肖建群

（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣州510663）

再生水是指污水經(jīng)適當(dāng)再生工藝處理后，達(dá)到一定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，滿(mǎn)足某種使用功能要求，可以進(jìn)行有益使用的水。再生水深度處理是指進(jìn)一步去除再生水中雜質(zhì)的凈化處理過(guò)程。進(jìn)入再生水深度處理系統(tǒng)的再生水水質(zhì)至少應(yīng)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)或《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

北方缺水地區(qū)電廠已普遍利用再生水作為工業(yè)用水水源，為充分貫徹國(guó)家水資源開(kāi)發(fā)利用方針，體現(xiàn)水資源重復(fù)利用的節(jié)水政策，提高水的利用率，減少?gòu)U水排放對(duì)環(huán)境的影響，越來(lái)越多廣東等南方地區(qū)電廠的工業(yè)用水水源也將陸續(xù)采用再生水。

廣東某H 級(jí)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電項(xiàng)目，其工業(yè)用水（包括鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)及循環(huán)冷卻用水等）水源采用附近市政污水處理廠的再生水，其中冷卻用水主要是敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充水。本文以該電廠為例，通過(guò)分析污水處理廠處理工藝、再生水出水水質(zhì)指標(biāo)，以及電廠工業(yè)用水水質(zhì)要求，設(shè)計(jì)出最適合的再生水深度處理系統(tǒng)方案，也為將來(lái)類(lèi)似水源電廠再生水深度處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供可借鑒的方案。

1 污水處理廠簡(jiǎn)況

從電廠水資源論證報(bào)告書(shū)可知，該污水處理廠主要處理市政生活污水。污水廠總設(shè)計(jì)規(guī)模為40萬(wàn)m/d，分三期建設(shè)，一期工程規(guī)模為10 萬(wàn)m/d，二期工程規(guī)模為10 萬(wàn)m/d，三期工程規(guī)模為20 萬(wàn)m/d。一期工程已于2009 年9 月建成投產(chǎn)，二期工程正在建設(shè)中。該電廠工業(yè)用水水源采用污水處理廠一期工程處理后的再生水。

已建成的一期工程設(shè)計(jì)處理規(guī)模為10 萬(wàn)m/d，采用改良A2/O 工藝（厭氧-缺氧-好氧法+生物脫氮除磷工藝），工藝流程為：污水經(jīng)市政管網(wǎng)收集并輸送至廠內(nèi)粗格柵及進(jìn)水泵池，粗格柵過(guò)濾后經(jīng)進(jìn)水泵提升至細(xì)格柵，后經(jīng)細(xì)格柵去除固體垃圾后流入旋流曝氣沉砂池，經(jīng)沉砂池去除固體顆粒物后進(jìn)入生化系統(tǒng)，生化池由選擇池、厭氧池、缺氧池和好氧池組成，污水經(jīng)生化池處理和沉淀池沉淀后，再經(jīng)紫外消毒渠消毒。工藝流程圖如圖1所示。

圖1 再生水處理工藝流程圖Fig.1 Process flow chart of reclaimed water treatment

污水處理廠一期工程處理后的再生水達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）中的一級(jí)B 標(biāo)準(zhǔn)及廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 44/26—2001）中的第二時(shí)段一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，該廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)指標(biāo)嚴(yán)于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

從取得的近年逐月共12 份再生水水質(zhì)全分析資料可知，該污水處理廠處理后的再生水主要水質(zhì)指標(biāo)如下：

懸浮物：≤20 mg/L。

BOD：≤20 mg/L。

COD：≤30 mg/L。

氨氮：≤5 mg/L。

總磷：≤1 mg/L。

二氧化硅（SiO）：≤12 mg/L。

碳酸鹽硬度（以CaCO計(jì)）：≤66 mg/L。

總硬度（以CaCO計(jì)）：≤117 mg/L。

2 再生水深度處理的必要性

再生水不需進(jìn)行深度處理直接用于敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充水和鍋爐補(bǔ)給水水源時(shí)，其基本控制項(xiàng)目及指標(biāo)限值應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)足《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》（GB/T 19923—2005）和《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T 50050—2017）中的相關(guān)規(guī)定，具體水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表 1。

根據(jù)該污水處理廠再生水主要水質(zhì)指標(biāo)和表1中再生水直接用于工業(yè)用水水質(zhì)指標(biāo)對(duì)比可知，污水處理廠再生水懸浮物和BOD超標(biāo)，不能直接作為敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充水和鍋爐補(bǔ)給水水源，為保證機(jī)組安全、可靠運(yùn)行，電廠內(nèi)應(yīng)設(shè)置再生水深度處理系統(tǒng)。

表1 再生水直接用于工業(yè)用水水質(zhì)指標(biāo)Tab.1 Water quality indicators of reclaimed water directly used for industrial water

3 再生水深度處理系統(tǒng)選擇

3.1 再生水深度處理典型方案

設(shè)置再生水深度處理系統(tǒng)的主要目的是：

1）進(jìn)一步去除殘余的懸浮物和膠體。

2）進(jìn)一步去除污水處理廠處理后殘留的溶解性有機(jī)物。

3）去除無(wú)機(jī)鹽類(lèi)（如氮、磷、重金屬等）及微生物難以降解的有機(jī)物。

4）去除色素。

據(jù)調(diào)查，廣東地區(qū)的市政污水處理廠再生水一般會(huì)經(jīng)過(guò)二級(jí)生化處理，因此，再生水深度處理系統(tǒng)的典型方案主要有以下三種：

a）過(guò)濾加消毒處理（方案一）

污水處理廠二級(jí)處理后的市政污水如回用于水質(zhì)要求不太高的工業(yè)企業(yè)，一般只需經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單過(guò)濾及消毒，去除殘余的懸浮物及細(xì)菌即可。消毒的目的是防止回用水系統(tǒng)中滋生微生物黏膜或藻類(lèi)。

b）混凝澄清加過(guò)濾處理（方案二）

混凝澄清加過(guò)濾處理是較多用于電廠再生水深度處理系統(tǒng)的工藝方案，一般采用“接觸絮凝斜板沉淀池+過(guò)濾池”處理?！敖佑|絮凝斜板沉淀池+過(guò)濾池”處理適合用于處理水質(zhì)相對(duì)較好的再生水。

c）石灰混凝澄清加過(guò)濾處理（方案三）

石灰混凝澄清加過(guò)濾處理也是常用于電廠再生水深度處理的工藝方案，主要用于處理含鈣、鎂、碳酸鹽硬度、硅、氮、磷量等碳酸鹽硬度和有機(jī)物高的再生水。對(duì)于碳酸鹽硬度（以CaCO計(jì)）低于100 mg/L 的再生水水源，不宜采用石灰混凝澄清處理工藝。

3.2 再生水深度處理方案選擇

上述三種典型的再生水深度處理工藝方案中：

過(guò)濾加消毒處理（方案一）工藝系統(tǒng)簡(jiǎn)單、投資省，但要求污水處理廠出水懸浮物和有機(jī)物含量低。方案一主要用于對(duì)水質(zhì)要求不太高的工業(yè)企業(yè)，該電廠如僅采用過(guò)濾加消毒處理，不能滿(mǎn)足工業(yè)用水水質(zhì)指標(biāo)要求。

“接觸絮凝斜板沉淀池+過(guò)濾池”（方案二）主要處理再生水中的懸浮物和有機(jī)物，系統(tǒng)流程簡(jiǎn)單，占地小，省去了加酸、加石灰裝置，運(yùn)行費(fèi)用低。

石灰混凝澄清加過(guò)濾處理（方案三）主要處理再生水中的碳酸鹽硬度和氮、磷等有機(jī)物，系統(tǒng)流程相對(duì)復(fù)雜，占地大，運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較高，除了需配置混凝劑、助凝劑、次氯酸鈉等加藥設(shè)備外，還需配置加酸、加石灰裝置，會(huì)使運(yùn)行環(huán)境變差，增加以后運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

該電廠采用的污水處理廠再生水出水水質(zhì)較好，碳酸鹽硬度、硅和氮、磷等有機(jī)物含量均不高，僅懸浮物和BOD未滿(mǎn)足電廠工業(yè)用水的水質(zhì)指標(biāo)要求。

綜上所述，該電廠再生水深度處理系統(tǒng)最適合的方案是采用“接觸絮凝斜板沉淀池+過(guò)濾池”方案，并配置相應(yīng)的加藥設(shè)備。該方案系統(tǒng)流程簡(jiǎn)單，占地小，投資和運(yùn)行費(fèi)用低，且能保證系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行。

4 再生水深度處理系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

4.1 方案說(shuō)明

接觸絮凝斜板沉淀池是在斜板沉淀池構(gòu)筑物中設(shè)置整流段，在斜板區(qū)和整流段內(nèi)形成絮體粒子動(dòng)態(tài)懸浮絮凝區(qū)，利用接觸絮凝和沉淀原理去除水中固體顆粒。斜板采用乙丙共聚（聚丙稀與聚乙烯按適當(dāng)比例合成），表面光滑利于排泥，有利于提高上升流速和表面負(fù)荷，沉淀效果良好，沉淀后水中懸浮物目標(biāo)值可保證小于10 mg/L，期望值可小于3 mg/L。

原水在進(jìn)入接觸絮凝斜板沉淀池處理前，先連續(xù)投加混凝劑、助凝劑（需選擇對(duì)后續(xù)鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)反滲透膜運(yùn)行無(wú)影響的產(chǎn)品），間斷投加次氯酸鈉殺菌劑，保證沉淀池處理后出水懸浮物小于10 mg/L。

沉淀池出水一部分自流至循環(huán)冷卻水前池，作為循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充水；一部分進(jìn)入過(guò)濾池進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)濾池出水直接進(jìn)入化學(xué)水水池，作為鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)水源。過(guò)濾池出水中懸浮物目標(biāo)值可保證小于5 NTU，期望值可小于2 NTU。

接觸絮凝斜板沉淀池排泥送入污泥濃縮池，然后再通過(guò)污泥輸送泵送至污泥脫水機(jī)間脫水，泥餅外運(yùn)處理。過(guò)濾池反洗排水經(jīng)中間水池回收后，送至沉淀池入口，與再生水混合后一起處理后回用，減少了再生水取水量。

4.2 主要處理構(gòu)筑物及設(shè)備

4.2.1 接觸絮凝斜板沉淀池

根據(jù)該電廠全廠水量平衡計(jì)算，需沉淀池處理的水量為2 030 m/h。設(shè)置4 座處理水量為610 m/h的接觸絮凝斜板沉淀池，每座沉淀池考慮一定的處理裕量，不設(shè)備用。斜板沉淀池采用重力排泥，進(jìn)水管道上安裝流量計(jì)，出水管上安裝濁度計(jì)，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，斜板沉淀池之間也能根據(jù)需水量大小進(jìn)行相互切換或互為備用。

接觸絮凝斜板沉淀池采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，地上式布置，包括完整的絮凝設(shè)備、斜板、管道、水槽等，其運(yùn)行流程示意如圖2所示。

圖2 接觸絮凝斜板沉淀池流程示意圖Fig.2 Schematic diagram of contact flocculation inclined plate sedimentation tank

4.2.2 過(guò)濾池

需過(guò)濾池處理的水量為1 050 m/h，設(shè)置4座處理能力為350 m/h 的過(guò)濾池，3 用1 備，當(dāng)有1 臺(tái)檢修時(shí)，其余過(guò)濾池應(yīng)保證正常供水。過(guò)濾池可自動(dòng)控制反沖洗周期、反沖洗歷時(shí)，反沖洗方式為氣水反沖洗，氣源為專(zhuān)用羅茨風(fēng)機(jī)來(lái)氣，水源采用經(jīng)過(guò)濾后的清水。過(guò)濾池采用混凝土結(jié)構(gòu)，地上式布置。

4.2.3 儲(chǔ)藥及加藥設(shè)備

設(shè)置1 套次氯酸鈉貯存罐、溶液箱和加藥計(jì)量泵，1 套混凝劑貯存罐、溶液箱和加藥計(jì)量泵，助凝劑（脫水劑）制備裝置、助凝劑計(jì)量泵和脫水劑計(jì)量泵。

4.2.4 污泥濃縮池

設(shè)置1 座污泥濃縮池，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，半地下式布置。污泥濃縮池采用機(jī)械刮泥方式排泥，配套刮泥機(jī)，其沉泥用泵輸送至污泥脫水機(jī)間脫水，泥餅外運(yùn)處理。

4.2.5 中間水池

設(shè)置1 座中間水池，收集過(guò)濾池反洗排水，經(jīng)泵提升與再生水混合后重新進(jìn)入絮凝沉淀池處理。中間水池采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，地下式布置。

4.3 輔助系統(tǒng)及設(shè)備

4.3.1 羅茨風(fēng)機(jī)

設(shè)置2 臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)，一用一備，供過(guò)濾池反洗用。

4.3.2 壓縮空氣系統(tǒng)

系統(tǒng)氣動(dòng)閥門(mén)氣源采用無(wú)油干燥壓縮空氣，由全廠空壓機(jī)站的儀用壓縮空氣系統(tǒng)供給。設(shè)置1 臺(tái)儀用壓縮空氣貯存罐。

4.4 主要檢測(cè)表計(jì)

在接觸絮凝斜板沉淀池進(jìn)水管及出水管上安裝流量計(jì)量裝置，進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在沉淀池和過(guò)濾池出口設(shè)有濁度儀，在各水泵、加藥計(jì)量泵和羅茨風(fēng)機(jī)出口設(shè)置壓力表，在過(guò)濾池、污泥濃縮池、中間水池、各藥品貯存罐和溶液箱上設(shè)置液位計(jì)，便于對(duì)各主要工藝系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)督管理，為電廠水務(wù)管理創(chuàng)造條件。

4.5 主要設(shè)備規(guī)范

再生水深度處理系統(tǒng)主要設(shè)備規(guī)范見(jiàn)表2。

表2 主要設(shè)備規(guī)范表Tab.2 Main equipments specifications

4.6 設(shè)備布置

再生水深度處理系統(tǒng)設(shè)備與鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)、工業(yè)廢水處理系統(tǒng)等集中布置在電廠水務(wù)中心，各系統(tǒng)可共用次氯酸鈉和混凝劑貯存罐及溶液箱、助凝劑（脫水劑）制備裝置、污泥濃縮池、脫水機(jī)和儀用壓縮空氣貯存罐等，減少電廠投資和運(yùn)行費(fèi)用，有利用運(yùn)行維護(hù)管理。

接觸絮凝斜板沉淀池、過(guò)濾池、中間水池和污泥濃縮池室外布置，脫水機(jī)布置在污泥脫水機(jī)間，羅茨風(fēng)機(jī)和過(guò)濾池反洗水泵分別布置在風(fēng)機(jī)間和水泵間，藥品貯存罐、溶液箱和加藥計(jì)量泵布置在加藥間。

5 結(jié) 論

綜上所述，再生水深度處理系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)前應(yīng)取得市政污水處理廠再生水近年逐月共12 份水質(zhì)全分析資料。通過(guò)分析污水處理廠處理工藝、再生水出水水質(zhì)指標(biāo)，以及電廠工業(yè)用水水質(zhì)要求，設(shè)計(jì)出最適合的再生水深度處理系統(tǒng)方案。

本文列舉的廣東某2×9H 級(jí)燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組電廠，再生水水質(zhì)在廣東等南方地區(qū)具有一定的代表性，采用的“接觸絮凝斜板沉淀池＋過(guò)濾池”方案，系統(tǒng)流程簡(jiǎn)單，占地小，投資和運(yùn)行費(fèi)用低，且能保證系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行，可為將來(lái)類(lèi)似水源電廠再生水深度處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供可借鑒的方案。