中水回用于火电厂循环水存在问题探讨

杨 洁，姜 梅，张得君，周志军，马少谦，陈 庚

(1.甘肃电力科学研究院，甘肃 兰州 730050;2.甘肃电投张掖发电有限公司，甘肃张掖 734000)

中水回用于火电厂循环水存在问题探讨

杨 洁1，姜 梅1，张得君2，周志军1，马少谦1，陈 庚2

(1.甘肃电力科学研究院，甘肃 兰州 730050;2.甘肃电投张掖发电有限公司，甘肃张掖 734000)

1 中水回用于火电厂循环水概况

水资源是人类生产和生活不可缺少的自然资源，随着水资源危机的加剧和水环境质量不断恶化，水资源短缺已演变成世界倍受关注的资源环境问题之一。美国早在20世纪30年代就开始将城市污水回用于冷却水，在英国、南非和以色列城市污水回用于冷却水都已比较普遍。经验表明，将二级处理后的城市污水通过深度处理工艺完全可以满足电厂循环冷却水的要求。

目前，国内水冷火电机组节水思路是降低新鲜水取水量、减少循环水的排水量。采用方法有:利用城市中水作为水源再经深度处理作为循环水的补充水、降低循环水的含盐量提高循环水的浓缩倍率、将厂内排污水处理后重复利用等方法。其中，以城市中水作为水源用于火电厂循环水系统，具有节水量大、节水效果显著的特点。同时，从长远发展来看，随着城镇建设的正规化、规模化，各城镇均会建立污水集中处理站，这就为火电厂建设提供了水量与水质的保证，为电力行业的可持续发展提供了空间。

城市再生水(城市中水)是指城市污水经处理后，达到一定的水质标准，满足某种使用功能要求，可以进行有益使用的水。由此可见污水处理站对收集的城镇污水进行二级生化处理后，其出水指标符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918－2002)中基本控制项目的常规污染物一级标准中的A级标准，才具有再利用的价值，方可广泛应用于冷却用水、洗涤用水、锅炉用水、工艺用水、产品用水等多方面。但城市中水相比新鲜水中污染物的种类及数量均比较大，有悬浮物、有机物、氨氮类、硫酸盐、微生物和化学溶剂等物质。

2 应用实例

2.1 中水深度处理工艺

甘肃某城市人口数量为49万，市污水处理厂项目总体建设规模按8万t/d规划，实施分期建设，一期建设规模为4万t/d，现一期工程已竣工投产。处理后排放水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918－2002)中基本控制项目的常规污染物一级标准中的A级标准，经中水提升泵站升压后，供到该城市附近电厂(2×300MW机组)的城市中水深度处理站进行混凝沉淀、软化、杀菌等处理，经深度处理后的中水作为电厂循环冷却水系统的补充水。该电厂中水处理系统处理量为1800t/h，满足2×300MW水冷火电机组循环水补水量的供应要求。中水深度处理工艺流程如图1所示。

图1 中水深度处理工艺

2.2 进、出口水质分析

该电厂2×300MW机组循环冷却水现采用城市中水为水源，其水质分析监测数据见表1，中水处理系统出水水质日常监测数据见表2。

表1中水处理系统进水质分析

表2 中水处理系统出水水质日常监测数据

该电厂以城市污水处理厂排水作为水源经混凝、软化、杀菌等深度处理后，全部用于循环水补充水，不再使用新鲜水。从以上的数据可以得出，该厂的中水深度处理系统出水基本满足《工业循环冷却水设计规范》(GB 50050－2007)标准，中水回用火电厂循环水在中水处理工艺上已能满足水质要求。

2.3 采用中水后效益分析

以1台300MW机组计，如果该厂采用循环水加药处理后其浓缩倍率控制在3.4，全年以250天运行天数计，循环水量约为30000m3/h，蒸发损失按占循环水量的1.2%计，吹散及泄漏损失按占循环水量的0.1%计，则其排污损失率约为0.4%，补水量约为510m3/h。采用中水回用前后节水及经济效益如表3。表中中水1是指深度处理后的城市中水与新鲜水比例为2∶1;中水2是指深度处理后的城市中水与新鲜水比例为1∶1，表中的取水费和排水费参考兰州市工业用水费用。

表3 中水回用电厂循环水前后节水及经济效益分析

从表3可知，城市中水回用于火电厂循环水系统，其节水效益十分明显。但中水深度处理的费用也较高，以该电厂为例，综合设备运行所需药剂、电费、水费及人员工资等费用后，中水深度处理成本约1.21元/t，对于取排水费用较低的城市，城市中水回用于火电厂循环水系统，其经济效益并不明显。

3 存在问题及解决措施

3.1 存在问题

(1)对循环水浓缩倍率的影响。城市中水污染物种类复杂，其含盐量比新鲜地表水大，试验表明，再生城市中水与新鲜水混合使用时，再生城市中水占比例越大，运行时循环水浓缩倍率越小。仅以再生城市中水作为循环水时，因氨氮的硝化作用使循环水的pH较低，循环水可控制浓缩倍率反而有所升高，此时系统内的腐蚀倾向很高。

(2)对不同金属材质的腐蚀影响。中水回用于火电厂循环水最大的问题就是对循环水系统金属的腐蚀，其原因有两方面:一是中水中氨氮含量较大，冷却水的pH下降，部分金属(碳钢、铜、铝)遭受腐蚀;二是中水中含有大量的细菌，细菌的新陈代谢过程中分泌粘液，原来悬浮于水中的固体粒子和无机沉淀物粘合起来，附着于传热面形成粘泥，污泥下因水流不畅、离子浓度较高，很容易就产生腐蚀。同时，硫酸盐还原菌或硫细菌等可产生硫化氢或硫酸，从而腐蚀金属。目前，凝汽器的换热管基本采用黄铜管HSn70－1和TP304、TP316不锈钢管，循环水输送管道及凝汽器水室为普通碳钢材质。凝汽器换热管的材质耐腐蚀性相差很大，不锈钢管耐腐蚀性能相对较好，但其对氯离子浓度有一定限制，否则易引起不锈钢管的应力腐蚀。黄铜管耐腐蚀性稍差，氨氮浓度对其影响较大。普通碳钢耐腐蚀性能最差，这可能是硫酸盐还原菌和硫细菌把水中的硫酸盐和硫化物转化成酸类而造成的碳钢腐蚀。以不锈钢管作为换热管的电厂，有些冷油系统仍为黄铜管换热，且也采用循环水作为冷却水，故再生水回用时应该全面考虑对系统内所用材质的影响。

(3)对污泥附着量的影响。中水中有机物(CODCr指标)含量较大，在适宜的生存条件下，细菌繁殖迅速，污泥附着问题就越严重，污泥附着不仅影响换热而且会产生腐蚀问题。同时溶解的有机物可消耗氯剂等氧化性杀菌剂，降低杀菌效果。

(4)其他。城市中水能否作为火电厂循环冷却水补充水使用，除了在水质上要保证外，还必须保证一定的连续供给量。同时，中水深度处理成本较高，对部分火电厂来说，费用高影响经济效益，这也阻碍了中水回用的大力推广。

3.2 解决措施

(1)中水和新鲜水混合使用。仅以中水作为循环水使用，腐蚀及污泥附着问题较为严重，影响循环水系统安全运行，故建议中水与新鲜水混合使用，可达到防腐蚀及节水的双重目的。

(2)使用合适的杀菌灭藻剂。中水中细菌数目庞大，种类繁多，且中水中的溶解有机物和氨氮会消耗氧化性杀菌剂，因此，采用中水后应选择适宜的杀菌剂，并增加杀菌剂的加入量，中水回用前应重点进行杀菌深度处理。

(3)加强循环水水质监督。尤其是pH的监督，中水回用的主要问题是氨氮硝化作用产生的酸，降低了循环水的pH，引起金属的腐蚀。应重点监测循环水的pH和碱度，使之维持在金属的钝化区，而且循环水的pH值在7～8时，适宜硝化菌的活动，有利于去除氨氮。同时应注意对中水深度处理后出水中磷酸盐监测，避免形成磷酸钙硬垢。

(4)使用耐蚀材质。中水中各种离子的浓度较大，回用会引起循环水系统金属或建筑构筑物的腐蚀问题，除了在水质调整和控制方面可采取适当防止腐蚀措施外，还可在设计、建设阶段就选用耐腐蚀的金属及混凝土材质，为中水回用或提高循环水浓缩倍率提供可能。

(5)因中水深度处理成本较高，阻碍中水的回用，建议相关部门对中水回用采取相应的政策性支持，鼓励使用中水，减少新鲜水的使用。

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Discussion on the problems existing in reclaimed water used as recycled water in thermal power plants

水资源短缺已成为制约火电厂建设与发展的瓶颈。近年来，火电厂为提高水的利用率、降低新鲜水取水量而采用了以城市污水处理厂出水(中水)为水源，经深度处理后回用于循环水的节水方法。分析了该方法的优缺点，并针对实施过程中出现的问题提出了解决方案，使中水作为水源用于火电厂循环水更加具有实用性。

中水;火电厂;循环水;节水

Water shortage has become the bottleneck of the power plant construction and development.In recent years，in order to improve the water use efficiency and reduce the usage of fresh water，thermal power plants have adopted the water saving method that uses the deeply treated municipal sewageas recycle water(reclaimed water).The advantages and disadvantages of the method were analyzed，and the solution to the problems which may occur during the testing or applying process were provided，to make it more practical to use the reclaimed water as recycle water in thermal power plants.

reclaimed water;thermal power plants;recycled water;water saving

X703.1

B

1674－8069(2011)02－035－03

2010-09-21;

2011-02-17

杨 洁(1968-)，女，河北昌黎人，高级工程师，主要从事于火电厂化学及环境保护等方面的研究工作。E－mail:yangjieyj@yahoo.com.cn