火力發(fā)電廠廢水處理及回收利用

1、 電廠鍋爐設(shè)備及原理課程論文課 題 名 稱 火力發(fā)電廠廢水處理及回收利用 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號 系、年級專業(yè) 年 月 日火力發(fā)電廠廢水處理及回收利用摘要： 介紹了廢水處理方面的有關(guān)知識,火力發(fā)電廠廢水處理及回收利用的進(jìn)展情況。提出了水資源短缺的解決方法和途徑。提醒人們節(jié)約用水,珍惜水資源,保護(hù)水環(huán)境,積極回收利用廢水資源。關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；廢水處理；回收利用正文： 水是最寶貴的自然資源,是人類賴以生存的必要條件。水資源的保護(hù)、利用和研究已成為當(dāng)今世界最熱門的課題之一。我國是水資源缺乏的國家,隨著工業(yè)的飛速發(fā)展,用水量越來越大,很多地區(qū)由于水資源不足而制約了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,有些地區(qū)甚至由于

2、水資源的短缺而造成了對人類生存的威脅和挑戰(zhàn)。同時,水在自然界中的循環(huán)運(yùn)動和人類的使用過程中,不可避免地混進(jìn)許多自然雜質(zhì)與污染物,使一些水源的水質(zhì)日趨惡化。水資源短缺和水污染問題已成為缺水國家和地區(qū)發(fā)展的主要問題。 隨著人們環(huán)境意識的加強(qiáng)和水資源短缺的日益突出,廢水處理越來越受到人們的關(guān)注和重視?；鹆Πl(fā)電廠是一個用水大戶,同時也是一個排水大戶。因此,廢水處理和回收利用也就無疑成為了保證火力發(fā)電廠安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和控制污染,維持生態(tài)環(huán)境的重要內(nèi)容。1.廢水處理概況1.1廢水中污染物及廢水處理的水質(zhì)控制方法 根據(jù)對環(huán)境造成污染危害的不同廢水中的污染物大致有以下幾類:固體污染物、有機(jī)污染物、有毒污染物、

3、營養(yǎng)性污染物、生物污染物、感官污染物、酸堿污染物、熱污染物及其他污染物等。為了使廢水能夠再用、安全排放、從中回收有用物質(zhì),可借助分離處理、轉(zhuǎn)化處理和稀釋處理等水質(zhì)控制方法處理廢水。1.2廢水處理工藝 在生產(chǎn)和治理廢水的過程中,人們逐漸發(fā)現(xiàn)和摸索出了許多切實(shí)有效的處理方法。傳統(tǒng)的方法有:隔濾法、分離法、生物轉(zhuǎn)換法、中和法、化學(xué)沉淀法、吹脫法、汽提法、萃取法、氧化還原法和吸附法等。近年來,廢水處理工藝得到了較快的發(fā)展,出現(xiàn)了許多新方法。1.3廢水處理系統(tǒng) 廢水的成分十分復(fù)雜,往往需要將幾種單元操作聯(lián)合成一個有機(jī)整體,并合理配置主次關(guān)系和前后次序,構(gòu)成完整的廢水處理系統(tǒng),以有效地完成處理任務(wù)。圖1為

4、城市生活污水典型處理系統(tǒng)。 根據(jù)處理任務(wù)的不同,此系統(tǒng)可分為三級處理:一級處理的主要對象是較大的懸浮物,采用的分離設(shè)備依次為格柵、沉沙池和沉淀池,截流于沉淀池的污泥可進(jìn)行污泥消化或其它處理,出水可排放于水體或用于污水灌溉;二級處理是一種生物化學(xué)處理法,它的主要處理對象是廢水中的膠體態(tài)和溶解態(tài)有機(jī)物,其典型處理設(shè)備有生物曝氣池和二次沉淀池;三級處理的目的有時不是為了排放而是為了直接回用,所以它有時屬深度處理范疇。三級處理的對象是營養(yǎng)物質(zhì)(氮和磷)及其它溶解物質(zhì),采用的方法有化學(xué)絮凝、過濾等,對出水水質(zhì)要求高的地方也可用吸附、離子交換、反滲透、消毒等方法。2火力發(fā)電廠廢水處理2.1火電廠水系統(tǒng)概況

5、 火力發(fā)電廠水系統(tǒng)龐大。以1 000MW發(fā)電廠為例,若采用敞開循環(huán)方式,其循環(huán)冷卻水量約120 000 t/h。若其補(bǔ)水率按3%計算,化學(xué)水處理用水量約320 t/h?；鹆Πl(fā)電廠的用水一般分為兩類:一類是生產(chǎn)用水;另一類是生活和消防用水。生產(chǎn)用水主要包括循環(huán)冷卻水、沖灰水、機(jī)冷水及鍋爐補(bǔ)給水等。2.2現(xiàn)代火力發(fā)電廠主要廢水來源 現(xiàn)代燃煤火力電廠的廢水來源主要有:沖灰水;熱力設(shè)備化學(xué)清洗和停用保護(hù)的排放廢水,鍋爐排污水;主廠房生產(chǎn)排污水,輔助設(shè)備與機(jī)械冷卻水的排水;凝結(jié)水凈化設(shè)備的排水;凝汽器的冷卻排水或冷卻設(shè)備的排污水;水處理裝置的排污水;生活污水;輸煤系統(tǒng)的清洗水,貯煤場排水及廠區(qū)雨水排水等

6、。2.3火電廠廢水處理工藝 根據(jù)廢水的成分和污染物的含量,火力發(fā)電廠一般采用以下幾種廢水處理工藝:2.3.1隔濾法 隔濾法又分柵欄法、篩濾法和過濾法等。柵欄法和篩濾法都是以阻隔的方式攔截廢水中比較粗大的懸浮固體,而過濾法除攔截作用外,還有吸附、絮凝和沉淀等作用,使比孔隙更細(xì)的懸浮顆粒也能從廢水中分離出來。2.3.2活性污泥法 活性污泥法是好氧生物轉(zhuǎn)換處理的一種典型方法,此法特別適用于生活污水的處理。它是以含于廢水中的有機(jī)污染物為培養(yǎng)基,在有溶解氧的情況下,連續(xù)地培養(yǎng)活性污泥,再利用其吸附凝聚和氧化分解作用凈化廢水中的有機(jī)污染物。在圖2是普通活性污泥法處理流程。 初次沉淀池用以去除廢水中的原生懸

7、浮物;曝氣池使廢水中的有機(jī)污染物與活性污泥充分接觸,并吸附和氧化分解有機(jī)污染物;曝氣系統(tǒng)供給曝氣池生物反應(yīng)所必須的氧氣,并起混合攪拌作用;二次沉淀池用以分離曝氣池出水中的活性污泥;污泥回流系統(tǒng)把二次沉淀池中的一部分沉淀污泥再回流到曝氣池,以保證曝氣池有足夠的微生物濃度;剩余污泥排放系統(tǒng)是將曝氣池內(nèi)不斷增殖的污泥通過排放系統(tǒng)排掉,以保證曝氣池的有效反應(yīng)容積。2.3.3中和處理法 和處理法是根據(jù)酸堿中和理論,有效調(diào)節(jié)pH以使廢水達(dá)到排放要求的一種簡單方法?；痣姀S的化學(xué)清洗排水、水處理的再生排水等一般都需要進(jìn)行中和處理。目前,多數(shù)電廠都設(shè)計和使用中和池來處理制水再生過程所排放的廢酸液和廢堿液。當(dāng)然,

8、由于火電廠酸堿廢液排放量大,所以采用中和工藝時也要因地制宜,做到經(jīng)濟(jì)、有效。除用酸堿液直接處理外,酸性廢水亦可用投加堿性藥劑、通過堿性濾料、利用堿性廢渣和天然水體及土壤中碳酸鹽、重碳酸鹽堿度來進(jìn)行中和處理。堿性廢水可用廢棄無機(jī)酸、酸性廢氣(如CO2和煙道氣)和酸性廢水處理。此外,有的火力發(fā)電廠還采用混凝、吸附、離子交換以及電滲析和反滲透等工藝方法處理污水。2.4火電廠廢水防治措施 我國發(fā)電廠對灰水pH超過國家規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)的治理措施有:灰水閉路循環(huán)、爐煙處理(利用爐煙中的CO2或SO2處理)、加酸處理、用循環(huán)水中和稀釋、采用濕式除塵器等。灰水懸浮物用隔板和沉淀的方法;電廠含油廢水多數(shù)先采用隔油處

9、理,而后再行浮選處理或油水分離裝置處理及生物處理等;生活廢水則一般用活性污泥處理;生產(chǎn)廢水用中和、澄清、消毒、過濾等方法;輸煤系統(tǒng)的沖洗廢水則用沉淀或凈水裝置處理后回收。3廢水回用技術(shù) 隨著水資源的日益貧乏,廢水回收利用技術(shù)越來越重要。為了解決火力發(fā)電廠的水源問題,近年來以城市污水作為火力發(fā)電廠循環(huán)冷卻水的技術(shù)已相繼在部分新建火電廠得到了實(shí)施和應(yīng)用。3.1國外廢水回用情況簡介 60年代以來,世界各國已普遍利用污水進(jìn)行灌溉、回灌等。1968年美國加州南塔霍湖建成第一座污水回用工廠后,一些缺水國家的污水回用研究開始迅速發(fā)展。在美國缺水的得克薩斯州和加利福尼亞州,每年再利用水量達(dá)25億m3(相當(dāng)于此

10、地污水總量的70% )。處理后的污水被用于冷卻水、鍋爐用水、工業(yè)用水和消防用水等。日本東京三河島污水處理廠的二級出水量每天達(dá)13. 8萬m3。這些污水經(jīng)處理后,供給江東地區(qū)400多個工廠使用。南非的比勒陀利亞威特沃斯蘭費(fèi)霍尼欣地區(qū)有23. 2%的污水經(jīng)處理后用于電廠冷卻和工業(yè)回用。3.2我國廢水回用的發(fā)展概況 廢水處理后回收利用是解決水資源短缺的有效途徑。我國是世界上缺水國家之一,建國后黨和國家非常重視廢水處理工程的建設(shè)。1960年,我國建成了第一座為農(nóng)用灌溉服務(wù)的臨時性污水處理廠高碑店污水處理廠。我國的廢水回用與工業(yè)生產(chǎn)起步于20世紀(jì)70年代。1973年原東方紅煉油廠將二級處理過的污水回送到

11、循環(huán)冷卻水作為其補(bǔ)充水使用,當(dāng)時的回用率為20%, 5 a中共回用了530 d。雖然,在這一工程在后期的實(shí)施過程中也存在著許多問題和困難,但它在當(dāng)時也收到了一定的效果,同時也為我國污水回用技術(shù)的發(fā)展和研究積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。到了90年代,我國的污水回用工程逐步走向正規(guī),一大批污水處理廠建成投產(chǎn),許多工廠開始著手研究全廠的水平衡問題。然而,由于起步較晚,我國的城市工業(yè)用水的重復(fù)使用率很低,一般為30%左右,較高的上海也僅50%,而德國為64%,日本為60%。3.3我國火電廠利用污水情況 嚴(yán)重的缺水和水價的提高使得用水大戶的火力發(fā)電廠不得不尋求新的水源。在我國,將城市污水引入火力發(fā)電廠的循環(huán)冷卻水是

12、在90年代。由于城市污水的成分復(fù)雜,且因時間季節(jié)和地域環(huán)境都各有差異,所以在污水處理工藝的設(shè)計過程中就必須考慮其諸多影響因素。目前在我國的城市污水(回用于火力發(fā)電廠的循環(huán)冷卻水)處理中已經(jīng)建立起了許多處理方式,其中以石灰處理居多。典型的處理流程見圖3: 當(dāng)然,上述工藝流程是建立在污水處理廠對污水二級處理(見圖1)的基礎(chǔ)之上的,而且各種運(yùn)行參數(shù)和藥劑都需因水質(zhì)的不同而進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)調(diào)整。如果合理的工藝步序及阻垢藥劑被選擇、利用和控制,則能使循環(huán)水的濃縮倍率達(dá)到3.0左右。 值得注意的是,由于城市污水經(jīng)處理后BOD、COD以及細(xì)菌等含量仍較高。因此,在以城市污水作為火電廠循環(huán)冷卻水時必須進(jìn)行嚴(yán)格的

13、試驗(yàn)研究并留有足夠的保險系數(shù)。應(yīng)該在凝汽器的選材上細(xì)心謹(jǐn)慎;在殺菌劑、阻垢和緩蝕劑等藥品的投加、監(jiān)測與控制方面應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)。同時,在整個循環(huán)水系統(tǒng)的設(shè)計中還應(yīng)考慮水質(zhì)惡化情況下的補(bǔ)救措施。4新型火電廠的節(jié)水工程零排放工程 為了更有效地節(jié)約用水,保護(hù)環(huán)境,近年來各大電廠(特別是缺水地區(qū))相繼實(shí)施了零排放工程。零排放系統(tǒng)既保護(hù)了環(huán)境又節(jié)約了用水,必將收到良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。以河北南部電網(wǎng)某廠為例,該廠裝機(jī)容量為4300MW,其設(shè)計的1、2號機(jī)循環(huán)冷卻水采用加酸加水質(zhì)穩(wěn)定劑的處理方法,濃縮倍率控制在2. 3以下,所以排污水除供本機(jī)組的沖灰使用外還有大量的富余。為充分利用水資源,解決全廠的水平衡問

14、題,在3、4號機(jī)循環(huán)冷卻水的設(shè)計中,該廠又巧妙地將1、2號機(jī)循環(huán)冷卻水的排污水經(jīng)過部分處理(如弱酸陽離子交換)后直接作為3、4號機(jī)的循環(huán)水的補(bǔ)充水。而3、4號機(jī)循環(huán)水的排污水一部分用于機(jī)組的沖灰,另一部分水則再經(jīng)過一定的處理(如反滲透)后送往水處理車間回收利用。這種設(shè)計思路新穎,達(dá)到了提高濃縮倍率、降低排污和節(jié)約用水的目的,值得節(jié)水工程和廢水回用技術(shù)中借鑒和參考。結(jié)論： 總的來說，力發(fā)電廠廢水處理及回收利用是節(jié)約用水和保護(hù)環(huán)境的重要途徑。然而,在這方面我國尚屬起步階段,與國外相比,差距很大。根據(jù)我國現(xiàn)狀,還應(yīng)加大對污水處理及其回收利用技術(shù)的研究和科技投入力度,重點(diǎn)在提高循環(huán)水濃縮倍率、改進(jìn)沖灰方式、突破濃漿輸送技術(shù)、解決灰水回收利用及直排灰水的污染物超標(biāo)治理方面做更大的努力。致謝：邵陽學(xué)院機(jī)械與能源工程系參考文獻(xiàn)：1周柏青，陳志和. 熱力發(fā)電廠水處理M. 4版.北京：中國電力出版社，2009.2李培元 .火力發(fā)電廠水處理及水質(zhì)控制M.北京：中國電力出版社，2008.3周柏青 . 全膜水處理技術(shù)