城市污水處理廠二級處理排水經(jīng)石灰處理后用于火力發(fā)電廠的個(gè)例分析總結(jié)

魏 桓

中國電力工程顧問集團(tuán)公司，北京 100011

1 概述

1.1 石灰處理系統(tǒng)的應(yīng)用背景

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，水資源的缺乏越來越成為制約大型火電廠發(fā)展的重要因素，城市污水處理廠排水的回收利用成為火電廠水處理的重要課題。

在火力發(fā)電廠的運(yùn)行中，耗水最多的是循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，其耗量約占全廠總耗水量的60～80%。為了節(jié)約新鮮水的使用，必須考慮充分利用城市污水。

城市污水處理廠二級處理排水的回用有多種方案，其中石灰處理方案較為節(jié)水。筆者為了進(jìn)一步推廣該系統(tǒng)，對北京高碑店電廠進(jìn)行了調(diào)研，通過對石灰處理特點(diǎn)的分析，提出一些能促進(jìn)該技術(shù)穩(wěn)定合理應(yīng)用的觀點(diǎn)，供同行參考。

1.2 石灰處理方法及特點(diǎn)

循環(huán)水補(bǔ)充水處理石灰處理法是將熟石灰乳加入水中與水中的碳酸鹽硬度發(fā)生反應(yīng)，生成CaCO3和Mg(OH)2沉淀，降低了水中的硬度和堿度，同時(shí)，利用石灰的堿性調(diào)節(jié)功能，輔助加絮凝劑、加氯、加緩蝕劑等手段，以達(dá)到防腐防垢的目的。

石灰處理的主要作用是：降低殘余的懸浮物和膠體的含量；降低二級生化處理后殘留的有機(jī)物含量；去除大部分的無機(jī)鹽類（如氮、磷、重金屬等）及微生物難以降解的有機(jī)物；去除色素；殺滅細(xì)菌及病毒等。

由于城市污水處理廠的二級生物處理主要功能只是去除污水中的部分有機(jī)物、微生物和懸浮物，其缺點(diǎn)是對污水中的硬度、堿度、細(xì)菌和重金屬均無法去除。此外，城市污水處理廠二級處理控制的生化指標(biāo)只是滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，尚不能滿足火力發(fā)電廠工業(yè)用水，主要是循環(huán)冷卻水的要求。因此，電廠使用城市污水處理廠二級處理后的污水還必須進(jìn)行進(jìn)一步深度處理。

石灰處理系統(tǒng)環(huán)境污染小，且不向水中投加大量的可溶性鹽量，中間產(chǎn)生的廢水都可以回到處理系統(tǒng)前端作為原水，除去污泥帶走的水分，沒有向外排放廢水，廢棄物為固體，便于處置，不污染自然水體。經(jīng)石灰凝聚澄清、加上其堿度的調(diào)整，能除去其中的大部分有機(jī)物，硅化物，鐵等雜質(zhì)。

2 案例

2.1 北京高碑店熱電廠利用城市污水處理廠二級處理排水的

華能高碑店熱電廠是以熱定電、熱電聯(lián)產(chǎn)的火力發(fā)電廠。工程新建四臺俄制汽輪發(fā)電機(jī)組。1999年6月，4臺機(jī)組全部投產(chǎn)，1999年7月正式供熱。

1、2號機(jī)組凝汽器冷卻水量：13500m3/h；銅管牌號：МНЖМц30-1-1。

3、4號機(jī)組凝汽器冷卻水量：27000m3/h；銅管牌號：МНЖМц30-1-1。

1995年，承擔(dān)首都重要供熱任務(wù)的華能北京熱電廠一期工程面臨水源選擇的問題，當(dāng)時(shí)電廠有潮白河水和高碑店污水處理廠二級污水2個(gè)水源。但因河水水量不能滿足電廠用水量的要求，因此，電廠循環(huán)水補(bǔ)充水只能利用一墻之隔的高碑店污水處理廠二級處理后的排水。

2.2 石灰處理系統(tǒng)的流程

根據(jù)對水源的分析，高碑店污水處理廠來水組成中工業(yè)廢水比例高，其中堿度較高、需要處理的水量較大等，經(jīng)有關(guān)單位考察和現(xiàn)場試驗(yàn)，最終確定石灰凝聚澄清過濾處理作為該廠的污水深度處理主體工藝。該工藝具有水質(zhì)適用范圍廣，可去除磷及部分鈣、鎂、硅、氟，可去除某些重金屬、降低細(xì)菌及病毒及懸浮態(tài)無機(jī)物和有機(jī)物等優(yōu)點(diǎn)。

石灰處理系統(tǒng)工藝流程如下：

運(yùn)行控制參數(shù)是：

熟石灰 250～350mg/l，聚合硫酸鐵70～75mg/l，濃硫酸50～70mg/l，液氯 3.0～3.5mg/l，單臺澄清池出力 800～1200t/h。

循環(huán)冷卻水處理系統(tǒng)：連續(xù)加氧化性殺菌滅藻劑，維持余氯含量0.2～0.5mg/l，不定期加非氧化性殺菌滅藻劑100～150mg/l，緩蝕阻垢劑 2～4 mg/l。

3 主要問題總結(jié)

3.1 石灰處理后導(dǎo)致循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的銅腐蝕問題及解決辦法

1）循環(huán)水中銅含量高的問題

系統(tǒng)從投運(yùn)以來一直到2002年10月，各種水質(zhì)指標(biāo)均能滿足循環(huán)水的水質(zhì)要求，循環(huán)水中銅離子的含量也較低，但從2002年10月以后，循環(huán)冷卻水的pH逐漸趨于7.0而不再上升到7.5，銅離子的含量也逐漸從30μg/L上升到150μg/L，這個(gè)現(xiàn)象一直持續(xù)到2003年6月。

2）原因分析

經(jīng)過詳細(xì)分析，造成這種現(xiàn)象的原因是循環(huán)水中的氨氮含量由2001年的1.29mg/L上升到2002年10月以后的25mg/L，造成循環(huán)水中氨氮含量上升的主要原因是：

污水處理廠的來水中氨氮含量，因生化處理原因，從2001年的不到5mg/L增加到了40mg/L，由于氨氮含量的升高，使得加氯殺菌的效果減弱，參與硝化過程的菌藻含量增加，消耗的堿度增加，循環(huán)水pH下降，同時(shí)，氨氮含量升高本身就加速了銅材的腐蝕，這幾個(gè)因素造成了循環(huán)水中的銅離子含量很高。

3）解決辦法

為了控制循環(huán)水系統(tǒng)的腐蝕，該廠采用了以下處理方法：

加入非氧化性殺菌劑。在循環(huán)水中沖擊性加入100～150mg/L 的非氧化性殺菌劑，循環(huán)水中的細(xì)菌總數(shù)可由殺菌前的105個(gè)/ ml下降到100個(gè)/ ml 以下，但一周后恢復(fù)到殺菌前的水平，循環(huán)水的pH由加藥前的7.0～7.3上升到了7.5～7.8，銅離子含量也由150μg/L下降到了100μg/L， 2004年盡管濃縮倍率已到設(shè)計(jì)的2.5倍甚至接近3.0倍，銅離子含量仍然維持在50μg/L以下，平均為39.04μg/L。

考慮到污水水質(zhì)惡化，在二級污水中摻入向陽閘水，摻入比例為2：2～3：1，循環(huán)水的pH可維持在7.5以上，銅離子含量可下降到70～100μg/L，摻入比例提高，可明顯降低循環(huán)水中的銅離子含量。

除了在水穩(wěn)劑中復(fù)配一定量的BTA銅緩蝕劑外，還復(fù)配了較多西安熱工研究院研制的200號專用銅緩蝕劑，使銅管的腐蝕速率有顯著降低，對延長銅管的使用壽命起到了良好的作用。

輔助的措施是采用冷卻塔清淤，可以減少循環(huán)水中的懸浮物，從而減少帶入凝汽器的粘泥量，降低腐蝕速度。

3.2 水質(zhì)的控制要求

通過華能北京高碑店熱電廠的實(shí)際運(yùn)行，建議使用城市污水處理廠排水作為火電廠循環(huán)冷卻系統(tǒng)的補(bǔ)充水應(yīng)達(dá)到如下標(biāo)準(zhǔn)：SS＜10 mg/L；BOD5＜5 mg/L；CODCr＜30 mg/L；NH3-N＜1 mg/L；細(xì)菌總數(shù)＜1000個(gè)/ml。

3.3 石灰處理系統(tǒng)前后需要通過加氯控制粘泥的生成

通過現(xiàn)場工業(yè)實(shí)驗(yàn)表明，通過對補(bǔ)充水即系統(tǒng)前端加氯，可以使水中的細(xì)菌總數(shù)降低到零，BOD5也降低至接近于零。如果能配合循環(huán)水的連續(xù)加氯處理，定期再添加篩選出的非氧化性殺菌劑TS807，可以使冷卻水系統(tǒng)的微生物得到較好的控制。

如果能使膠球清掃裝置正常運(yùn)行，并增設(shè)旁濾過濾裝置，粘泥問題可以得到很好的控制。

3.4 控制堿度和濃縮倍率從而使系統(tǒng)結(jié)垢得到有效控制

循環(huán)水補(bǔ)充水采用石灰凝聚處理，輔助加酸處理。使出水酚酞堿度降低至零，并添加一定量的水穩(wěn)劑，在循環(huán)水濃縮倍率小于3的情況下，實(shí)踐證明可以有效防止凝汽器結(jié)垢。

[1]曾德勇.二級排水經(jīng)深度處理回用作循環(huán)冷卻水.中國給水排水,2005(7).

[2]張國斌.火力發(fā)電廠中水回用技術(shù)與應(yīng)用.中國給水排水,2001(3).