市政污水再生水電廠回用技術探究

孔祥嵬

摘要：市政污水再生水回用于電廠是解決市政污水資源化利用和缺水問題的一種好途徑。本文較詳細地介紹了市政污水再生水深度處理的方法，對凝汽器的選材和運行管理，殺菌滅藻處理，以及循環(huán)水阻垢處理方案選擇。還指出，循環(huán)水系統(tǒng)的防腐處理是確保市政污水再生水電廠回用的關鍵；碳鋼管道在基建階段采取防腐措施效果最好、成本最低；理想的防腐處理方案是具有犧牲陽極電化學保護和覆蓋保護的復合防腐處理工藝。

關鍵詞：電廠；市政污水再生水；電廠循環(huán)水；腐蝕；結(jié)垢

0 引言

近年來隨著水資源短缺問題日益突出，市政污水再生水的回用已經(jīng)成為北方地區(qū)新建電廠的普遍選擇。市政污水再生水電廠回用技術，不但解決了市政污水資源化利用問題，同時對污水再生水取用的適當收費可降低地方政府的財政負擔，有利于調(diào)動地方政府治理污水的積極性，促進市政污水的治理工作，因此是一項利國、利民、符合國家提倡的節(jié)約型社會和循環(huán)經(jīng)濟要求的技術。

市政污水再生水同自然水相比具有含鹽量高、有機物含量高、腐蝕性強、結(jié)垢傾向大等特點，而循環(huán)水系統(tǒng)防腐防垢工作是電廠機組安全運行的重要環(huán)節(jié)，因而市政污水再生水在電廠的回用工藝的研究也應以此目標進行。

1市政污水再生水深度處理方法

市政污水再生水深度處理是電廠循環(huán)水防腐防垢的需要，再生水的深度處理可以降低水的濁度，同時具有殺菌、除去水中暫硬等作用。降濁和殺菌可以有效抑止黏泥在凝汽器管壁上形成，防止發(fā)生凝汽器不銹鋼管材因缺氧導致的腐蝕問題和細菌繁殖孳生導致的腐蝕事故；水中暫硬的去除有利于防止發(fā)生凝汽器結(jié)垢事故。

市政污水再生水深度處理工藝主要是以除濁和除硬為目的的石灰混凝（或離子除鹽）水處理系統(tǒng)。目前國內(nèi)對這種系統(tǒng)工藝的綜合設計主要有2種方案：膜生物處理+弱酸樹脂處理；曝氣生物處理+石灰混凝過濾處理。

膜生物處理+弱酸樹脂處理的原理是利用超濾（微）膜的過濾作用除去水中的濁度和非溶解性有機物，同時利用膜上生化膜除去水中有機物，然后利用弱酸樹脂交換處理除去水中的暫硬。膜生物處理工藝目前缺少長期應用的經(jīng)驗，同時對于超（微）濾膜的反洗和生物膜的成膜關系的運行控制還有待進一步研究。弱酸樹脂處理是一種成熟工藝，但其缺點是運行成本較高，需要消耗大量的酸、堿。

曝氣生物處理+石灰混凝過濾處理是一種成熟工藝。該工藝是一種成熟的生物處理工藝，其重點是選擇合適的生物繁殖載體和合理的曝氣量、曝氣方式及污泥排放方式。石灰混凝過濾處理目前在市政污水再生水電廠回用中已經(jīng)成功應用多年，如河北省邯鄲熱電廠已經(jīng)成功運行近9年。

2市政污水再生水回用電廠凝汽器的選材和運行管理

試驗表明，市政污水再生水與自然水相比，在含鹽量基本相同的條件下，其水質(zhì)的腐蝕性更強。以河北省邯鄲熱電廠為例，污水處理廠二級排放水的含鹽量為657～884mg/L，滏陽河水含鹽量為720～822 mg/L，2種水源的Cl-含量基本相同，在80～100 mg/L之間。試驗研究表明，凝汽器選材導則適用于滏陽河水，而不適用于污水再生水，因為污水處理廠的二級排放水對HSn70-1A、HSn70-1B、HSn70-1AB、B30、B10皆有強烈的腐蝕性，即所有銅合金管材皆不適用于邯鄲熱電廠凝汽器。在經(jīng)過電化學試驗研究后，邯鄲熱電廠凝汽器最終選用了進口TP-317L不銹鋼管材。

為了防止不銹鋼管材在運行中發(fā)生腐蝕，運行中須注意以下事項：①保持不銹鋼表明清潔，因為黏泥附著和表面結(jié)垢不利于不銹鋼表面氧化膜的生成，而且黏泥附著的不銹鋼表面有利于細菌的繁殖，將會加速不銹鋼點蝕的發(fā)生。②保證循環(huán)水的運行流速，杜絕電廠在機組低負荷運行狀態(tài)下停用部分循環(huán)水水泵的運行工況，因為低流速運行有利于黏泥的形成。③電廠凝汽器清洗膠球系統(tǒng)必須能夠正常投用，保證凝汽器膠球清洗系統(tǒng)的投用時間和投球回收率。

3殺菌滅藻處理在市政污水再生水回用電廠的重要性

市政污水再生水具有高有機物含量和高細菌含量的特點，這種水質(zhì)對于電廠循環(huán)水系統(tǒng)黏泥的形成和藻類物質(zhì)的爆發(fā)性繁殖提供了條件，當黏泥在凝汽器管內(nèi)沉積時不但會導致循環(huán)水局部濃縮發(fā)生結(jié)垢問題，同時黏泥下細菌的繁殖將會導致點蝕事故的發(fā)生。

細菌繁殖過程的另一個危害是產(chǎn)生的黏泥阻礙了不銹鋼表面與水中氧氣的接觸，使不銹鋼表面由于缺氧而降低耐蝕性。藻類對循環(huán)水的危害是導致系統(tǒng)發(fā)生堵塞問題。

試驗表明，氧化性殺菌劑和非氧化性殺菌劑的聯(lián)合殺菌工藝可以有效地抑止再生水回用電廠循環(huán)水系統(tǒng)的細菌繁殖和藻類生長。采用該工藝一方面解決了單一使用一種殺菌劑使細菌產(chǎn)生抗藥性的危險，另一方面價格低廉的氧化性殺菌劑的連續(xù)投加與價格昂貴的非氧化性殺菌劑間歇投加可有效地降低電廠的殺菌加藥成本。在氧化性殺菌劑中，ClO2具有良好的殺菌滅藻效果。

4市政污水再生水回用電廠循環(huán)水阻垢處理

以市政污水再生水做循環(huán)水補充水的電廠，循環(huán)水的阻垢工藝是比較容易實現(xiàn)的，這是因為經(jīng)過石灰混凝過濾（或弱酸樹脂處理）的再生水碳酸鹽硬度大幅度下降，水質(zhì)的結(jié)垢傾向降低。經(jīng)過深度處理的再生水加入通過試驗選擇的復合有機緩蝕阻垢劑，可有效地防止發(fā)生凝汽器結(jié)垢問題。

循環(huán)水阻垢工藝的選擇應在再生水深度處理工藝確定后進行。試驗用水應是經(jīng)過深度處理工藝處理后的水。試驗用水使用前還需按殺菌滅藻工藝進行殺菌處理，處理工藝應通過動態(tài)模擬試驗驗證后方可使用。在循環(huán)水阻垢模擬試驗中應同時進行凝汽器管材、碳鋼管材、水泥構件的掛片腐蝕試驗。

5 循環(huán)水系統(tǒng)防腐處理是確保市政污水再生水回用成功的關鍵

對于碳鋼部件，不論再生水深度處理采取何種工藝，循環(huán)水的腐蝕性都是無法緩解的，循環(huán)水系統(tǒng)的運行工藝決定了采取加鐵緩蝕劑抑止腐蝕的不可行性，因此采取合適的碳鋼管道防腐工藝是再生水回用電廠的重要環(huán)節(jié)。實踐表明，碳鋼管道在基建階段采取防腐措施成本最低，效果最好，施工最安全，因為此階段碳鋼表面噴砂除銹最容易。鑒于市政污水再生水具有較強的腐蝕性和含鹽量間于淡水與苦咸水范圍之間的實際，所以循環(huán)水碳鋼管道采取犧牲陽極的電化學保護或外加電源的電化學保護都不是最理想的防腐方案。理想的防腐方案是通過試驗選擇工藝簡單、防腐時間長、同時具有犧牲陽極電化學保護和覆蓋保護的復合防腐處理工藝。實踐表明這一工藝是可以實現(xiàn)的。

涼水塔進行防腐處理的目的是防止再生水中SO42-對水泥構件的侵蝕。因為一些地區(qū)的市政污水再生水中SO42-含量很高，再生水經(jīng)過濃縮后SO42-含量會更高，因而高SO42-會對水泥構件造成侵蝕和膨脹剝落危害。

7結(jié)束語

市政污水再生水電廠循環(huán)水回用應作為一個系統(tǒng)工程加以全面考慮，雖然循環(huán)水處理的目的主要是防腐、防垢，但市政污水再生水經(jīng)過深度處理后，其防垢工作比較容易實現(xiàn)，因此它在電廠能否成功應用的重點在于循環(huán)水系統(tǒng)的防腐。循環(huán)水系統(tǒng)材料的腐蝕涉及材料特性、溫度、細菌、pH值、材料表面狀態(tài)、水質(zhì)、水流狀態(tài)等諸多因素，因而在制定再生水深度處理工藝、殺菌工藝、凝汽器選材和運行管理、循環(huán)水阻垢工藝時，研究的重點也是防腐蝕問題。循環(huán)水系統(tǒng)腐蝕的危害不僅表現(xiàn)在對凝汽器管材、循環(huán)水碳鋼管道和涼水塔水泥構件的直接破壞上，同時凝汽器腐蝕泄漏后，高含鹽量和高有機物含量的循環(huán)水進入鍋爐后還可能導致爐水的pH值在短時間內(nèi)急劇下降，導致發(fā)生鍋爐大面積腐蝕爆管的惡性事故。