50MW生物质发电机组废水零排放技术与工艺路线

李定青 董启盛 费芳芳

摘要：为完成日益紧迫的节水减排任务，生物质电厂开展深度节水和废水零排放技术及工艺路线研究工作具有重要意义。现对50 MW生物质发电机组的取水、排水、耗水等方面进行了研究分析，针对原水预处理系统出力不足、生活污水处理效率不高、循环水排污水量大等问题，提出了深度节水和废水零排方案。首先，开展深度节水工作，提高循环水循环倍率，大幅減少排污水量;其次，将循环水排污水、化学酸碱废水通过反渗透进行浓缩处理，减少高盐废水;最后，对少量的高盐废水进行喷灰渣，实现全厂废水零排放。

关键词：生物质;深度节水;反渗透;废水零排放

0 引言

我国是一个水资源稀缺的国家，人均水资源占有量不足世界平均水平的1/4，加上近年来水污染日益严重，加剧了水资源的短缺。电力行业是用水大户，占工业用水的40%以上，仅次于农业用水。随着《水污染防治行动计划》的发布，国家要求“全面控制污染物排放，狠抓工业污染防治”，着力节约和保护水资源，提高用水效率[1-9]。

生物质电厂用水系统一般含循环水系统、生活污水系统、工业消防水系统、锅炉冲洗水及料场喷雾抑尘水系统等，与常规燃煤电厂相比，生物质电厂没有可消耗高盐废水的脱硫末端用水系统，增加了料场喷雾抑尘水系统，循环水排污水设计外排至城市污水处理厂处理。面对日益严格的国家和地方环保政策要求及紧迫的节水减排任务，开展生物质电厂深度节水、废水零排放技术和路线研究具有重要意义。

本文以广东湛江2×50 MW生物质发电项目为例，对机组的取水、排水、耗水等方面进行了研究分析，提出了技术工艺可靠、经济合理的改造方案，以满足全厂深度节水和废水零排放的改造要求。

1 电厂现状

1.1    生物质电厂概况

湛江生物质电厂装机容量为2×50 MW，配备2台凝汽式汽轮机组和220 t/h的高温高压循环流化床锅炉，是目前国内单机容量最大的生物质电厂。电厂生产生活水源为西溪河水、深井水和自来水，西溪河水经过水泵房送至厂区内一体化净水站，经沉淀、过滤、消毒处理后作为厂区工业用水、生活用水及消防用水，深井水以及自来水作为西溪河水的补充水源，补进工业消防水池以及生活水池。全厂水平衡现状如图1所示。西溪河水主要用于工业用水，深井水主要用于工业用水和锅炉补给水处理系统，自来水作为生活用水补充水。取水处理后分别用于除盐系统、工业水系统、生活消防水系统等，主要耗水包括锅炉汽水循环系统蒸发、风吹损失等。

1.2    全厂用水、排水现状

为摸清全厂取水、用水、耗水情况，对全厂水量进行了水平衡测试，根据测试结果对全厂取水、耗水、排水水量进行统计分析，结果如表1所示。

各类主要废、污水的来源及水量如表2所示。

1.3    全厂用排水存在的问题

全厂生产生活产生的废水主要包括循环排污水、酸碱再生废水、生活污水、含油污水处理系统出水等，现场取样分析主要的废水水质结果如表3所示，主要存在问题如下：

（1）原水预处理系统中的离心脱水机出力达不到生产需求，部分污泥管道腐蚀堵塞，导致排泥水溢流。（2）锅炉补给水系统中的酸碱再生废水目前是外包处理，需要按照环保文件实现废水零排放。（3）循环水排污水少量综合利用外，其余大部分排放，但其水质总磷超标，不满足排污许可要求，存在较大的环保隐患。（4）地埋式生活污水系统处理效率不佳，检修不方便，废水悬浮物较多且难以清理，部分出水水质（氨氮、总P、悬浮物）不达标，目前主要回用于全厂绿化。（5）料堆场产生的渗滤液未单独收集处置，直接进入雨水管道，存在环保隐患。

2 改造技术路线

2.1    改造基本思路

按照总体规划、分步实施的原则，首先开展深度节水工作，提高循环水循环倍率，大幅减少排污水量。其次进行废水的有效收集和合理回用的节水改造，最终开展全厂废水治理，保证各处理系统能够满足处理需求，达到全厂废水零排放的目的。

2.2    深度节水试验

目前生物质电厂循环水循环倍率（K）保持在3～4倍，通过提高循环水循环倍率达到节水目的。考虑循环水对凝汽器端差和真空的影响，通过调整循环水循环倍率的节水试验，确定安全的最高循环倍率，试验结果如图2所示。试验结果显示，随着浓缩倍率的增加，对凝汽器的换热效率是存在影响的，但未超出端差6～8 ℃的控制标准。由于凝汽器结垢是不可逆过程，结合其他电厂循环水运行经验，确定提高循环水循环倍率至5～6倍，从而可将循环水排污水量由68 t/h降至约30 t/h，达到大幅降低循环水排污水量的目的。

2.3    原水预处理系统

（1）更换污泥浓缩池进出水管道、腐蚀老化的刮泥机和潜水搅拌器，保证污泥浓缩池的正常投运。

（2）针对现有污泥脱水机出力无法满足排泥水处理需求的现状，新增一套污泥脱水机。

（3）改造管路，将污泥处理系统的脱泥水输送至一体化预处理系统进行处理回用，去除其中的悬浮物，达到节水回用的目的。

2.4    锅炉补给水处理系统

根据锅炉补给水处理系统用排水现状，该系统主要废水为酸碱再生废水，主要涉及管路改造，将酸碱再生废水输送至新建的循环水深度处理系统均质池（60 m3），与循环排污水混合均质后，输送至循环水深度处理系统进行处理。循环水深度处理系统的反渗透系统淡水作为锅炉补给水系统补水，可大大优化锅补水系统补水水质，降低本系统再生频次，减少酸碱废水水量。考虑到降低投资费用、处理成本以及综合利用废水处理系统，因此将少量的酸碱再生废水与循环水排污水统一处理。

2.5    循环水处理系统

循环水深度处理系统工艺流程如图3所示。

循环水深度处理系统调整浓缩倍率后处理水量为13 m3/h，考虑到设计余量及工程经验等因素，循环水排污水处理系统设计按照15 m3/h考虑，处理工艺为：氢氧化钠+碳酸钠软化+多介质过滤器+超滤+反渗透。两级软化部分设备采用高效澄清器，處理后的淡水作为锅炉补给水系统和循环水系统补水。反渗透浓水用于干灰干渣拌湿，具体改造方案如下：

（1）新增管路，将锅炉补给水系统酸碱再生废水和循环排污水输送至新建的废水缓冲池（60 m3）中混合均质。

（2）通过污水泵将均质池中的废水输送至新建循环水深度处理系统，对循环水排污水进行深度处理，经过循环水深度处理系统处理后，系统产生的RO淡水水质较好，可输送至锅炉补给水系统及循环水系统作为补水，一方面可优化锅炉补给水系统的水质，大大降低系统再生频次、酸碱再生废水水量及加药量，另一方面可优化循环水系统水质，保证循环水系统的稳定运行，深度处理系统产生的RO浓水用于干灰干渣拌湿，反渗透膜化学清洗水输送至废水缓冲池进行处理。

（3）新建管路，将锅炉定排水输送至循环水系统中回用。

（4）新建管路，料场喷雾抑尘取用循环水排污水，既可以减少废水末端治理系统投资和运维成本，又可以实现料场扬尘无组织排放治理。料场喷雾抑尘系统拟采用6个分区控制，每个分区依次间隔启动喷雾，每个分区每次启动1 h，每天启动4次，按此测算，料场喷雾抑尘系统耗水量约为12 m3/h。

2.6    生活污水处理系统

生活污水处理系统工艺流程如图4所示。

（1）增设格栅，对食堂生活污水进行初步过滤，去除其中较大的悬浮物。

（2）改造原生活污水处理系统，将电厂原有的地埋式生物接触氧化处理系统更换为地上曝气生物滤池（2×3 m3/h），保证生活污水的处理质量，且在设备运行阶段易于控制和检修。

（3）改造管路，完善全厂绿化管网，将生活污水处理系统的出水除用于厂区绿化外，富余的出水可通过备用管路作为循环水系统补水。

2.7    其他系统

（1）在油罐区新建一个50 m3油水储存池，用于收集油库喷淋水，并增设循环喷淋泵以及管路，将收集的含油废水循环喷淋利用。

（2）在油罐区油水储存池新增另一管路，若循环喷淋水水质变差或含油时，可通过该管路输送至含油废水处理系统进行处理，处理之后的水通过新建管路用于料场喷淋抑尘。

（3）新建500 m3的冲洗水收集池，按照两级沉淀设计，中间设置溢流堰，分别作为冲洗水收集储存池和清水池，底部设置刮泥机;考虑到冲洗水对水质要求不高，利用循环水排污水作为冲洗水;同时，配置水泵及管路，通过抽取部分循环水排污水进行锅炉管壁受热面冲洗，并通过将冲洗水收集沉淀进行循环利用，达到节水减排目的。

3 结语

本文以广东湛江2×50 MW生物质发电项目为例，对机组取水、排水、耗水等方面进行了研究分析，提出了深度节水和废水零排改造方案。首先，开展深度节水工作，提高循环水循环倍率，大幅减少给排水量;其次，将循环水排污水、化学酸碱废水通过反渗透进行浓缩处理，减少高盐废水;最后，将少量的高盐废水进行反渗透缩减量后喷灰渣，实现全厂废水零排放，废水零排放改造后的水平衡图如图5所示。本文研究技术路线可靠，经济合理，满足了生物质电厂深度节水和废水零排的改造要求，不对外排废水，不污染外部环境，环境效益明显，实施后全厂无废水外排，彻底消除了环保隐患。

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收稿日期：2020-05-06

作者简介：李定青（1988—），男，广东梅州人，工程师，从事生物质发电技术管理、生物质锅炉高温腐蚀研究、废水综合治理等研究工作。