近年來，使用社會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2×30萬千瓦火電廠的城市污廢水回收利用能力可達(dá)1430噸/小時，年可利用污廢水約900萬噸。

“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。”2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)，對石家莊市高價值專利組合培育項(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題。

火電廠反滲透濃水排放問題亟須解決

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)用水占到全國工業(yè)用水的四成以上。使用社會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，國家不斷推廣火電廠中水（經(jīng)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(jī)用水，必須經(jīng)過反滲透設(shè)備的凈化過濾。

“這就產(chǎn)生了一個問題，反滲透設(shè)備過濾中水后產(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?！焙颖彪娍圃涵h(huán)保化學(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3000套，年產(chǎn)濃水超過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。”劉克成說。而他口中的“以廢治廢”并不像聽起來那么簡單。過去的電廠治理廢水，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)在無數(shù)次試驗(yàn)中探索出的解決方案。

2006年，劉克成和同事們在滄州地區(qū)參與某海水淡化處理項(xiàng)目時，第一次受到啟發(fā)?！霸谶@個項(xiàng)目中，各系統(tǒng)之間形成聯(lián)系，讓一個環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢水成為另一個環(huán)節(jié)有用的‘好水’，變廢為寶、‘以廢治廢’?！睆哪菚r起，劉克成就和同事們開始探索能夠系統(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的求助電話。該電廠引進(jìn)了一套國外的濃水處理設(shè)備，但是設(shè)備無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，濃水處理無法完成。

劉克成和同事們重新設(shè)計(jì)技術(shù)方案，用了8個月的時間，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專利銀獎。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”顛覆了長久以來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，國外的熱法蒸干技術(shù)也可以解決火電廠污廢水處理問題，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，也會導(dǎo)致碳排放量增加。

河北一家2×30萬千瓦火電廠應(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(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，年可利用污廢水約900萬噸。

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7900萬噸、減排次生廢水1600余萬噸，間接經(jīng)濟(jì)效益超過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，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。

來源：國家電網(wǎng)報(bào)