近年來(lái)，使用社會(huì)污廢水替代清潔水源，已成為火電行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。河北電科院科研團(tuán)隊(duì)以構(gòu)建水生態(tài)電廠為目標(biāo)，探索出了“火電廠反滲透濃水與城市污水交互處理的利用方法”。應(yīng)用這項(xiàng)成果后，一家2×30萬(wàn)千瓦火電廠的城市污廢水回收利用能力可達(dá)1430噸/小時(shí)，年可利用污廢水約900萬(wàn)噸。

“我們要抓緊攻關(guān)，探索火電廠污廢水治理技術(shù)在反滲透濃水之外的應(yīng)用?！?月1日，在河北電力科學(xué)研究院節(jié)水減排技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，河北省火力發(fā)電節(jié)能環(huán)保工程技術(shù)創(chuàng)新中心水資源再利用技術(shù)帶頭人劉克成正組織技術(shù)團(tuán)隊(duì)，對(duì)石家莊市高價(jià)值專利組合培育項(xiàng)目廢水資源化及零排放技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行階段總結(jié)，并研討火電廠污廢水處理技術(shù)的發(fā)展方向。

他們以構(gòu)建水生態(tài)電廠為目標(biāo)堅(jiān)持技術(shù)攻關(guān)，研究成果《一種火電廠反滲透濃水與城市污水交互處理的利用方法》于2016年獲得國(guó)家專利授權(quán)。該成果的推廣應(yīng)用，解決了傳統(tǒng)火電廠水網(wǎng)分散設(shè)計(jì)導(dǎo)致的污廢水利用率低、次生廢水量多質(zhì)雜、終端廢水治理成本高等問(wèn)題。

火電廠反滲透濃水排放問(wèn)題亟須解決

火電廠是用水大戶，很多環(huán)節(jié)需要用水，比如工業(yè)冷卻水、汽輪機(jī)用水等?！皳?jù)統(tǒng)計(jì)，近兩年傳統(tǒng)火電行業(yè)用水占到全國(guó)工業(yè)用水的四成以上。使用社會(huì)污廢水替代電廠清潔水源，成為火電行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇?！眲⒖顺山榻B。

近年來(lái)，國(guó)家不斷推廣火電廠中水（經(jīng)過(guò)處理的城市污水）利用，電廠對(duì)中水的需求也越來(lái)越大。而中水要成為合格的汽輪機(jī)用水，必須經(jīng)過(guò)反滲透設(shè)備的凈化過(guò)濾。

“這就產(chǎn)生了一個(gè)問(wèn)題，反滲透設(shè)備過(guò)濾中水后產(chǎn)生了大量濃水，就是工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水、廢液等。濃水總量大，易附著于設(shè)備表面，且不易降解。”河北電科院環(huán)?；瘜W(xué)所員工高燕寧介紹，目前火電行業(yè)在城市污水再利用中使用的反滲透設(shè)備超過(guò)3000套，年產(chǎn)濃水超過(guò)12億噸。這些濃水如果進(jìn)入大自然就成了“頑固廢水”。

為了更好地解決水資源短缺和處理后的城市污水無(wú)法消納的雙重矛盾，減少火電廠反滲透濃水的排放，河北電科院攻關(guān)團(tuán)隊(duì)探索研究出“火電廠反滲透濃水與城市污水交互處理的利用方法”。

重構(gòu)水網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)廢水循環(huán)利用

“簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)循環(huán)利用?！眲⒖顺烧f(shuō)。而他口中的“以廢治廢”并不像聽(tīng)起來(lái)那么簡(jiǎn)單。過(guò)去的電廠治理廢水，基本上就是“有什么廢水，上什么設(shè)備”。這樣的處理方式成本高，治標(biāo)不治本，而且處理設(shè)備種類越來(lái)越多，后期維護(hù)十分不便?！盎痣姀S反滲透濃水與城市污水交互處理的利用方法”則是劉克成和團(tuán)隊(duì)在無(wú)數(shù)次試驗(yàn)中探索出的解決方案。

2006年，劉克成和同事們?cè)跍嬷莸貐^(qū)參與某海水淡化處理項(xiàng)目時(shí)，第一次受到啟發(fā)?！霸谶@個(gè)項(xiàng)目中，各系統(tǒng)之間形成聯(lián)系，讓一個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢水成為另一個(gè)環(huán)節(jié)有用的‘好水’，變廢為寶、‘以廢治廢’?！睆哪菚r(shí)起，劉克成就和同事們開(kāi)始探索能夠系統(tǒng)解決火電廠廢水處理難題的方法。

2010年，劉克成接到了石家莊某火電廠打來(lái)的求助電話。該電廠引進(jìn)了一套國(guó)外的濃水處理設(shè)備，但是設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，濃水處理無(wú)法完成。

劉克成和同事們重新設(shè)計(jì)技術(shù)方案，用了8個(gè)月的時(shí)間，以全廠水網(wǎng)多元重構(gòu)為思路，創(chuàng)造性地將城市污水處理、反滲透濃水資源化等系統(tǒng)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(wǎng)多元重構(gòu)核心思路，可以看做“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(chǔ)版”。

此后十年間，劉克成帶隊(duì)攻關(guān)、反復(fù)試驗(yàn)，不斷解決技術(shù)難題。在2016年獲得國(guó)家專利授權(quán)后，《一種火電廠反滲透濃水與城市污水交互處理的利用方法》還在2020年獲得第二十一屆中國(guó)專利銀獎(jiǎng)。2020年5月，河北電科院火電廠污廢水處理技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)還承擔(dān)了石家莊市高價(jià)值專利組合培育項(xiàng)目，進(jìn)一步拓展火電廠污廢水處理技術(shù)的適用范圍。

“火電廠反滲透濃水與城市污水交互處理的利用方法”顛覆了長(zhǎng)久以來(lái)火電廠中城市污水處理、循環(huán)冷卻水、反滲透等系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)計(jì)、一水一治的傳統(tǒng)模式，通過(guò)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(shí)現(xiàn)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。這項(xiàng)研究成果在不增加運(yùn)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(shí)際上，國(guó)外的熱法蒸干技術(shù)也可以解決火電廠污廢水處理問(wèn)題，但年運(yùn)行成本非常高。此外，現(xiàn)在能耗與碳排放量也已成為電廠終端廢水處理所要考慮的重要因素，熱法蒸干技術(shù)需要消耗大量能量，也會(huì)導(dǎo)致碳排放量增加。

河北一家2×30萬(wàn)千瓦火電廠應(yīng)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(yùn)行成本的情況下，每年可減排60多萬(wàn)噸反滲透濃水。該火電廠還通過(guò)對(duì)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(shí)現(xiàn)了反滲透濃水的資源化利用。該火電廠城市污廢水回收利用能力達(dá)到1430噸/小時(shí)，年可利用污廢水約900萬(wàn)噸。

目前，“火電廠反滲透濃水與城市污水交互處理的利用方法”已在17家火電廠應(yīng)用，年利用城市污水約7900萬(wàn)噸、減排次生廢水1600余萬(wàn)噸，間接經(jīng)濟(jì)效益超過(guò)4億元。這一火電廠污廢水處理方法突破了火電廠城市污水大規(guī)模消納和工業(yè)廢水零排放的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)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(dòng)了其他行業(yè)及水處理產(chǎn)業(yè)上下游的發(fā)展。滄州地區(qū)的一家電廠就已經(jīng)在高鹽廢水電解制氯方面取得進(jìn)展?！眲⒖顺烧f(shuō)，河北電科院技術(shù)團(tuán)隊(duì)將努力把這項(xiàng)廢水處理技術(shù)從濃水處理延伸到火電廠反洗廢水、脫硫廢水處理中，構(gòu)建起更為多元、高效的火電廠水生態(tài)環(huán)境，讓水資源得到最大程度利用。

來(lái)源：國(guó)家電網(wǎng)報(bào)