢水系統(tǒng)進行優(yōu)化改造，治理完成后，總排放口化驗指標合格率達到100%，見表4；工業(yè)廢水處理站出水化驗指標合格率達到100%，見表5。

表4 總排放口化驗指標

表5 工業(yè)廢水處理站出水化驗指標

4.2 節(jié)水減排情況

經(jīng)過不斷地摸索排查、試驗改造，2011年12月治理改造全部完成后，當月黃河水供水量同比上年減少73.1萬t/月，廢水同比減排39.4萬t/月，具體詳見表6、表7、表8。

表6 黃河水取水量變化情況 （單位：萬t）

表7 地下水用水量變化情況 （單位：萬t）

表8 該廠外排廢水量變化情況 （單位：萬t）

2012年上半年，該廠同比節(jié)約黃河水量351萬t，平均58.5萬t/月；節(jié)約地下水18.8萬t，平均3.1萬t/月；減排廢水176萬t，平均29.3萬t，節(jié)約電能272.5萬kW·h，平均45.4萬kW·h/月。

5 結(jié)論

電廠節(jié)水減排治理是一項綜合措施，涉及到電廠各個水系統(tǒng)的取、耗、排。為成功實現(xiàn)節(jié)水減排治理，在治理過程中應(yīng)遵循以下原則：

（1）各級用水系統(tǒng)盡量減少用水量，以保護水資源，節(jié)約用水；

（2）最大程度地進行水的循序使用（串級使用）、循環(huán)使用、廢水處理后再利用；

（3）實行就地清濁分流，減輕下級處理設(shè)施負擔；

（4）配有足夠的監(jiān)測手段，保證能夠監(jiān)視所有供水及廢水處理動態(tài)；

（5）完善供水、廢水系統(tǒng)運行的保護設(shè)計，以便系統(tǒng)靈活且易于控制，并增加節(jié)水條件下運行的經(jīng)濟性和可靠性；

（6）加強水務(wù)管理工作，以使各項措施能夠順利且行之有效地執(zhí)行。

該廠通過對水系統(tǒng)實施階梯設(shè)計利用，提高水資源利用效率，陸續(xù)完成了化學制水系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)、生活水系統(tǒng)、工業(yè)廢水處理系統(tǒng)、灰渣廢水系統(tǒng)、含煤廢水系統(tǒng)梯級利用改造，節(jié)水減排成果突出。從2012年上半年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，同比節(jié)約黃河水351萬t，地下水18.8萬t，減排廢水176萬t，節(jié)約電能272.5萬kW·h，并節(jié)省了設(shè)備維護、藥劑費用等。在促進企業(yè)持續(xù)發(fā)展、加快低碳經(jīng)濟發(fā)展，實現(xiàn)環(huán)保、經(jīng)濟、社會效益等方面做出了突出貢獻。

[1]李進，劉靈琴，李義山，等.內(nèi)蒙古大唐國際托克托發(fā)電有限責任公司水平衡實驗報告[R].北京交通大學市政環(huán)境工程系，2011.

[2]DL783-2001.火力發(fā)電廠節(jié)水導則[Z].2001.

[3]葉曉新，郭立群.COD測定中氯離子干擾消除方法探討[J].環(huán)境科學導刊， 2011（5）.

[4]龍國慶.火電廠廢水零排放工藝綜述[J].機電工程技術(shù)，2004，33（8）.