第第頁天然水體與火力發電廠的廢水和水質天然水體與火力發電廠的廢水和水質火力發電廠和其他工業一樣，在生產過程中，各種用水的水質可能會發生很大的變化，成為工業廢水和生活污水，如不經專門處理而任意排放，就會對環境造成不同程度的影響，嚴重時還可引起生態平衡破壞及影響漁業、農業及其他工業用水。因此，對火力發電廠的廢水和生活污水也必需進行掌控和處理。一、天然水體與水質1．天然水體水是世界上分布*廣，貯量*多而又是非常緊要的自然資源，地球上大約有136000萬km3的水，覆蓋在地球表面積的3/4以上。存在于地面上者稱為地表水，如海洋、湖泊、江河、水庫、沼澤、冰山、冰川、雪山等；存在于地下者稱為地下水，如深井水、淺井水、泉水等；另外，還有大氣水。這些水都稱為天然水體。天然水體雖然是地球上貯量*多的物質之一，但其中海水占總水量的97%，冰山、冰川占2.2%，地下水占0.61%，而比較簡單為人類所利用的江河水、湖水、水庫水等淡水資源占0.01～0.02%地球上的天然水體處于川流不息的循環運動之中，水的這種循環運動可分為兩種類型，一種叫做自然循環，另一種叫做社會循環。水的自然循環是在自然力的作用下形成的，海水在太陽熱能的作用下蒸發為水蒸汽和云；水蒸汽和云又在密度差的作用下，隨氣流遷移到內陸，當碰到冷空氣時，凝結為雨和雪；雨和雪又在重力作用下降至地面，稱為降水。一部分降水沿地球表面流動，匯于江河、湖泊。另一部分滲入地下，形成地下水流。這兩種水流*后又復歸海洋。水的社會循環是在人為的因素作用下形成的。人們為了使天然水體充足人類生活或生產工藝的需求，興建了取水、凈水、供水等一系列工程設施，這稱為給水工程。而為了使用過的水符合排放標準，又興建了收集、整治、排放等一系列工程設施，這稱為排水工程。由給水工程和排水工程構成了水的社會循環。水在上述兩種循環運動中，不可避開地混進很多雜質。在水的自然循環進程中，由自然環境混入的物質稱為自然雜質或本底雜質。在水的社會循環運動中，由環境污染混入的物質稱為污染物，含有污染物的水稱為廢水或污水。2．天然水體中的自然雜質天然水體在自然循環運動中，溶解了一些可溶性的礦物鹽類，使水中含有的陽離子有Ca2+、Mg2+、Na+、K+；陰離子有HCO3—、SO42—、Cl—、NO3—。另外，還有大量的H+、OH—、CO32—等，共同構成了天然水體的基本化學成分。硅在地球元素中居**位，因不易風化，所以能溶解于水中的并不多，其含量一般在1～20mg/LSiO2，且多呈H4SiO4形態存在。硅含量高的地下水，活性SiO2可達60mg/L，因易聚合而呈膠體狀態存在。鋁和鐵在地球元素中分別占居第三、第四位，但在天然水體中的含量都不是很高，鋁一般不超過0.5mg/L，鐵的含量雖然比鋁的高，特別是地下水，有的高達10mg/L以上，但易與有機物生成絡合物。天然水體中還有肯定數量的微量元素，如溴、硼、鈹、鍶、鋇、銅、鋁、鋅、鎘、汞、砷、硒及氟化物等。其中氟化物可達4.0mg/L，在有些地下水中，氟化物高達30mg/L。天然水體中的溶解氣體重要有CO2和O2、水中CO2若與大氣中CO2平衡，則其含量只有0.5～1.0mg/L，但常達到過飽和狀態，此時含量達到幾十毫克/升；水中O2的含量在常溫下為8～14mg/L，一般不低于4.0mg/L。天然水體中還含有肯定數量的有機物，其種類繁多，可分為碳水化合物、脂肪類、蛋白質等，它們可生物降解為氨基酸、脂肪酸、糖類等中心產物，還可進一步生成多而雜的腐殖酸和富里酸等。天然水中的自然雜質除上述幾種之外，還包括由于水流的沖刷卷帶作用，而帶入水中的巖石土壤顆粒和有機物殘渣等，它們使水渾濁，是水中懸浮物的重要成分。3．天然水體的污染物天然水體在社會循環運動中混入污染物之后就成為廢水，依據廢水的來源，又可分為生活污水和工業廢水兩大類。前者是人們生活過程上排出的廢水，重要包括糞便水、浴洗水、洗滌水和沖洗水等，其成分重要決議于人們的生活情形和習慣，它往往含有大量的有機物，如蛋白質、油脂和碳水化合物等。后者是工業生產過程中排出的廢水，其成分重要決議于生產過程中應用的原材料及生產工藝流程等。重金屬、耗氧有機物和有機物**被稱為水環境中的三大重要污染物。二、火力發電廠的廢（污）水1．汽輪機凝汽器的冷卻排水或循環冷卻水系統的排污水這一部分用水量*大，它重要與冷卻倍率、冷卻系統的型式、水質及季節等因素有關。與冷卻倍率的關系是Q=nQp式中Q—凝汽器的冷卻用水量，t/h；QP—汽輪機的排汽量，t/h；n—冷卻倍率，其數值一般在65～75之間。2．鍋爐煙氣的除塵器排水和水力沖灰、沖渣廢水這部分廢水可統稱為沖灰廢水。由于我國的火力發電廠是以燃煤為主，因此粉煤灰的排放量是很大的。據1990年有關資料統計，我國每年的排灰渣量大約為6500萬噸，如全部采納水力沖灰，且灰水比按1:15計算，則每年可產生的沖灰廢水量可達97500萬m3、目前，削減這部分廢水量的有效途徑是采納瀧漿輸送降低灰水比和開展干粉煤灰的綜合利用。3．化學水處理廢水化學水處理廢水包括澄清設備的泥漿廢水、過濾設備的發洗排水，離子交換設備的再生、沖洗廢水以及凝結水凈打扮置的排放廢水。其廢水量決議于水處理設備的規模、水質及運行方式等。4．鍋爐化學清洗和停爐保護廢水對大型機組，不僅要求新建鍋爐啟動前要進行化學清洗，就是運行機組，當受熱面上的沉積物超過有關規定時，也要進行化學清洗。鍋爐的化學清洗一般是依照水沖洗、堿洗、酸洗、漂洗和鈍化幾個步驟進行的，而每一步操作都會產生肯定量的廢水。其廢水總量一般為清洗系統水容積的15～20倍。如一臺200MW的機組，其化學清洗的水容積大約為401.5m3，而廢液總量為6000～8000m3、停爐保護是鍋爐的重要防腐措施之一，它對鍋爐的**運行有緊要意義，這部分廢水的排放量大體與鍋爐保護的水容積相當。5．含油廢水火力發電廠雖然以燃煤為主，但其燃煤電廠的重油設施、主廠房、電氣設備、輔佑襄助設備等都可能排出含油廢水。其中有重油、潤滑油、絕緣油、煤油和汽油等。重油設施的含油廢水是指水泵的冷卻水，重油設施的凝結水，被重油污染的地下水以及事故排放和檢修所造成的廢水。主廠房含油廢水是指汽機和轉動機械軸承的油系統泄漏的油而產生的含油廢水。電氣設備（包括變壓器、高壓油開關等）所造成的含油廢水是由于法蘭連接處泄漏引起的。6．其他廢水其他廢水包括鍋爐的排污水，鍋爐火側和空氣預熱器的沖洗廢水，凝汽器和冷卻塔的沖洗廢水、化學監督取樣水和試驗室排水，消防排水，軸承冷卻排水，爐煙脫硫廢水以及貯煤、輸煤系統的排水等等。火力發電廠的貯煤、輸煤系統，通常占用廠區很大一部分面積，而且是露天或半露天式的。因此，當對輸煤系統及貯煤場地進行沖洗或天然降水時，就會產生相當數量的廢水。7．生活廢水生活污水是指廠區職工與居民在日常生活中所產生的廢水，它包括廚房洗滌、沐浴、衣裳洗滌、衛生間沖洗等廢水。生活污水量依據廠區職工的生活用水量和居民居住區的用水量來確定。而職工生活用水標準一般按每人每班為25～35L，小時變化系數為3.0～3.5、淋浴水標準每人每班為40～60L，其延續時間為1.0小時，職工*大班人數為職工總數的80%。居住區生活標準每人每班為180L，小時變化系數為2.0，其延續時間為24小時。三、各種廢（污）水對環境的影響1．澄清設備排放的泥漿廢水這部分廢水的污染物上生水在混凝、澄清、沉降過程中產生的，其化學成分與原水水質和加入的混凝劑等因素有關。重要有CaCO3、CaSO4、Fe（OH）3、Al（OH）2、Ca（OH）2、Mg（OH）2、MgCO3、各種硅酸化合物和有機雜質等。泥漿廢水中的固體雜質含量在1%～2%左右，其廢水量一般為處理水量的0.1%～0.5%。這種廢水排入天然水體，不僅會加添天然水體的堿性物質含量，而且也加添水的渾濁程度。2．過濾設備的反洗排水過濾設備反洗排出的廢水，其廢水量大約是處理水量的3%～5%，水中懸浮物的含量可達300～1000mg/L。據有關資料估算，一臺直徑為3.0m，濾層高度為1.1m的過濾設備反沖洗時，可排出20～80kg的泥漿。這種廢水排入天然水體重要是加添水的懸浮物含量，使水更加渾濁。3．離子交換設備的再生、沖洗廢水離子交換設備在再生和沖洗時，會產生一部分再生廢水，其廢水量大約為處理水量的1%左右。這部分廢水雖然水量不大，但水質很差。如陽離子交換設備用酸（H2SO4或HCl）再生時，再生過程中大約有50%的水量上酸性廢水，其平均酸度為0.3%～0.5%。陰離子交換設備用堿（NaOH）再生時，再生過程大約有25%的水量是堿性廢水，堿的濃度平均大約為0.5%～0.7%。以上兩種再生廢水中還含有大量的溶解固體物，平均含鹽量為7000～10000mg/L。鈉離子交換設備再生時，再生廢水的含鹽量可高達50000～70000mg/L，總硬度達100mmol/L，其中重要有Na+、Ca2+、Mg2+、Cl—及少量Fe2+和SO42—等離子。凝結水精處理設備排出的廢水只占處理水量的很少一部分，而且污染物質的含量都比較低，重要是熱力設備的一些腐蝕產物，再生時的再生產物以及NH3、酸、堿、鹽類等，這重要決議于精處理設備的型式和運行條件等，如設置有覆蓋過濾設備時，排水中就會含有較多的紙漿纖維（或木質素）以及銅、鐵等腐蝕產物。如將再生、沖洗廢水排入天然水體，不僅會加添水中的重金屬含量和含鹽量，而且會更改水體的PH值。水的PH值過高或過低，都會影響水生生物的生長，有時還會對輸送管道和設備引起沉積物沉積或腐蝕。4．含油廢水油珠在廢水中的存在形態有三種：懸浮態油珠，其粒徑大于25μm，可借助本身與水的密度差上浮于水面，所以可用沉降法進行分別；乳化油珠，其粒徑在0.5～2.5μm之間，不易用沉降法去除，必需用氣浮法或混凝法去除；溶解態油珠，其粒徑小于1.0μm，所以用一般物理法（如離心法，過濾法，浮選法等）不易進行分別。目前含油廢水的重要問題是水中含油量和含酚量超標。含油廢水排入天然水體，且超過肯定限量時，一部分輕的石油就會在水面上形成一層油膜，破壞天然水體的自然爆氣條件，而重的石油就會沉于水體底部，從而影響水中動植物群體的正常活動，甚至死亡。為此，漁業水體規定石油類產品的允許濃度只有0.05mg/L。5．沖灰廢水沖灰廢水中雜質的成分不僅與灰、渣的化學成分有關，而且還與沖灰水的水質，鍋爐的燃燒條件、除灰與沖灰方式及灰水比等因素有關。對粉煤灰的化學分析表明，其化學成分不僅有：SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O等氧化物，而且還有少量的諸、砷、汞、鉛的化合物、氟的化合物和硅的化合物等。當水和灰、渣接觸時，灰、渣中的這些礦物質便溶解于水中，從而產生了沖灰廢水。沖灰廢水排入天然水體，不僅會加添水中懸浮物的含量，而且會使一些重金屬或有毒元素超過排放標準。目前我國灰場溢流水重要是懸浮物、PH值和氟化物含量超過排放標準。6．化學清洗廢水化學清洗過程中所產生的廢水，其化學成分濃度大小與所采納的藥劑構成以及鍋爐受熱面上被**贓物的化學成分和數量有關。目前國內常用的化學清洗劑有HCl、H2SO4、HF、HNO3、氨化EDTA、氨化檸檬酸、蟻酸、羥基二酸、低分子有機混合物、NaOH、NaNO2、Na3PO4以及各種有機緩蝕劑。因此，在這種廢水中除含有酸、堿、鹽及有機物之外，還含有大量的重金屬、有機毒物以及重金屬與清洗劑之間形成的各種多而雜的絡合物或螯合物等。停爐保護因所采納的化學劑大都上堿性物質，如NaOH，氨水、聯氨、磷酸三鈉，NH4HCO3、（NH4）2CO3及碳酸環已胺等，所以排放的廢水都呈堿性，且含有肯定數量的鐵、銅的化合物。以上兩種廢水排入天然水體，不僅會更改水的PH值，而且會加添水的含鹽量，重金屬（鐵）及有機物等。由于兩種廢水都是非常常性廢水，具有排放集中、流量大，水中污染物成分和濃度隨時都在變化的特點，所以處理比較困難，往往需要幾步處理之后才能達到排放標準。7．鍋爐排污廢水這部分廢水的水質與鍋爐補給水的水處理工藝及鍋爐參數和停爐保護措施等有很大關系，如亞臨界參數的鍋爐，除PH值在9.0～9.5呈微堿性外，其余水質指標都特別好，如電導率大約為10μS/cm，懸浮物50mg/L，SiO20.2mg/L,Fe3.0mg/L,Cu1.0mg/L,所以這部分排水是完全可以回收利用的。但對于只采納鈉離子交換水處理工藝及停爐保護不當的情況，這部分廢水往往PH值、懸浮物、重金屬子含量等幾個指標都不合格。8．煙氣脫硫廢水當爐煙中的含硫量過大時，往往會造成四周環境污染，甚至形成酸雨，這時必需設置爐煙脫硫裝置，由此產生爐煙脫硫廢水，這種廢水大都呈酸性，并含有較多的懸浮物、重金屬、COD和氟化物等，這重要取決于燃料的含硫量和脫硫工藝等因素。目前我國采納的爐煙脫硫裝置不多，還剛剛處于起步階段。據美國一電廠采納濕式石灰/石灰石脫硫系統，其排放廢水的水質為：PH值=3.04～10.7、溶解固體物為3200～15000mg/L，硫酸鹽720～1000mg/L，氟化物為420～4800mg/L，COD為60～390mg/L。說明廢水中的PH值、氟化物和COD等指標均不合格。9．鍋爐火側和空氣預熱器沖洗廢水鍋爐火側的沖洗廢水含氧化鐵較多，有的是以懸浮顆粒存在，有的溶解于水中。如在沖洗過程中采納有機沖洗劑，則廢水中的COD較高，超過排放標準。空氣預熱器的沖洗廢水，其水質成分與燃料有關。當燃料中的含硫量高時，沖洗廢水的PH值可降至1.6以下。當燃料中砷的含量較高時，廢水中的砷含量加添，有時高達50mg/L以上。下面是美國一電廠空氣預熱器沖洗廢水