霰景剛（華電萊州發(fā)電有限公司，山東　萊州　261441）

城市再生水作為電廠工業(yè)用水水源處理方案探討

霰景剛
（華電萊州發(fā)電有限公司，山東萊州261441）

摘要:論述了采用城市再生水作為電廠鍋爐補(bǔ)給水和輔機(jī)冷卻水水源處理方案。根據(jù)再生水水質(zhì)，同時(shí)結(jié)合鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)和輔機(jī)冷卻水的水質(zhì)要求，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定低濁度、低含量有機(jī)物再生水采用石灰軟化過濾深度處理方案。

關(guān)鍵詞:堿度;氨氮;石灰軟化;MBR;技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

1　前言

火力發(fā)電廠一直是工業(yè)用水大戶，其耗水量約占工業(yè)用水量20%左右。為了能充分的利用城市污水資源，又能保證電廠用水系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，需對(duì)城市再生水深度處理工藝進(jìn)行充分研究，探尋一種技術(shù)成熟、運(yùn)行方便廉價(jià)的工藝方案。

城市污水中含有的主要污染物為：有機(jī)物、微生物、懸浮物、硬度、堿度、細(xì)菌和重金屬等，城市污水要作為電廠工業(yè)用水，必須首先在城市污水處理廠進(jìn)行二級(jí)生物處理，主要功能是去除污水中的有機(jī)物、微生物和懸浮物，然后在電廠內(nèi)進(jìn)一步作深度處理。深度處理也叫三級(jí)處理，是進(jìn)一步去除常規(guī)二級(jí)處理所不能完全去除的污水雜質(zhì)的凈化過程[1]。深度處理的主要作用是：

（1）去除污水中含有的高濃度BOD、COD和氨氮；（2）進(jìn)一步去除殘余的懸浮物和膠體；（3）進(jìn)一步去除二級(jí)生化處理后殘留的有機(jī)物；（4）去除色素；（5）殺滅細(xì)菌及病毒等；

經(jīng)過城市污水處理廠二級(jí)處理后水質(zhì)需達(dá)到二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，水中含有的主要污染物為懸浮物、BOD、COD和氨氮（懸浮物＜30mg/L、BOD5＜30mg/L、CODCr＜120mg/L及NH3-N＜30mg/L），針對(duì)此工況下水質(zhì)，來探求一種合理的處理工藝以滿足城市再生水作為電廠工業(yè)用水水源的要求。

2　氨氮的影響

水中的氨氮本身對(duì)無銅系統(tǒng)不產(chǎn)生危害，但在合適的溫度、足夠的氧源及有充分停留時(shí)間的條件下，冷卻水中易生成硝酸鹽菌（或亞硝酸鹽菌），在硝酸鹽菌（或亞硝酸鹽菌）的作用下，氨氮將產(chǎn)生硝化反應(yīng)生成硝酸而消耗水中的堿度，使水的pH值降低造成對(duì)系統(tǒng)的危害，經(jīng)計(jì)算每1mg/LNH3-N全部轉(zhuǎn)化成NO3-需要消耗7.14mg/L（以CaCO3計(jì)）亦即0.143mmol/L的堿度；同時(shí)氨氮是微生物的養(yǎng)料，微生物的繁殖將產(chǎn)生生物粘泥附著在換熱面上降低熱效率[2]。

2.1氨氮對(duì)輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)的影響

輔機(jī)機(jī)力通風(fēng)塔內(nèi)的水環(huán)境正好具備生成硝酸鹽菌（或亞硝酸鹽菌）的條件，如果不采取適當(dāng)措施，冷卻水系統(tǒng)勢(shì)必生成硝酸鹽菌（或亞硝酸鹽菌）而使氨氮產(chǎn)生硝化反應(yīng)。若水中的堿度不足以消除硝化過程所產(chǎn)生的酸度，將使輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的酸腐蝕。因此，對(duì)補(bǔ)充水中氨氮采取適當(dāng)措施以防止其對(duì)輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)產(chǎn)生危害是非常必要的。

可采取的方法之一是將水中的氨氮在進(jìn)入輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)之前進(jìn)行硝化反應(yīng)將其轉(zhuǎn)化為硝酸鹽（亞硝酸鹽）類，如曝氣生物濾池、MBR（膜生物反應(yīng)器）等工藝方法。

可采取的另一種方法是向冷卻水系統(tǒng)中加氧化劑，破壞硝酸鹽菌（或亞硝酸鹽菌）的生存環(huán)境，使氨氮的硝化反應(yīng)無法發(fā)生，從而維持了冷卻水系統(tǒng)pH值，同時(shí)冷卻水系統(tǒng)中的機(jī)力通風(fēng)塔對(duì)氨氮有很好的曝氣吹脫效果，吹脫作用符合氣液兩相平衡的亨利定律，從而維持冷卻水的氨氮含量為定值。向冷卻水中加氧化劑，不但硝酸鹽菌（或亞硝酸鹽菌）無法生存，其它種類的微生物同樣無法生存，從而防止生物粘泥的產(chǎn)生。當(dāng)采用次氯酸鈉作為氧化劑時(shí)，次氯酸鈉首先與氨氮產(chǎn)生反應(yīng)生成胺的氯化物，只有反應(yīng)過了折點(diǎn)時(shí)，剩余的次氯酸鈉才起到氧化殺菌作用，因此，當(dāng)冷卻水中含有氨氮時(shí)，采用次氯酸鈉作為氧化劑不合適。而氧化劑二氧化氯不僅氧化性強(qiáng)，殺菌效果好，且不與氨氮反應(yīng)，是含有氨氮冷卻水殺菌劑的合適選擇。

2.2氨氮對(duì)鍋爐補(bǔ)給水水質(zhì)的影響

鍋爐補(bǔ)給水的水源采用經(jīng)過深度處理的再生水，如果再生水深度處理系統(tǒng)未將氨氮除去，在經(jīng)過鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)一系列措施處理后，仍有微量的氨氮?dú)埩粼诔}水中而進(jìn)入熱力系統(tǒng)，但其不會(huì)對(duì)熱力系統(tǒng)產(chǎn)生危害，因?yàn)槟Y(jié)水、給水就采用加氨調(diào)pH，以防止熱力系統(tǒng)腐蝕。所以鍋爐補(bǔ)給水處理對(duì)氨氮沒有特殊要求，不影響對(duì)再生水深度處理方案的選擇。

表1　技術(shù)對(duì)比表

3　再生水深度處理方案的選擇

某電廠2×660MW超臨界間接空冷機(jī)組，采用城市污水處理廠的城市再生水作為鍋爐補(bǔ)給水和輔機(jī)冷卻水水源，系統(tǒng)設(shè)計(jì)出力為350t/h。

其水源水質(zhì)有以下主要特點(diǎn)：

（1）硬度為4.22mmol/L，堿度為5.71mmol/L，屬負(fù)硬水;（2）氨氮（NH3-N）含量較高：53.9mg/L;（3）懸浮物：78mg/L，超出GB50050-2007《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定間冷開式冷卻水補(bǔ)充水的水質(zhì)要求;（4）CODCr：50mg/L及BOD5：22mg/L均超出GB50050-2007《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定間冷開式冷卻水補(bǔ)充水的水質(zhì)要求。

要求對(duì)再生水進(jìn)行深度處理應(yīng)達(dá)到以下目標(biāo)：

（1）降低再生水中碳酸鹽硬度，達(dá)到降低輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)及鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)中反滲透濃水側(cè)的結(jié)垢傾向（2）降低氨氮對(duì)輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)的影響（3）降低再生水中懸浮物，以滿足輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)及鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)對(duì)進(jìn)水水質(zhì)的要求。

3.1方案選擇

根據(jù)對(duì)氨氮的影響分析、再生水深度處理的目的，并結(jié)合鍋爐補(bǔ)給水的處理工藝，針對(duì)本工程在技術(shù)上可行的再生水深度處理方案有二種：方案一：石灰軟化處理工藝；方案二：MBR處理工藝

3.1.1技術(shù)比較

方案一：石灰軟化處理工藝。工藝簡(jiǎn)要流程為：污水廠來再生水→機(jī)械攪拌加速澄清池(加熟石灰、凝凝劑、助凝劑、二氧化氯)→PCF纖維過濾器→軟水池→各用水點(diǎn)。石灰軟化處理工藝不僅能降低碳酸鹽硬度（硬度和堿度同時(shí)降低）；通過加二氧化氯殺菌劑，還可以除去約80%COD、約100%BOD；同時(shí)在石灰處理的高pH環(huán)境下，將有部分氨氮轉(zhuǎn)化為NH3從澄清池水面溢出而得到除去；懸浮物含量降至約1mg/L。采用本方案時(shí)，輔機(jī)冷卻水配合加二氧化氯殺菌劑，破壞輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)的微生物生存環(huán)境，可確保機(jī)組的安全運(yùn)行。

方案二：。主要工藝流程為：污水廠來再生水→MBR(膜生物反應(yīng)器)→各用水點(diǎn)。MBR處理工藝是通過硝化反應(yīng)將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽（或亞硝酸鹽），并將水中的碳酸鹽硬度轉(zhuǎn)化為非碳酸鹽硬度（僅降低了堿度，未降低硬度）；COD及BOD約除去80%；同時(shí)通過超濾膜除去水中的懸浮物，其出水的SDI滿足鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)反滲透的進(jìn)水水質(zhì)要求。技術(shù)對(duì)比表見表1。

3.1.2經(jīng)濟(jì)比較

對(duì)方案一和方案二從基建費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用、折舊費(fèi)等方面進(jìn)行比較，年利用小時(shí)數(shù)按5500h，比較結(jié)果見表2[3]。

由表2可知，方案一比方案二節(jié)省投資約400萬元，節(jié)省年運(yùn)行費(fèi)約23.25萬元，因此，方案一的經(jīng)濟(jì)性明顯優(yōu)于方案二。

4　結(jié)論

（1）城市再生水殺菌處理只能采用二氧化氯殺菌;（2）城市再生水處理工藝核心為防止硝化反應(yīng)或去除硝化反應(yīng)生成物質(zhì)防止腐蝕;（3）城市再生水來水滿足二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，根據(jù)GB50050-2007《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定輔機(jī)冷卻水補(bǔ)充水的水質(zhì)要求進(jìn)行計(jì)算時(shí)，石灰軟化過濾法成本比常規(guī)生物膜法的成本要低，亦可滿足電廠鍋爐補(bǔ)給水及輔機(jī)冷卻水補(bǔ)水水質(zhì)要求。

綜合考慮低濁度、低含量有機(jī)物再生水采用石灰軟化過濾深度處理方案較優(yōu)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]崔玉川,劉振.城市污水廠處理實(shí)施設(shè)計(jì)計(jì)算[S].化工工業(yè)出版社,2008(05).

作者簡(jiǎn)介:霰景剛（1971-）,男,山東臨朐人，本科，高級(jí)工程師,研究方向：水電廠處理。