火力发电厂废水处理及回收利用

《电厂锅炉设备及原理》课程论文课题名称火力发电厂废水处理及回收利用学生姓名学号系、年级专业年月日火力发电厂废水处理及回收利用摘要：介绍了废水处理方面的有关知识,火力发电厂废水处理及回收利用的进展情况。提出了水资源短缺的解决方法和途径。提醒人们节约用水,珍惜水资源,保护水环境,积极回收利用废水资源。关键词：火力发电厂；废水处理；回收利用正文：水是最宝贵的自然资源,是人类赖以生存的必要条件。水资源的保护、利用和研究已成为当今世界最热门的课题之一。我国是水资源缺乏的国家,随着工业的飞速发展,用水量越来越大,很多地区由于水资源不足而制约了工农业生产的发展,有些地区甚至由于水资源的短缺而造成了对人类生存的威胁和挑战。同时,水在自然界中的循环运动和人类的使用过程中,不可避免地混进许多自然杂质与污染物,使一些水源的水质日趋恶化。水资源短缺和水污染问题已成为缺水国家和地区发展的主要问题。随着人们环境意识的加强和水资源短缺的日益突出,废水处理越来越受到人们的关注和重视。火力发电厂是一个用水大户,同时也是一个排水大户。因此,废水处理和回收利用也就无疑成为了保证火力发电厂安全、经济运行和控制污染,维持生态环境的重要内容。1.废水处理概况1.1废水中污染物及废水处理的水质控制方法根据对环境造成污染危害的不同废水中的污染物大致有以下几类:固体污染物、有机污染物、有毒污染物、营养性污染物、生物污染物、感官污染物、酸碱污染物、热污染物及其他污染物等。为了使废水能够再用、安全排放、从中回收有用物质,可借助分离处理、转化处理和稀释处理等水质控制方法处理废水。1.2废水处理工艺在生产和治理废水的过程中,人们逐渐发现和摸索出了许多切实有效的处理方法。传统的方法有:隔滤法、分离法、生物转换法、中和法、化学沉淀法、吹脱法、汽提法、萃取法、氧化还原法和吸附法等。近年来,废水处理工艺得到了较快的发展,出现了许多新方法。1.3废水处理系统废水的成分十分复杂,往往需要将几种单元操作联合成一个有机整体,并合理配置主次关系和前后次序,构成完整的废水处理系统,以有效地完成处理任务。图1为城市生活污水典型处理系统。根据处理任务的不同,此系统可分为三级处理:一级处理的主要对象是较大的悬浮物,采用的分离设备依次为格栅、沉沙池和沉淀池,截流于沉淀池的污泥可进行污泥消化或其它处理,出水可排放于水体或用于污水灌溉;二级处理是一种生物化学处理法,它的主要处理对象是废水中的胶体态和溶解态有机物,其典型处理设备有生物曝气池和二次沉淀池;三级处理的目的有时不是为了排放而是为了直接回用,所以它有时属深度处理范畴。三级处理的对象是营养物质(氮和磷)及其它溶解物质,采用的方法有化学絮凝、过滤等,对出水水质要求高的地方也可用吸附、离子交换、反渗透、消毒等方法。2火力发电厂废水处理2.1火电厂水系统概况火力发电厂水系统庞大。以1000MW发电厂为例,若采用敞开循环方式,其循环冷却水量约120000t/h。若其补水率按3%计算,化学水处理用水量约320t/h。火力发电厂的用水一般分为两类:一类是生产用水;另一类是生活和消防用水。生产用水主要包括循环冷却水、冲灰水、机冷水及锅炉补给水等。2.2现代火力发电厂主要废水来源现代燃煤火力电厂的废水来源主要有:冲灰水;热力设备化学清洗和停用保护的排放废水,锅炉排污水;主厂房生产排污水,辅助设备与机械冷却水的排水;凝结水净化设备的排水;凝汽器的冷却排水或冷却设备的排污水;水处理装置的排污水;生活污水;输煤系统的清洗水,贮煤场排水及厂区雨水排水等。2.3火电厂废水处理工艺根据废水的成分和污染物的含量,火力发电厂一般采用以下几种废水处理工艺:2.3.1隔滤法隔滤法又分栅栏法、筛滤法和过滤法等。栅栏法和筛滤法都是以阻隔的方式拦截废水中比较粗大的悬浮固体,而过滤法除拦截作用外,还有吸附、絮凝和沉淀等作用,使比孔隙更细的悬浮颗粒也能从废水中分离出来。2.3.2活性污泥法活性污泥法是好氧生物转换处理的一种典型方法,此法特别适用于生活污水的处理。它是以含于废水中的有机污染物为培养基,在有溶解氧的情况下,连续地培养活性污泥,再利用其吸附凝聚和氧化分解作用净化废水中的有机污染物。在图2是普通活性污泥法处理流程。初次沉淀池用以去除废水中的原生悬浮物;曝气池使废水中的有机污染物与活性污泥充分接触,并吸附和氧化分解有机污染物;曝气系统供给曝气池生物反应所必须的氧气,并起混合搅拌作用;二次沉淀池用以分离曝气池出水中的活性污泥;污泥回流系统把二次沉淀池中的一部分沉淀污泥再回流到曝气池,以保证曝气池有足够的微生物浓度;剩余污泥排放系统是将曝气池内不断增殖的污泥通过排放系统排掉,以保证曝气池的有效反应容积。2.3.3中和处理法和处理法是根据酸碱中和理论,有效调节pH以使废水达到排放要求的一种简单方法。火电厂的化学清洗排水、水处理的再生排水等一般都需要进行中和处理。目前,多数电厂都设计和使用中和池来处理制水再生过程所排放的废酸液和废碱液。当然,由于火电厂酸碱废液排放量大,所以采用中和工艺时也要因地制宜,做到经济、有效。除用酸碱液直接处理外,酸性废水亦可用投加碱性药剂、通过碱性滤料、利用碱性废渣和天然水体及土壤中碳酸盐、重碳酸盐碱度来进行中和处理。碱性废水可用废弃无机酸、酸性废气(如CO2和烟道气)和酸性废水处理。此外,有的火力发电厂还采用混凝、吸附、离子交换以及电渗析和反渗透等工艺方法处理污水。2.4火电厂废水防治措施我国发电厂对灰水pH超过国家规定排放标准的治理措施有:灰水闭路循环、炉烟处理(利用炉烟中的CO2或SO2处理)、加酸处理、用循环水中和稀释、采用湿式除尘器等。灰水悬浮物用隔板和沉淀的方法;电厂含油废水多数先采用隔油处理,而后再行浮选处理或油水分离装置处理及生物处理等;生活废水则一般用活性污泥处理;生产废水用中和、澄清、消毒、过滤等方法;输煤系统的冲洗废水则用沉淀或净水装置处理后回收。3废水回用技术随着水资源的日益贫乏,废水回收利用技术越来越重要。为了解决火力发电厂的水源问题,近年来以城市污水作为火力发电厂循环冷却水的技术已相继在部分新建火电厂得到了实施和应用。3.1国外废水回用情况简介60年代以来,世界各国已普遍利用污水进行灌溉、回灌等。1968年美国加州南塔霍湖建成第一座污水回用工厂后,一些缺水国家的污水回用研究开始迅速发展。在美国缺水的得克萨斯州和加利福尼亚州,每年再利用水量达25亿m3(相当于此地污水总量的70%)。处理后的污水被用于冷却水、锅炉用水、工业用水和消防用水等。日本东京三河岛污水处理厂的二级出水量每天达13.8万m3。这些污水经处理后,供给江东地区400多个工厂使用。南非的比勒陀利亚—威特沃斯兰—费霍尼欣地区有23.2%的污水经处理后用于电厂冷却和工业回用。3.2我国废水回用的发展概况废水处理后回收利用是解决水资源短缺的有效途径。我国是世界上缺水国家之一,建国后党和国家非常重视废水处理工程的建设。1960年,我国建成了第一座为农用灌溉服务的临时性污水处理厂——高碑店污水处理厂。我国的废水回用与工业生产起步于20世纪70年代。1973年原东方红炼油厂将二级处理过的污水回送到循环冷却水作为其补充水使用,当时的回用率为20%,5a中共回用了530d。虽然,在这一工程在后期的实施过程中也存在着许多问题和困难,但它在当时也收到了一定的效果,同时也为我国污水回用技术的发展和研究积累了宝贵的经验。到了90年代,我国的污水回用工程逐步走向正规,一大批污水处理厂建成投产,许多工厂开始着手研究全厂的水平衡问题。然而,由于起步较晚,我国的城市工业用水的重复使用率很低,一般为30%左右,较高的上海也仅50%,而德国为64%,日本为60%。3.3我国火电厂利用污水情况严重的缺水和水价的提高使得用水大户的火力发电厂不得不寻求新的水源。在我国,将城市污水引入火力发电厂的循环冷却水是在90年代。由于城市污水的成分复杂,且因时间季节和地域环境都各有差异,所以在污水处理工艺的设计过程中就必须考虑其诸多影响因素。目前在我国的城市污水(回用于火力发电厂的循环冷却水)处理中已经建立起了许多处理方式,其中以石灰处理居多。典型的处理流程见图3:当然,上述工艺流程是建立在污水处理厂对污水二级处理(见图1)的基础之上的,而且各种运行参数和药剂都需因水质的不同而进行相应的试验调整。如果合理的工艺步序及阻垢药剂被选择、利用和控制,则能使循环水的浓缩倍率达到3.0左右。值得注意的是,由于城市污水经处理后BOD、COD以及细菌等含量仍较高。因此,在以城市污水作为火电厂循环冷却水时必须进行严格的试验研究并留有足够的保险系数。应该在凝汽器的选材上细心谨慎;在杀菌剂、阻垢和缓蚀剂等药品的投加、监测与控制方面应严格把关。同时,在整个循环水系统的设计中还应考虑水质恶化情况下的补救措施。4新型火电厂的节水工程——零排放工程为了更有效地节约用水,保护环境,近年来各大电厂(特别是缺水地区)相继实施了零排放工程。零排放系统既保护了环境又节约了用水,必将收到良好的经济效益和社会效益。以河北南部电网某厂为例,该厂装机容量为4×300MW,其设计的1、2号机循环冷却水采用加酸加水质稳定剂的处理方法,浓缩倍率控制在2.3以下,所以排污水除供本机组的冲灰使用外还有大量的富余。为充分利用水资源,解决全厂的水平衡问题,在3、4号机循环冷却水的设计中,该厂又巧妙地将1、2号机循环冷却水的排污水经过部分处理(如弱酸阳离子交换)后直接作为3、4号机的循环水的补充水。而3、4号机循环水的排污水一部分用于机组的冲灰,另一部分水则再经过一定的处理(如反渗透)后送往水处理车间回收利用。这种设计思路新颖,达到了提高浓缩倍率、降低排污和节约用水的目的,值得节水工程和废水回用技术中借鉴和参考。结论：总的来说，力发电厂废水处理及回收利用是节约用水和保护环境的重要途径。然而,在这方面我国尚属起步阶段,与国外相比,差距很大。根据我国现状,还应加大对污水处理及其回收利用技术的研究和科技投入力度,重点在提高循环水浓缩倍率、改进冲灰方式、突破浓浆输送技术、解决灰水回收利用及直排灰水的污染物超标治理方面做更大的努力。致谢：邵阳学院机械与能源工程系参考文献：[1]周柏青，陈志和.热力发电厂水处理[M].4版.北京：中国电力出版社，2009.[2]李培元.火力发电厂水处理及水质控制[M].北京：中国电力出版社，2008.[3]周柏青.全膜水处理技术[M].北京：中国电力出版社，2006.[4]陈志和.电厂化学设备及系统[M].北京：中国电力出版社，2006.[5]龚洵洁.热力设备的腐蚀与防护[M].北京：中国电力出版社，1998.[6]魏宝明.金属腐蚀理论及应用[M].北京：中国电力出版社，2008.[7]刘希波.火电厂水务管理[M].北京：中国电力出版社，1997.[8]章非娟.工业废水污染防治[M].上海：同济大学出版社，2001.[9]杨岳平，徐新华，刘传富.废水处理工程及实例分析[M].北京：化学工业出版社，2003.