火電廠生活污水回用循環(huán)冷卻水的處理方法探討

褚貴祥

摘 要：對火電廠生活污水回用于循環(huán)冷卻水的處理方法進(jìn)行了分析，通過對SBR工藝和氧化溝工藝的比較以及相關(guān)問題的分析，表明利用活性污泥法處理火電廠生活污水后可回用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：回用；水處理；火電廠

火電廠是工業(yè)用水大戶，以一個100萬kW裝機(jī)容量的火電廠為例，其年耗水量至少為2000萬m3。目前日益緊張的水資源現(xiàn)狀嚴(yán)重制約了火電廠的運(yùn)行和規(guī)劃建設(shè)，甚至?xí)绊懙狡渌袠I(yè)的發(fā)展。因此，電廠節(jié)水已成為當(dāng)務(wù)之急，一方面應(yīng)大力推進(jìn)水的重復(fù)利用，另一方面可將電廠生活污水處理后回用。生活污水處理后回用既實(shí)現(xiàn)了為電廠用水開辟新水源的目的，又解決了電廠生活污水無法達(dá)標(biāo)排放的難題。

1 城鎮(zhèn)污水廠出水回用于火電廠的現(xiàn)狀

目前已經(jīng)有電廠將城鎮(zhèn)污水廠的出水就近引入電廠，在電廠進(jìn)行相應(yīng)處理后用于沖灰水、冷卻水和雜用水等方面。

在一些缺水國家和地區(qū)，生活污水處理后回用于循環(huán)冷卻水已經(jīng)十分普遍。美國的格倫代爾污水再生廠（工藝流程：二級處理污水→濾池→電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)）和伯班克（工藝流程：二級處理污水→濾池→電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)）兩個污水再生廠的出水適度酸化后直接輸送至電廠補(bǔ)充冷卻水系統(tǒng)，已使用約30年，效果較好。美國的帕洛維德核電廠的污水處理工藝相對復(fù)雜（工藝流程：二級處理污水→滴濾池→一級澄清池→二級澄清池→濾池→蓄水池→電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)），采用的是石灰軟化法，運(yùn)轉(zhuǎn)四年沒有問題，完全符合使用要求。美國亞利桑那州的派拉窩德核電站日回用水量達(dá)22萬噸，馬里蘭州的伯利恒鋼鐵公司已成功將28～43萬m3/d的二級處理出水作直流冷卻水達(dá)20年之久，近年來又改為循環(huán)冷卻方式。日本東京三河島污水處理廠二級出水13.8萬m3/d，經(jīng)深度處理后供給江東地區(qū)408個工廠使用。污水經(jīng)適當(dāng)?shù)靥幚砗笞鲭姀S冷卻水，采用銅管凝汽器是可行的。不論是采用工藝簡單的過濾酸化法，還是石灰軟化法，都可以達(dá)到電廠冷卻水的使用要求[1]。

而我國早期生活污水回用于電廠主要用在沖灰水方面，由于電廠沖灰水對水質(zhì)要求較低，并且在沖灰的過程中粉煤灰可以發(fā)揮吸附、凝聚等作用，在沖灰的同時也處理了生活污水，因此有的電廠甚至用這種方法來處理生活污水，一方面為電廠提供了沖灰用水，另一方面使污水也得到了處理。中水回用的案例在我國的火電工程中已經(jīng)十分普遍。在邯鄲熱電廠、華能北京熱電廠、衡水電廠均采用了中水回用，將城鎮(zhèn)污水廠二級處理后的污水經(jīng)石灰深度處理后補(bǔ)充電廠冷卻水系統(tǒng)，并積累了豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。

2 生活污水回用循環(huán)冷卻水的處理方法探討

城鎮(zhèn)污水廠出水具有量大而穩(wěn)定的特點(diǎn)，而且成本較低，但是對于污水廠出水水質(zhì)較差或電廠距離污水廠較遠(yuǎn)時，這種回用污水廠二級出水的方法并不可取。傳統(tǒng)的污水廠處理工藝不適用于電廠采用，近年來，隨著水處理技術(shù)的不斷發(fā)展，一些占地少的污水處理工藝比較適合電廠采用。

2.1 SBR工藝

SBR工藝又稱為間歇式活性污泥法，在同一座反應(yīng)池中完成進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排放和閑置五個步驟，按先后次序運(yùn)行。其特點(diǎn)為：

①無需二次沉淀池和污泥回流裝置，剩余污泥量大大減少；

②池體結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)行操控靈活，可隨時調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)；

③自動化控制要求較高。

SBR的變形工藝有ICEAS工藝、CASS工藝、DAT-IAT工藝、UNITANK工藝和MSBR工藝，其中的UNITANK工藝最為典型，其特點(diǎn)為：

①將潷水器更換為固定堰，池深增加；

②自控要求相對較低，管理方便；

③通過共用池壁降低造價。

近年來國內(nèi)也有采用“WT-FG”生物法處理污水。其特點(diǎn)為：

①使用循環(huán)噴水曝氣，與傳統(tǒng)的機(jī)械曝氣設(shè)備相比更加節(jié)能，大大增加DO；

②通過培養(yǎng)具有特殊機(jī)能的微生物，使其消耗污水中的有機(jī)物、氨氮等污染物，凈化污水；

③建設(shè)成本和運(yùn)行費(fèi)用均較低。

2.2 氧化溝

氧化溝又稱連續(xù)循環(huán)反應(yīng)器，它是常規(guī)活性污泥法的一種改型和發(fā)展，是延時曝氣法的一種特殊形式。

氧化溝的基本類型有四種：

①多溝交替式氧化溝，使用轉(zhuǎn)刷曝氣器曝氣，交替作為曝氣池和沉淀池，不需要單獨(dú)設(shè)置二次沉淀池；

②卡羅塞爾式氧化溝（Carrousel），又稱分建式氧化溝，采用表面曝氣機(jī)曝氣，需要設(shè)置二次沉淀池，與多溝交替式氧化溝相比，溝深較大；

③奧貝爾式氧化溝（Orbal），采用同心圓式的多溝串聯(lián)系統(tǒng)，采用曝氣轉(zhuǎn)盤曝氣，溝深較大，需要設(shè)置二次沉淀池；

④一體化式氧化溝，又稱合建式氧化溝，既不需設(shè)初沉池也不需單獨(dú)設(shè)置二沉池，該類型氧化溝同時具有曝氣、沉淀、泥水分離和污泥回流四種功能。

氧化溝工藝的特點(diǎn)為：

①工藝流程簡單，處理效果穩(wěn)定，運(yùn)行管理方便；

②出水有機(jī)物含量較低，脫氮除磷效果穩(wěn)定；

③適用于中小規(guī)模污水處理工程。

2.3 生活污水回用循環(huán)冷卻水處理方法的比較

2.3.1 建設(shè)成本：SBR工藝占地較少，用地緊張時應(yīng)采用SBR工藝，其土建成本低于氧化溝，可是設(shè)備成本較高。

2.3.2 當(dāng)原水有機(jī)物濃度較高時（BOD5>150mg/L），應(yīng)采用氧化溝工藝，此時氧化溝建設(shè)成本較低；當(dāng)原水有機(jī)物濃度較低時（BOD5<150mg/L），應(yīng)采用SBR工藝，此時SBR建設(shè)成本較低。

2.3.3 運(yùn)行費(fèi)用：氧化溝一般使用機(jī)械曝氣裝置，而SBR一般使用鼓風(fēng)曝氣裝置，后者比前者省電；SBR工藝是變水位運(yùn)行，在一定程度上減小了泵的揚(yáng)程，故電耗相應(yīng)減少。因此，SBR運(yùn)行費(fèi)用較低。

2.3.4 SBR工藝對自動控制裝置的要求較高。

2.3.5 有研究表明，氧化溝屬于動態(tài)沉淀，SBR屬于靜態(tài)沉淀，后者沉淀效率更高，處理效果更好。

2.4 存在的問題

2.4.1 氨氮的影響

城鎮(zhèn)污水處理廠出水中氨氮含量約為20mg/L，HG/T3925-2007《循環(huán)冷卻水用再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》要求再生水回用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)時氨氮濃度應(yīng)小于15mg/L，所以需要增加脫氮工藝。有研究表明，氨氮會影響循環(huán)水系統(tǒng)的pH值。氨氮含量過高，一方面會增加氧化型殺菌劑的消耗量，影響殺菌效果；另一方面氨氮發(fā)生硝化反應(yīng)后會大幅度降低冷卻水的pH，促進(jìn)有機(jī)磷酸和聚磷酸鹽的水解，導(dǎo)致正磷酸鹽的濃度升高，加速了磷酸鈣污垢的形成。特別是水中同時存在氧化劑（如氧化性殺生劑）時，氨氮的存在甚至?xí)?dǎo)致銅管的腐蝕。

去除氨氮的基本方法有物化法和生化法。物化法包括離子交換、吹脫、化學(xué)沉淀、折點(diǎn)氯化、電滲析、電化學(xué)處理、催化裂解等。火電廠的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的水溫、濕式冷卻塔中循環(huán)冷卻水的溶解氧濃度和冷卻塔配水填料為硝化細(xì)菌提供了良好的生存環(huán)境。所以，火電廠的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)起到了硝化反應(yīng)池的作用。對于循環(huán)冷卻水量大的電廠，在冷卻塔中采用吹脫法脫氮比較經(jīng)濟(jì)。目前，也有一些新建的機(jī)組使用BAF工藝脫氮。

2.4.2 結(jié)垢的影響

由于受到污水處理工藝的影響，導(dǎo)致出水中氯離子濃度與硬度的比值變化。故作為循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)水時，很難判斷是否結(jié)垢。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)阻垢工藝的選擇受到中水深度處理工藝的制約。回用水使用前需按殺菌滅藻要求進(jìn)行處理。含鹽量較低時可直接回用于工業(yè)冷卻水，有必要時需加入阻垢劑。如果原水的氯離子和硬度均高，難以保證阻垢效果，需要脫鹽工藝降低含鹽量（如反滲透或離子交換等），將除鹽水與經(jīng)過前面處理過的出水混合后引人循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。

2.4.3 微生物的影響

生活污水經(jīng)處理后存在有機(jī)物含量高和細(xì)菌含量高的問題，這種水回用于電廠循環(huán)水系統(tǒng)后，黏泥和藻類物質(zhì)的量會大大增加。如果黏泥在凝汽器管內(nèi)沉積，會導(dǎo)致循環(huán)水局部濃縮并發(fā)生結(jié)垢現(xiàn)象，黏泥下細(xì)菌的繁殖甚至?xí)?dǎo)致點(diǎn)蝕事故的發(fā)生。有研究表明，氧化性殺菌劑和非氧化性殺菌劑的聯(lián)合使用可以有效地抑止再生水回用電廠循環(huán)水系統(tǒng)的細(xì)菌繁殖和藻類生長。該方法一方面避免了使用單一一種殺菌劑使細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性的風(fēng)險。另一方面氧化性殺菌劑價格低廉，可連續(xù)投加，非氧化性殺菌劑價格昂貴，可間歇投加，可大幅降低電廠的殺菌加藥費(fèi)用。在氧化性殺菌劑中，ClO2的殺菌滅藻效果較好。

參考文獻(xiàn)

[1]任鋒等.污水處理與回用技術(shù)赴美日考察報告[J].給水排水，1992.