再生水作為發(fā)電廠水源的可行性分析

摘要：某生活垃圾焚燒發(fā)電廠打破直流冷卻水利用海水的常規(guī)，積極響應(yīng)區(qū)域污水資源化利用政策，設(shè)計(jì)同時(shí)取用鄰近污水處理廠尾水和河道地表水。但是，由于污水廠尾水存在不穩(wěn)定性，尾水供給是否能保證發(fā)電廠正常生產(chǎn)運(yùn)行，需要做進(jìn)一步論證?；谖鬯畯S2018—2020年運(yùn)行數(shù)據(jù)，分析論證再生水供給水源、水質(zhì)、水量能夠滿足生活垃圾焚燒發(fā)電廠正常用水的可靠性、穩(wěn)定性和安全性要求。針對(duì)性提出污水廠高標(biāo)準(zhǔn)提標(biāo)改造、建立健全再生水價(jià)格和稅費(fèi)機(jī)制、促進(jìn)再生水利用激勵(lì)機(jī)制、加強(qiáng)水資源利用模式研究等對(duì)策，為加快推進(jìn)再生水利用提供參考。

關(guān)鍵詞：再生水；生活垃圾焚燒發(fā)電廠；直流冷卻水

中圖分類號(hào)：TV213；X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2025）01-00-04

Feasibility Analysis of Reclaimed Water as Water Source"for Power Plants

—Taking a Domestic Waste Incineration Power Plant as an Example

Abstract： A certain municipal solid waste incineration power plant breaks the conventional practice of using seawater for direct cooling water and actively responds to the regional policy of sewage resource utilization. It designs to simultaneously use the tail water of adjacent sewage treatment plants and surface water of rivers. However， due to the instability of wastewater treatment plant effluent in various aspects， further verification is needed to determine whether the supply of effluent can ensure the normal production and operation of the power plant. Based on the operational data of the sewage treatment plant from 2018 to 2020， analyze and demonstrate that the supply source， water quality， and water quantity of recycled water can meet the reliability， stability， and safety requirements for normal water use in domestic waste incineration power plants. Targeted measures such as upgrading sewage treatment plants to high standards， establishing and improving the pricing and tax mechanism for recycled water， promoting incentive mechanisms for the use of recycled water， and strengthening research on water resource utilization models are proposed to provide reference for accelerating the use of recycled water.

Keywords： reclaimed water; domestic waste incineration power plant; once-through" cooling water

目前，我國(guó)水資源短缺形勢(shì)依然嚴(yán)峻，為緩解日益突出的水資源供需矛盾，將再生水開發(fā)為“城市第二水源”，因此再生水利用成為開源節(jié)流、平衡生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑[1-2]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，城市供水中50%～80%為工業(yè)用水，工業(yè)用水中的80%是冷卻水。由于冷卻水對(duì)水質(zhì)要求不高，為進(jìn)一步提高水資源節(jié)約集約利用效率和效益，將再生水用于工業(yè)生產(chǎn)的冷卻，特別是電廠冷卻成為一種必然趨勢(shì)[3-4]。

某生活垃圾焚燒發(fā)電作為一種新型可再生能源項(xiàng)目，相較于傳統(tǒng)的火力發(fā)電更為清潔高效。同時(shí)，該生活垃圾焚燒發(fā)電廠是工業(yè)用水大戶，在當(dāng)前水資源集約節(jié)約的政策形勢(shì)下，將再生水用于工業(yè)生產(chǎn)對(duì)加快推進(jìn)污水資源化利用，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義[5-7]。以某生活垃圾焚燒發(fā)電廠為例，從水量、水質(zhì)方面簡(jiǎn)要分析再生水作為電廠用水的可靠性與可行性，以期為同類項(xiàng)目提供借鑒。

1 項(xiàng)目概述

某生活垃圾焚燒發(fā)電廠通過焚燒生活垃圾將產(chǎn)生的熱能用于發(fā)電，采用直流水作為凝汽器等輔機(jī)的冷卻水。直流冷卻水的水源采取污水處理廠尾水和地表水，經(jīng)過“原水→絮凝反應(yīng)→斜管沉淀→過濾→清水池”凈化處理后再利用，市政自來水作備用水源。為適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的需求，實(shí)現(xiàn)污水資源化利用，該發(fā)電廠生產(chǎn)用水優(yōu)先取用再生水量為3 650萬(wàn)m3/a（平均10萬(wàn)m3/d），不足部分由地表水補(bǔ)充。

2 再生水利用可行性分析

2.1 污水廠概況

污水處理廠尾水作為發(fā)電廠再生水水源，其設(shè)計(jì)處理規(guī)模為20萬(wàn)m3/d。污水廠出水水質(zhì)執(zhí)行《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)A標(biāo)準(zhǔn)，目前出水已供給其他用水戶使用規(guī)模為5萬(wàn)m3/d。

2.2 再生水供水量可行性分析

2.2.1 污水廠處理水量年變化

2018—2020年，污水廠實(shí)測(cè)污水處理量如圖1所示。由此可知，2018—2020年的月均污水處理量分別為488萬(wàn)、573萬(wàn)、594萬(wàn)m3，每年的變化幅度基本一致，月最大污水處理量出現(xiàn)在夏季，總體呈穩(wěn)步上升趨勢(shì)。

2.2.2 污水廠處理水量日變化

2020年，污水廠的日處理水量變化如圖2所示?？梢钥闯?，2020年日均污水處理量為19.5萬(wàn)m3，最大日處理水量為22.2萬(wàn)m3，出現(xiàn)在8月，最小日處理水量為2.8萬(wàn)m3，出現(xiàn)在10月。

污水廠需要供給該生活垃圾焚燒發(fā)電廠和其他用水戶的水量分別為10萬(wàn)m3/d和5萬(wàn)m3/d，只有污水廠日處理水量不低于15萬(wàn)m3/d才能滿足供水需求。根據(jù)《電力工程水文技術(shù)規(guī)程》（DL/T 5084—2012），再生水源供水保證率應(yīng)采用97%。將2020年污水廠的處理水量從大到小排序，并進(jìn)行流量分級(jí)，得到不同級(jí)別的水量大小、出現(xiàn)天數(shù)和累積頻率，如圖3所示。由此可知，有222 d的處理水量在19.6萬(wàn)m3/d及以上，有11 d的處理水量在15.0萬(wàn)m3/d以下，僅占總天數(shù)的3%?？梢?，污水廠的供水保證率能達(dá)97%，滿足電廠正常生產(chǎn)情況下的再生水用水需求。

2.3 再生水水質(zhì)可行性分析

根據(jù)《城市污水再生利用 工業(yè)用水水質(zhì)》（GB/T 19963—2005），再生水用作直流冷卻系統(tǒng)的主要水質(zhì)控制指標(biāo)包括化學(xué)需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）、五日生化需氧量（Biochemical Oxygen Demand after 5 days，BOD5）、懸浮物（Suspended Solids，SS）、總氮（Total Nitrogen，TN）、氨氮（NH3-N）、總磷（Total Phosphorus，TP）、色度、氯離子以及pH值，如表1所示。結(jié)合污水廠2018—2020年實(shí)測(cè)出水水質(zhì)，分析出水中主要污染因子的濃度變化，評(píng)價(jià)電廠使用再生水水質(zhì)的穩(wěn)定性，具體如圖4、圖5、圖6所示。

分析圖4至圖6：2018—2020年，污水廠出水水質(zhì)中BOD5濃度變化平穩(wěn)，在5 mg/L附近，低于直流冷卻水用水需求中BOD5濃度上限（30 mg/L）和一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)值（10 mg/L）；2018—2020年，SS濃度有較小幅度的波動(dòng)，但整體在10 mg/L以下，低于直流冷卻水用水需求中SS濃度上限值（30 mg/L）和一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)值（10 mg/L）；2020年，出水pH值穩(wěn)定在6.0～8.0，滿足直流冷卻水用水需求中pH值（6.5～9.0）和一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)（6.0～9.0）的要求。

對(duì)于污水廠出水水質(zhì)不檢測(cè)的氯離子指標(biāo)，根據(jù)某生活垃圾焚燒電廠設(shè)計(jì)方案，生產(chǎn)設(shè)備選用耐氯離子腐蝕的材質(zhì)，某生活垃圾焚燒電廠生產(chǎn)對(duì)水源水質(zhì)中的氯離子濃度無(wú)特殊要求；對(duì)于色度指標(biāo)，污水廠出水執(zhí)行一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，滿足直流冷卻水用水需求中色度為30 mg/L的上限值，且污水廠出水在投入電廠生產(chǎn)前還經(jīng)過絮凝沉淀的處理，水質(zhì)色度可得到進(jìn)一步提升。綜合上述分析，污水廠再生水水質(zhì)滿足電廠直流冷卻水的用水需求。

3 再生水應(yīng)用策略

一是污水廠高標(biāo)準(zhǔn)提標(biāo)改造。發(fā)電廠作為工業(yè)用水大戶，也是節(jié)水大戶，新建電廠使用再生水作為冷卻水補(bǔ)水成為趨勢(shì)。發(fā)電廠采取的冷卻系統(tǒng)不同，再生水回用于電廠冷卻水的控制項(xiàng)目和指標(biāo)限值存在差異，同時(shí)污水廠尾水中含有BOD5、有機(jī)物、SS、氯離子等，若直接回用于工業(yè)、生活或綠化用水，可能會(huì)造成管網(wǎng)腐蝕、環(huán)境污染等影響。因此，需要結(jié)合污水處理廠實(shí)際運(yùn)行狀況和發(fā)電廠用水設(shè)計(jì)指標(biāo)，對(duì)污水廠進(jìn)行提標(biāo)改造或?qū)ζ涑鏊俅紊疃忍幚恚詽M足項(xiàng)目正常生產(chǎn)的用水需求。

二是建立健全再生水價(jià)格和稅費(fèi)機(jī)制。污水再生利用是城市節(jié)水、保障城市用水需求的重要舉措。但現(xiàn)有污水處理廠多處于城市末端，再生水管網(wǎng)未與道路規(guī)劃同步，企業(yè)自行開展后期建設(shè)利用再生水時(shí)，會(huì)出現(xiàn)輸送成本高等問題。同時(shí)，現(xiàn)行的再生水水價(jià)相較于自來水、地表水等價(jià)格未拉開明顯差距，沒有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，制約了再生水利用率。建立健全再生水價(jià)格和稅費(fèi)機(jī)制，由政府定價(jià)逐步向再生水供應(yīng)企業(yè)與用戶依照優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)的原則自主協(xié)商定價(jià)轉(zhuǎn)變，對(duì)促進(jìn)再生水利用具有積極作用。

三是促進(jìn)再生水利用激勵(lì)機(jī)制。由于缺乏相應(yīng)的激勵(lì)機(jī)制，很難調(diào)動(dòng)再生水制水企業(yè)和用水企業(yè)的積極性。根據(jù)水利部等部門提出的要求，建立健全再生水利用的激勵(lì)機(jī)制，積極吸引社會(huì)資本進(jìn)入，將政府部門與再生水制、用水企業(yè)以及再生水用戶有效地結(jié)合起來，平衡利益關(guān)系，深入推動(dòng)我國(guó)再生水市場(chǎng)健康發(fā)展。

四是加強(qiáng)水資源利用模式研究。近年來，政府部門積極推進(jìn)污水資源化利用，針對(duì)再生水作為生產(chǎn)用水陸續(xù)開展了相關(guān)的科學(xué)研究和工程實(shí)踐，建議從水資源、水環(huán)境、水生態(tài)的角度探索再生水利用新模式，為緩解水資源短缺創(chuàng)造更多可能。同時(shí)，研究再生水作為河湖生態(tài)補(bǔ)水的可能性，為未來河湖生態(tài)補(bǔ)水等長(zhǎng)期、大量使用再生水的工作提供科學(xué)依據(jù)。

４ 結(jié)論

某生活垃圾焚燒發(fā)電廠直流冷卻水使用污水處理廠處理后的再生水，補(bǔ)充水源采用地表水，雙水源取水對(duì)水資源可持續(xù)利用起到促進(jìn)作用。相關(guān)數(shù)據(jù)分析得出，污水處理廠供給的再生水在水量和水質(zhì)上均符合生活垃圾焚燒發(fā)電廠用水需求。

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