自然資源是人類寶貴的財富，伴隨著城市的發(fā)展，過度開發(fā)使得自然資源存量開始“預警”， 水資源就是其中之一。為了能夠循環(huán)利用被污染的水資源，廢水處理技術(shù)應運而生。廢水處理， 顧名思義就是利用物理、化學和生物的方法對廢水進行處理，使廢水凈化，減少污染，以達到廢水回收、復用的目的。本文通過“四問”讀懂火電廠廢水如何處理。

Q1火電廠廢水如何處理？

火電企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水種類多，水質(zhì)差異大，主要有循環(huán)水排污水、脫硫廢水和其他廢水。下面我們一起看看，這些廢水都是怎樣處理的。

01循環(huán)水排污水

循環(huán)水系統(tǒng)是火電廠取用排水水量最大的系統(tǒng)， 是廢水處理的重點。在加強循環(huán)水補充水預處理及水穩(wěn)劑性能優(yōu)選基礎(chǔ)上，從源頭減少循環(huán)水排污水量，排污水可梯級利用作為脫硫、輸煤、除渣等系統(tǒng)用水。

02脫硫廢水

脫硫廢水懸浮物、鎂離子、氯離子和含鹽量濃度高，且含有一定的重金屬，是廢水治理的難點。經(jīng)三聯(lián)箱處理后滿足排放標準，如環(huán)保進一步要求廢水零排放，通常的處理工藝路線為濃縮減量→固化。

03其他廢水

其他廢水主要包括生活污水及工業(yè)廢水和含煤廢水等其他生產(chǎn)廢水。

生活污水：經(jīng)生物處理、過濾、消毒后可 作為循環(huán)水補充水或綠化用水。

工業(yè)廢水：應以“分類收集、分質(zhì)回用” 為原則，低鹽廢水收集后處理回用，高鹽廢水可作為脫硫工藝用水或與脫硫廢水合并處理。

含煤廢水：懸浮物、色度高，水質(zhì)特殊， 應單獨處理后在本系統(tǒng)循環(huán)利用。

Q2華能掌握哪些先進技術(shù)？

華能老牌科技企業(yè)——西安熱工院，擁有各項具有自主知識產(chǎn)權(quán)的廢水處理技術(shù)，在廢水處理界可以說是無人能望其項背。華能在火電廠廢水治理方面形成了以專利、國家和行業(yè)標準組成的技術(shù)體系，在火電廠廢水減量、循環(huán)水處理及末端廢水零排放技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵節(jié)點上，西安熱工院均發(fā)揮了重要的行業(yè)技術(shù)引領(lǐng)作用。讓我們一睹這些領(lǐng)先技術(shù)的風采，看看它們都運用在哪些方面吧。

01廢水減量運用技術(shù)

（1）水平衡優(yōu)化節(jié)水技術(shù)

該技術(shù)在查清火電廠的用水水平，分析火力發(fā)電 廠水量分配、消耗及排放之間平衡關(guān)系的基礎(chǔ)上，按分類回收、分質(zhì)回用，梯級利用、循環(huán)利用的原則， 對水平衡進行優(yōu)化，提高用水效率，降低單位發(fā)電量取水量，為電廠節(jié)取水、減排水、回收廢水提供了可靠的技術(shù)支持。近年來，該技術(shù)已完成數(shù)百家電廠水平衡試驗項目，得到電廠的高度好評。該研究成果運用于編制電力行業(yè)標準2項，獲得華能科技進步獎1項。

（2）凝結(jié)水精處理混床布水關(guān)鍵技術(shù)

機組啟動期間，凝結(jié)水流量經(jīng)常會突然增大產(chǎn)生水錘，造成高速混床多孔板擰水帽式布水裝置變形和損壞，導致出水水質(zhì)惡化和運行周期大幅度縮短。針對此問題，西安熱工院開發(fā)了專利產(chǎn)品：雙層多孔板式布水裝置，徹底解決了這一問題，使周期制水量增加 30% ～ 80%，顯著降低了再生次數(shù)，從而減少了酸堿耗量和廢水量。該技術(shù)已于2019 年 7月經(jīng)中國電機工程學會鑒定為“國際領(lǐng)先技術(shù)”，已成功應用于國內(nèi) 26 家電廠 121 臺機組。

（3）基于樹脂圖像智能識別的凝結(jié)水精處理關(guān)鍵技術(shù)

西安熱工院首次提出混床樹脂體外分離輸送過程智能監(jiān)測控制方法，解決了樹脂界面自動識別的難題， 在樹脂顏色發(fā)生變化后仍然準確識別，并且提出了在不改造分離塔的前提下改變陽陰樹脂比例的新工藝， 可使混床周期制水量提高 30% 以上，大幅度降低了酸堿用量和廢水排放量，使出水水質(zhì)達到國際最好水平，避免了汽輪機的腐蝕、結(jié)垢和積鹽問題。該技術(shù)已于2018 年 11 月經(jīng)中國電機工程學會鑒定為“國際領(lǐng)先技術(shù)”，并成功應用于國內(nèi) 20 多家電廠 40 多臺機組。

（4）發(fā)電廠液態(tài)加氧技術(shù)

該技術(shù)實現(xiàn)了將極難溶于水的氧氣在線、連續(xù)、穩(wěn)定溶解于除鹽水中，并革新了加氧工藝的適應范圍， 提高了加氧系統(tǒng)的控制精度，消除了傳統(tǒng)加氧工藝的安全隱患，奠定了加氧工藝大規(guī)模安全應用的技術(shù)基礎(chǔ)；能夠有效抑制鍋爐流動加速腐蝕、顯著降低鍋爐結(jié)垢速率、大幅提高凝結(jié)水精處理運行周期，帶來可觀的節(jié)能減排效益和安全效益。該技術(shù)已于2019年5月經(jīng)中國電機工程學會鑒定為“填補國內(nèi)外加氧技術(shù)領(lǐng)域空白”、“國際領(lǐng)先技術(shù)”，該產(chǎn)品已成功應用 于國內(nèi)外 30 多家電廠 60 多臺機組。

（5）膜法水處理系統(tǒng)運行故障診斷技術(shù)

該技術(shù)通過掃描電鏡、能譜分析、X 射線衍射等先進分析手段，能夠快速、準確地確定系統(tǒng)故障原因， 并根據(jù)污堵物質(zhì)的定性和定量分析結(jié)果，通過實驗室 動態(tài)模擬提出相應的解決方案，可快速、有效地解決膜系統(tǒng)存在的故障，恢復系統(tǒng)運行性能。目前，已指導國內(nèi)多家電廠進行膜系統(tǒng)更換。此外，在反滲透、 超濾、EDI 全膜水處理系統(tǒng)的應用方面首次制定了三項行業(yè)標準、一項國家標準。

02循環(huán)水處理運用技術(shù)

（1）慢速脫碳處理工藝

慢速脫碳處理工藝源自中德合作項目，主要用于處理高碳酸鹽硬度、高濁度的地表水，中水以及作為循 環(huán)水排污水系統(tǒng)的預處理系統(tǒng)。該工藝耐沖擊負荷能力強、混凝反應效果好、出水濁度低，其運行控制理念在同類絮凝澄清系統(tǒng)中具有普遍可適用性。該研究成果獲得華能科技進步獎，已在國內(nèi)多家火電廠應用。

（2）循環(huán)水高濃縮倍率控制技術(shù)

該技術(shù)是通過循環(huán)水補充水處理、循環(huán)水旁流處理、 循環(huán)水藥劑性能優(yōu)選等技術(shù)措施的有機結(jié)合，將濃縮倍率由常規(guī)的3～5倍提高至7倍以上，安全、穩(wěn)定運行的循環(huán)水控制技術(shù)，可經(jīng)濟化實現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)深度節(jié)水減排。近年來已指導完成數(shù)家電廠循環(huán)水高濃縮倍率控制技術(shù)方案設計，并獲得華能科技進步獎 1 項。

（3）循環(huán)水排污水深度處理技術(shù)

該技術(shù)采用“雙堿法軟化-過濾-反滲透”工藝， “石灰 /氫氧化鈉-碳酸鈉”雙堿法高效澄清池作為軟化澄清處理單元，通過反應沉淀，去除鈣離子、鎂離子和硅酸鹽等結(jié)垢性離子，以及懸浮物和膠體；再依次經(jīng)過高效纖維過濾器和超濾裝置進行精細化過濾， 進一步去除微細顆粒物；出水進入反滲透脫鹽，反滲透產(chǎn)水回用優(yōu)先作為鍋爐補給水系統(tǒng)水源，剩余的可作為工業(yè)水回用，反滲透濃水作為脫硫工藝補水水源。該工藝大大節(jié)約了新鮮水的取水量，在西安熱工院已經(jīng)投運的循環(huán)水排污水深度處理項目中均達到了預期的處理效果，為電廠創(chuàng)造了實際的環(huán)保和經(jīng)濟效益。

03末端廢水零排放運用技術(shù)

（1）濱海電廠高鹽廢水資源化利用技術(shù)

濱海電廠（指的是沿海直流冷卻電廠，不是特定的一個廠，該項技術(shù)應用于華能玉環(huán)電廠）高鹽廢水主要為脫硫廢水及精處理再生廢水，西安熱工院采用“兩級納濾-兩級反滲透-電解和加碳固氨-反滲透-氨回收-電解”技術(shù)分別對脫硫廢水、精處理再生廢水進行處理，實現(xiàn)了濱海電廠高鹽廢水低成本、資源化回用及零排放。該技術(shù)與蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)相比，投資可降低80%以上，運行成本降低90%以上。2018 年 6 月經(jīng)中國電機工程學會鑒定，該技術(shù)為國內(nèi)首創(chuàng)，總體技術(shù)達到國際先進水平。

（2）旁路煙氣蒸發(fā)技術(shù)

脫硫廢水旁路煙氣蒸發(fā)技術(shù)采用高溫煙氣（350 攝氏度）對高鹽末端廢水進行固化處置，是西安熱工院在國內(nèi)首次提出的、 具有獨立自主知識產(chǎn)權(quán)的末端廢水固化技術(shù)。該技術(shù)自2015年開始研發(fā)，通過小試、 中試、示范工程三個階段進行驗證，并于2018 年在黃臺電廠建成脫硫廢水旁路煙氣蒸發(fā)科技示范工程。2019年5月經(jīng)中國電機工程學會鑒定，整體技術(shù)性能指標達到國際領(lǐng)先水平。

Q3廢水處理在華能有哪些示范項目？

01黃臺電廠脫硫廢水旁路煙氣蒸發(fā)示范工程

脫硫廢水是火電廠治理難度最大的廢水，也是治理難度最大的工業(yè)廢水之一，傳統(tǒng)上多采用蒸發(fā)、結(jié)晶等工藝實現(xiàn)零排放（零液體排放），存在化學藥劑投加量大、投資費用高、蒸干后鹽分難以處置等問題。為此，西安熱工院首創(chuàng)性地提出將脫硫廢水噴成霧狀后，抽取少量 300 ～ 350 攝氏度的高溫煙氣使之蒸干的新型零排放工藝路線，并持續(xù)研發(fā)攻關(guān)，在黃臺電廠順利建成示范工程。

該示范工程是集團公司首套利用空預器前高溫 煙氣蒸發(fā)干燥脫硫廢水的零排放工程，脫硫廢水噴成細霧狀后在高溫煙氣中被迅速蒸干，鹽分則進入粉煤灰中，無固體廢棄物產(chǎn)生，具有綠色、節(jié)能、環(huán)保等諸多優(yōu)點，示范效應良好；同時，該工程也是國內(nèi)唯一一臺在同一個機組上設置了氣流式霧化和高速旋轉(zhuǎn)霧化兩種不同霧化方式的熱煙氣蒸發(fā)系統(tǒng)，為后續(xù)深入研究對比兩種霧化方式提供了先進技術(shù)平臺。該技術(shù)突破了當前電力行業(yè)高鹽、高污染廢水處理的技術(shù)瓶頸，經(jīng)中國電機工程學會組織專家鑒定， 整套技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平。實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化后， 可大幅度提高中國工業(yè)廢水治理水平。

02烏海熱電廠循環(huán)水排污水深度處理示范工程

烏海熱電廠循環(huán)水排污水深度處理示范工程為該廠零排放規(guī)劃的前期工程，設計循環(huán)水排污水深度處理系統(tǒng)采用雙堿法軟化高效澄清池+纖維過濾器+浸 沒式超濾+反滲透工藝，處理水量為 300 立方米/小時。系統(tǒng)產(chǎn)水作為循環(huán)水系統(tǒng)補水，部分去化學制水車間作為鍋爐補給水系統(tǒng)水源；預處理高效澄清池排污輸送至原中水系統(tǒng)板框壓濾機進行脫水處理。

該項目建設之初已經(jīng)考慮為無人值守。高效澄清池可根據(jù)進水流量自動調(diào)節(jié)加藥量及實現(xiàn)自動排泥；高效過濾器 和超濾系統(tǒng)可實現(xiàn)自動反洗運行；反滲透裝置加藥量可根據(jù) 系統(tǒng)進水流量自動調(diào)節(jié)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)定期自動或半自動清洗；同時各水泵和水箱液位設置了必要的連鎖控制，確保系 統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。系統(tǒng)建成后達到設計出力及設計水質(zhì)要求，運行穩(wěn)定性高，為后續(xù)零排放工程做好前期準備。

Q4放眼全球，廢水處理還有哪些先進技術(shù)？

01正滲透

正滲透是一個利用溶液間的滲透壓差為推動力、 自發(fā)性滲透驅(qū)動的新型膜分離過程，因不需要施加壓力，在水處理領(lǐng)域具有獨特的優(yōu)勢，是目前水處理最前沿技術(shù)之一，可應用于濃鹽水處理及零排放系統(tǒng)， 可有效降低能耗和運行費用。

正滲透膜通常由活化層和支撐層組成，當原水流過活化層一側(cè)，滲透壓遠高于原水的汲取液同時流過正滲透膜的支撐層一側(cè)，水分子自發(fā)由原水側(cè)向汲取液側(cè)不斷流動，由于正滲透膜對原水中的鹽分和其他污染物具有截留作用，因此原水中的溶質(zhì)被濃縮，同時汲取液則被透過正滲透膜的水分子稀釋。

為解決汲取液循環(huán)回收利用的難題，美國哈佛大學率先提出了氨-二氧化碳汲取液體系，氨和二氧化碳混合氣體在水中具有很高的溶解度，形成的汲取液可以產(chǎn)生巨大的滲透壓驅(qū)動力使得水分子滲透過膜，可使高含鹽量原水的總?cè)芙庑怨腆w（TDS）高達200,000 毫克/升。

稀釋后的汲取液可以通過加熱蒸發(fā)分解其中的溶質(zhì)而得到循環(huán)利用，與克服水的蒸發(fā)潛熱相比較，汲取液中溶質(zhì)熱分解所需的能量更低。分解后氨和二氧化碳氣體通過冷凝回收再溶解到汲取液中進行重復使用，除去了溶解氨和二氧化碳以后的水即為比較純凈的產(chǎn)水。

目前，正滲透技術(shù)已應用于美國 Permian Basin 頁巖氣廢水處理、國內(nèi)長興和王曲電廠脫硫廢水零排放等項目。

02雙極膜電滲析

雙極膜是一種新型離子交換復合膜，它通常由陽 離子交換層和陰離子交換層復合而成，不同電荷密度、 厚度和性能的膜材料在不同的復合條件下，可制成不同 性能和用途的雙極膜。雙極膜電滲析（bipolar membrane electrodialysis，BMED）是在水解離和普通的電滲析原理 基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它是以雙極膜代替普通電滲析的部分陰、陽膜或者在普通電滲析的陰、陽膜之間加上雙極膜構(gòu)成的。

BMED 技術(shù)在工業(yè)高含鹽廢水領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的潛力和優(yōu)勢，但關(guān)于 BMED 資源化處理高含鹽廢水的 工業(yè)化應用尚未有報道，研究多停留在實驗室小試或中試階段。目前，BMED 技術(shù)普及的最大經(jīng)濟障礙在于投資成本昂貴。全球范圍內(nèi)擁有雙極膜電滲析專利技術(shù)的企業(yè)不多，主要的 4 家企業(yè)是蘇伊士環(huán)境集團、日本的Astom、法國的 Eurodia、以及捷克的 Mega 公司。