城市再生水作为电厂工业用水水源处理方案探讨

霰景刚（华电莱州发电有限公司，山东　莱州　261441）

城市再生水作为电厂工业用水水源处理方案探讨

霰景刚
（华电莱州发电有限公司，山东莱州261441）

摘要:论述了采用城市再生水作为电厂锅炉补给水和辅机冷却水水源处理方案。根据再生水水质，同时结合锅炉补给水系统和辅机冷却水的水质要求，通过技术经济比较，确定低浊度、低含量有机物再生水采用石灰软化过滤深度处理方案。

关键词:碱度;氨氮;石灰软化;MBR;技术经济比较

1　前言

火力发电厂一直是工业用水大户，其耗水量约占工业用水量20%左右。为了能充分的利用城市污水资源，又能保证电厂用水系统安全、经济的运行，需对城市再生水深度处理工艺进行充分研究，探寻一种技术成熟、运行方便廉价的工艺方案。

城市污水中含有的主要污染物为：有机物、微生物、悬浮物、硬度、碱度、细菌和重金属等，城市污水要作为电厂工业用水，必须首先在城市污水处理厂进行二级生物处理，主要功能是去除污水中的有机物、微生物和悬浮物，然后在电厂内进一步作深度处理。深度处理也叫三级处理，是进一步去除常规二级处理所不能完全去除的污水杂质的净化过程[1]。深度处理的主要作用是：

（1）去除污水中含有的高浓度BOD、COD和氨氮；（2）进一步去除残余的悬浮物和胶体；（3）进一步去除二级生化处理后残留的有机物；（4）去除色素；（5）杀灭细菌及病毒等；

经过城市污水处理厂二级处理后水质需达到二级排放标准，水中含有的主要污染物为悬浮物、BOD、COD和氨氮（悬浮物＜30mg/L、BOD5＜30mg/L、CODCr＜120mg/L及NH3-N＜30mg/L），针对此工况下水质，来探求一种合理的处理工艺以满足城市再生水作为电厂工业用水水源的要求。

2　氨氮的影响

水中的氨氮本身对无铜系统不产生危害，但在合适的温度、足够的氧源及有充分停留时间的条件下，冷却水中易生成硝酸盐菌（或亚硝酸盐菌），在硝酸盐菌（或亚硝酸盐菌）的作用下，氨氮将产生硝化反应生成硝酸而消耗水中的碱度，使水的pH值降低造成对系统的危害，经计算每1mg/LNH3-N全部转化成NO3-需要消耗7.14mg/L（以CaCO3计）亦即0.143mmol/L的碱度；同时氨氮是微生物的养料，微生物的繁殖将产生生物粘泥附着在换热面上降低热效率[2]。

2.1氨氮对辅机冷却水系统的影响

辅机机力通风塔内的水环境正好具备生成硝酸盐菌（或亚硝酸盐菌）的条件，如果不采取适当措施，冷却水系统势必生成硝酸盐菌（或亚硝酸盐菌）而使氨氮产生硝化反应。若水中的碱度不足以消除硝化过程所产生的酸度，将使辅机冷却水系统产生严重的酸腐蚀。因此，对补充水中氨氮采取适当措施以防止其对辅机冷却水系统产生危害是非常必要的。

可采取的方法之一是将水中的氨氮在进入辅机冷却水系统之前进行硝化反应将其转化为硝酸盐（亚硝酸盐）类，如曝气生物滤池、MBR（膜生物反应器）等工艺方法。

可采取的另一种方法是向冷却水系统中加氧化剂，破坏硝酸盐菌（或亚硝酸盐菌）的生存环境，使氨氮的硝化反应无法发生，从而维持了冷却水系统pH值，同时冷却水系统中的机力通风塔对氨氮有很好的曝气吹脱效果，吹脱作用符合气液两相平衡的亨利定律，从而维持冷却水的氨氮含量为定值。向冷却水中加氧化剂，不但硝酸盐菌（或亚硝酸盐菌）无法生存，其它种类的微生物同样无法生存，从而防止生物粘泥的产生。当采用次氯酸钠作为氧化剂时，次氯酸钠首先与氨氮产生反应生成胺的氯化物，只有反应过了折点时，剩余的次氯酸钠才起到氧化杀菌作用，因此，当冷却水中含有氨氮时，采用次氯酸钠作为氧化剂不合适。而氧化剂二氧化氯不仅氧化性强，杀菌效果好，且不与氨氮反应，是含有氨氮冷却水杀菌剂的合适选择。

2.2氨氮对锅炉补给水水质的影响

锅炉补给水的水源采用经过深度处理的再生水，如果再生水深度处理系统未将氨氮除去，在经过锅炉补给水处理系统一系列措施处理后，仍有微量的氨氮残留在除盐水中而进入热力系统，但其不会对热力系统产生危害，因为凝结水、给水就采用加氨调pH，以防止热力系统腐蚀。所以锅炉补给水处理对氨氮没有特殊要求，不影响对再生水深度处理方案的选择。

表1　技术对比表

3　再生水深度处理方案的选择

某电厂2×660MW超临界间接空冷机组，采用城市污水处理厂的城市再生水作为锅炉补给水和辅机冷却水水源，系统设计出力为350t/h。

其水源水质有以下主要特点：

（1）硬度为4.22mmol/L，碱度为5.71mmol/L，属负硬水;（2）氨氮（NH3-N）含量较高：53.9mg/L;（3）悬浮物：78mg/L，超出GB50050-2007《工业循环冷却水处理设计规范》中规定间冷开式冷却水补充水的水质要求;（4）CODCr：50mg/L及BOD5：22mg/L均超出GB50050-2007《工业循环冷却水处理设计规范》中规定间冷开式冷却水补充水的水质要求。

要求对再生水进行深度处理应达到以下目标：

（1）降低再生水中碳酸盐硬度，达到降低辅机冷却水系统及锅炉补给水处理系统中反渗透浓水侧的结垢倾向（2）降低氨氮对辅机冷却水系统的影响（3）降低再生水中悬浮物，以满足辅机冷却水系统及锅炉补给水处理系统对进水水质的要求。

3.1方案选择

根据对氨氮的影响分析、再生水深度处理的目的，并结合锅炉补给水的处理工艺，针对本工程在技术上可行的再生水深度处理方案有二种：方案一：石灰软化处理工艺；方案二：MBR处理工艺

3.1.1技术比较

方案一：石灰软化处理工艺。工艺简要流程为：污水厂来再生水→机械搅拌加速澄清池(加熟石灰、凝凝剂、助凝剂、二氧化氯)→PCF纤维过滤器→软水池→各用水点。石灰软化处理工艺不仅能降低碳酸盐硬度（硬度和碱度同时降低）；通过加二氧化氯杀菌剂，还可以除去约80%COD、约100%BOD；同时在石灰处理的高pH环境下，将有部分氨氮转化为NH3从澄清池水面溢出而得到除去；悬浮物含量降至约1mg/L。采用本方案时，辅机冷却水配合加二氧化氯杀菌剂，破坏辅机冷却水系统的微生物生存环境，可确保机组的安全运行。

方案二：。主要工艺流程为：污水厂来再生水→MBR(膜生物反应器)→各用水点。MBR处理工艺是通过硝化反应将氨氮转化为硝酸盐（或亚硝酸盐），并将水中的碳酸盐硬度转化为非碳酸盐硬度（仅降低了碱度，未降低硬度）；COD及BOD约除去80%；同时通过超滤膜除去水中的悬浮物，其出水的SDI满足锅炉补给水处理系统反渗透的进水水质要求。技术对比表见表1。

3.1.2经济比较

对方案一和方案二从基建费用、运行费用、折旧费等方面进行比较，年利用小时数按5500h，比较结果见表2[3]。

由表2可知，方案一比方案二节省投资约400万元，节省年运行费约23.25万元，因此，方案一的经济性明显优于方案二。

4　结论

（1）城市再生水杀菌处理只能采用二氧化氯杀菌;（2）城市再生水处理工艺核心为防止硝化反应或去除硝化反应生成物质防止腐蚀;（3）城市再生水来水满足二级排放标准时，根据GB50050-2007《工业循环冷却水处理设计规范》中规定辅机冷却水补充水的水质要求进行计算时，石灰软化过滤法成本比常规生物膜法的成本要低，亦可满足电厂锅炉补给水及辅机冷却水补水水质要求。

综合考虑低浊度、低含量有机物再生水采用石灰软化过滤深度处理方案较优。

参考文献：

[1]张忠波,陈吕军.胡纪萃新型曝气生物滤池—BIOSTYR[J]. 中国给水排水,北京:化学工业出版社，2000(06)．

[2]周本省.工业水处理技术[M].北京:化学工业出版社,2002(05).

[3]崔玉川,刘振.城市污水厂处理实施设计计算[S].化工工业出版社,2008(05).

作者简介:霰景刚（1971-）,男,山东临朐人，本科，高级工程师,研究方向：水电厂处理。