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    火電廠變身城市污水凈化器

    分類:固廢觀察 > 固廢處理    發布時間:2021年4月26日 9:48    作者:李惠鈺    文章來源:中國科學報

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    技術人員在進行樣品性能測驗。

    一家2×30萬千瓦火電廠,城市污廢水回收利用能力可達1430噸/小時,年利用污廢水約900萬噸。這組亮眼數據的背后,得益于國網河北省電力有限公司電力科學研究院(簡稱河北電科院)的一項研究成果——火電廠反滲透濃水與城市污水交互處理的利用方法。

    近年來,傳統火電行業用水占全國工業用水四成以上,使用社會污廢水替代清潔水源,成為火電行業可持續發展的必然選擇。上述成果的推廣應用,有效解決了傳統火電廠水網分散設計導致的污廢水利用率低、次生廢水量多質雜、終端廢水治理成本高等問題。

    近日,在河北電科院節水減排技術實驗室,河北省火力發電節能環保工程技術創新中心水資源再利用技術帶頭人劉克成正組織技術團隊,對石家莊市高價值專利組合培育項目廢水資源化及零排放技術應用進展進行階段總結。他告訴記者,“我們要抓緊攻關,探索火電廠污廢水治理技術在反滲透濃水之外的應用?!?/p>

    重構水網系統 實現廢水循環利用

    火電廠是用水大戶,很多環節都需要用水,如工業冷卻水、汽輪機用水等。近年來,國家不斷推廣火電廠中水(經過處理的城市污水)利用,電廠對中水的需求也越來越大。而中水要成為合格的汽輪機用水,必須經過反滲透設備的凈化過濾。

    “這就產生一個問題,反滲透設備過濾中水后形成大量濃水,即工業生產中產生的廢水、廢液等。濃水總量大,易附著于設備表面,且不易降解?!焙颖彪娍圃涵h?;瘜W所員工高燕寧介紹,目前火電行業在城市污水再利用中使用的反滲透設備超過3000套,年產濃水超過12億噸,這些濃水如果進入大自然就會變成“頑固廢水”。

    為更好解決水資源短缺和處理后城市污水無法消納的雙重矛盾,同時減少火電廠反滲透濃水的排放,河北電科院研究團隊探索出一項新方法:“火電廠反滲透濃水與城市污水交互處理的利用方法”。

    “簡而言之,火電廠反滲透濃水與城市污水交互處理就是‘以廢治廢’,讓城市污水在火電廠實現循環利用?!眲⒖顺烧f。而他口中的“以廢治廢”并不像聽起來那么簡單。過去電廠治理廢水,基本是“有什么廢水,上什么設備”。這樣的處理方式成本高,治標不治本,且處理設備種類越來越多,后期維護十分不便。

    早在2006年,劉克成和同事在河北滄州地區參與某海水淡化處理項目時第一次受到啟發?!霸谶@個項目中,各系統之間形成聯系,讓一個環節產生的廢水成為另一個環節有用的‘好水’,變廢為寶、以廢治廢?!睆哪菚r起,劉克成就和同事開始探索能夠系統解決火電廠廢水處理難題的方法。

    2010年,劉克成接到石家莊某火電廠打來的求助電話。該電廠引進了一套國外的濃水處理設備,但無法正常運轉,濃水處理無法完成。

    為此,劉克成團隊用了8個月時間重新設計技術方案,以全廠水網多元重構為思路,創造性地將城市污水處理、反滲透濃水資源化等系統深度耦合,不僅讓電廠能夠正常處理濃水,還控制了成本。這一次形成的水網多元重構核心思路,可以看做是“火電廠反滲透濃水與城市污水交互處理的利用方法”的“基礎版”。

    此后10年間,劉克成帶隊攻關、反復試驗,不斷解決技術難題。2016年,“火電廠反滲透濃水與城市污水交互處理的利用方法”獲國家專利授權,2020年又獲得第二十一屆中國專利銀獎,同年5月,該團隊還承擔了石家莊市高價值專利組合培育項目,進一步拓展火電廠污廢水處理技術的適用范圍。

    劉克成介紹,這種新方法顛覆了長久以來火電廠中城市污水處理、循環冷卻水、反滲透等系統獨立設計、一水一治的傳統模式,通過城市污水處理和反滲透濃水資源化利用的相互耦合,同步實現反滲透濃水零排放、濃水中水資源深度提取和鹽分資源化再利用。研究成果在不增加運行成本的前提下,為反滲透濃水資源化找到可行方案。

    突破瓶頸 形成典型模式

    實際上,國外的熱法蒸干技術也可以解決火電廠污廢水處理問題,但年運行成本非常高。此外,現在能耗與碳排放量已成為電廠終端廢水處理要考慮的重要因素,熱法蒸干技術需要消耗大量能量,會導致碳排放量增加。

    河北一家2×30萬千瓦火電廠應用“火電廠反滲透濃水與城市污水交互處理的利用方法”后,在不增加運行成本的情況下,每年可減排60多萬噸反滲透濃水。該火電廠還通過對反滲透濃水中氯化鈉的提純及再利用,減少原鈉離子交換器再生氯化鈉消耗量,實現反滲透濃水資源化利用。該火電廠城市污廢水回收利用能力達到1430噸/小時,年可利用污廢水約900萬噸。

    目前,這種新方法已在17家火電廠應用,年利用城市污水約7900萬噸、減排次生廢水1600余萬噸,間接經濟效益超過4億元,突破了火電廠城市污水大規模消納和工業廢水零排放的技術和經濟瓶頸,形成了低成本下反滲透濃水零排放的典型模式。

    “我們的研究成果還帶動了其他行業及水處理產業上下游的發展。滄州地區一家電廠就已經在高鹽廢水電解制氯方面取得進展?!眲⒖顺烧f,河北電科院技術團隊將努力把這項廢水處理技術從濃水處理延伸到火電廠反洗廢水、脫硫廢水處理中,構建起更為多元、高效的火電廠水生態環境,讓水資源得到最大程度利用。

    (編輯:逍遙客)

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