一、项目背景

2015 年 4 月，国务院颁布了“水污染防治行动计划”，也被称为“水十条”。国家强化了工业节水和排水管控力度，水污染的防治也一度成为限制工业发展的首要问题，迫使人们进一步探索节水和减少污染排放的水处理技术^[1]

湿法冷却的热电厂在实际运行过程中，需要消耗大量的水，也需要外排大量的含盐废水主要包括以下三部分水：电厂脱硫脱硝废水，该部分水水质特点是悬浮物浓度高、含盐量高，传统方法利用混凝、沉淀等工艺将悬浮物和大量的重金属去除；电厂的化学再生水，该部分水的主要特点是含盐量高，一般只进行简单的中和处理；循环冷却外排水^[2]，尤其是老旧电厂的湿法冷却系统。为了控制原水中TDS的含量，需要控制循环水系统的浓缩倍数，因此电厂每天需要外排一定量的含盐废水。

目前，大多电厂含盐废水零排放工艺为“预处理+膜浓缩的工艺+蒸发结晶”。其中，膜浓缩工艺通常的浓缩倍数为4~6倍，即膜系统的清水回收率为75~83%，由于传统工艺中膜系统的清水回收率低，造成了剩余含盐废水水量较大，大多数电厂不能全部消纳，以实现“含盐废水零排放”，后续都需要经过各种蒸发结晶技术将含盐废水进行减量化处理，但该方法造成了含盐废水的一次性投资费用和处理费用均大幅提高。

阳泉某电厂采用湿法冷却的技术，冷却塔实际运行过程中，循环水的浓缩倍数2.7~3.0倍，日排水量为400m³/d，根据目前的环保政策，该部分水不允许直接外排，根据业主的要求，循环冷却水的回收率需要达到90%及以上，回用于电厂锅炉补水，剩余10%的含盐废水用于灰库降尘洒水，厂内循环冷却水可以实现“零排放”。

二、基本设计思路

①设计规模

循环冷却水处理站设计规模为400m³/d，小时处理处理能力按20m³/h考虑

②设计进水水质

③设计出水水质

根据业主要求，出水优先于电厂化学水处理补水，即优于电厂目前使用的清水水质，具体水质见下表

④设计工艺流程

⑤工艺介绍

a、调节池

设调节池的目的：①为了防止整个循环冷却水处理系统无法满足循环冷却水的瞬时水量变化，可以起到对水质、水量进行调节的作用；②收集处理站过滤器反冲洗水、超滤系统浓水以及压滤机产生的废水，起到废水的收集和中转的作用。③收集排入的化学废水，与循环冷却水进行混合。

b、高密度沉淀池

为确保高回收率反渗透运行稳定，需通过设置在前端的高密度沉淀池去除水中的悬浮物、胶体及硬度。

高密度沉淀池是沉淀法水处理技术之一，物理化学处理技术的代表，主要用于去除固体悬浮物，但根据不同的处理目的，也具备除硬、去除难溶或不溶的有机物、去除重金属离子等作用。

高密度沉淀池结构紧凑，是将混凝、絮凝、沉淀澄清、污泥浓缩集为一体，具有技术成熟、自动化程度高、处理效果好、运行稳定可靠、管理方便等优势，绝大多数水处理流程中都可以适用^[1]。

硬度去除原理

通过加药装置分别向高密度沉淀池装置的反应池中投加石灰和纯碱反应去除暂时硬度和永久性硬度。石灰与水中的碳酸氢根离子反应，然后纯碱与水中的钙镁离子反应生成碳酸钙和碳酸镁沉淀；水中的悬浮物及胶体进一步与混凝剂反应，破坏胶体稳定性，并使沉淀物进一步凝聚，从而达到降低硬度、降低SS的作用。

c、多介质过滤器

该过滤器是以成层状的砾石、无烟煤、石英砂为床层，床的顶层由最轻和最粗品级的材料组成，而最重和最细品级的材料放在床的底部。其原理为按深度过滤水中较大的颗粒在顶层被去除，较小的颗粒在过滤器介质的较深处被去除。从而使水质达到粗过滤后的标准。可进一步去除水中悬浮物，胶体物质等，出水浊度一般可降低到5NTU以下。该设备具有造价低廉，运行费用低，操作简单；滤料经过反洗，可多次使用，滤料使用寿命长等特点。

d、钠床离子交换

通过钠床离子交换，可使硬度的去除更为彻底，保证后面膜系统运行。

e、超滤，

能够将溶液净化，分离或者浓缩。超滤是介于微滤与纳滤之间，且三者之间无明显的分界线。一般来说，超滤膜的孔径在0.05 um–1 nm之间，操作压力为0.1–0.5Mpa。主要用于截留去除水中的悬浮物、胶体、微粒、细菌和病毒等大分子物质，产水水质SDI（污染指数）≤3，浊度由原来的5NTU降至≤1.0NTU。

f、反渗透

对透过的物质具有选择性的薄膜称为半透膜，一般将只能透过溶剂而不能透过溶质的薄膜称之为理想半透膜。当把相同体积的稀溶液(例如淡水)和浓溶液(例如盐水)分别置于半透膜的两侧时，稀溶液中的溶剂将自然穿过半透膜而自发地向浓溶液一侧流动^[4]。为了减少膜费用的投资，反渗透采用2级浓缩，根据含盐量的不同采用不同的膜材质即苦咸水膜和海淡膜。

三、详细设计参数

①调节池

设调节池一座，尺寸6×6×4(H)m，钢筋混凝土结构。主要设备包括：

a、潜水搅拌器1台，N=1.5KW，D=320mm

b、潜水提升泵2台，1用1备，Q=25m³/h，H=12m，N=1.5KW

②综合净化间

设综合净化间1座，主要包括加药间、配电室、值班室、药剂库、泵房等，轻钢结构，平面尺寸为27m×18.0m。主要设备包括：

a、石灰加药装置 1套，包括料仓、溶解箱、溶液箱、计量泵等。

b、碳酸钠加药装置 1套，包括料仓、溶解箱、溶液箱、计量泵等。

c、PAC加药装置 1套，包括溶解箱、溶液箱、计量泵等。

d、PAM加药装置 1套，三联箱式，包括溶解箱、溶液箱、计量泵等。

e、高密度沉淀池成套设备 1套，混合时间T=30s絮凝时间T=15min处理能力25m³/h，表面负荷小于3.6m³/m²*h，配套污泥回流泵和外排泵。

f、多介质过滤器，直径D=2.0m；无烟煤滤料，粒径0.8～1.2mm，厚800mm；石英砂滤料，粒径0.5～1.0mm，厚400mm。

g、离子交换系统

设强酸阳床离子交换系统，3台，单套直径D=0.8m，单位树脂再生耗盐量160g/L，树脂交换容量1.1mol/L，运行流速25m/h

g、超滤系统

设超滤系统2套，采用外压式中控纤维膜，膜设计通量为31.25L/m²*h

h、一级反渗透系统

本反渗透系统设计回收率为75%，设计膜通量为16.82L/m²•h，采用抗污染苦咸水膜，采用一级两段形式，采用2：1布置

i、二级海淡膜系统

反渗透系统设计回收率为60%，设计膜通量为6.73L/m²•h，采用海水淡化膜，采用一级两段形式，采用2:1布置。

j、污泥系统

配套污泥浓缩罐1台，D=2.0m

配套污泥压滤机1台，过滤面积60m²

四、项目实际运行效果与经济分析

目前该项目出水指标稳定达到如下指标：PH=5~6，电导率=130~140 us/cm

经济效益

本项目工程直接费为735.82万元，其中土建工程费用为131.68万元，设备购置费为472.66万元，安装工程费为131.48万元。

项目建成后每年可节约新建水资源10.32万m³，污水站运行成本为6.5元/m³，低于电厂购买自来水的水资源费8.05元m³，同时节约水资源费25.8万元，除此之外，还可以节约原化水车间80%的药剂费，年可节约药剂费86.4万元。可为企业每年节约112.2万元。

社会效益

项目建成之前，电厂向外外排含盐废水400m³/d，项目建成后，电厂产生的含盐废水为40m³/d，该部分水可回用于电厂灰库、渣库洒水，可有效保证电厂产生的污水不外排。

本项目的成功实施解决了企业的环保压力，使得企业能够正常生产，企业产生良好经济效益；具有良好的环保效益和社会效益。

参考文献

[1]中国环境报．水污染防治行动计划［M］．北京:人民出版社，2015

[2]翟培强．火电厂循环冷却塔耗水量影响因素分析［J］．电站辅机，2005，26( 4) :27－30

[3]肖超.高密度沉淀池对去除水中硬度的应用分析[J].石油化工安全环保技术,2020,36(03):53-55+7.

[4]杨荣兴.超滤反渗透工艺在电厂废水零排放中的应用[J].集成电路用,2020,37(03):92-93.