火电厂生活污水回用循环冷却水的处理方法探讨

褚贵祥

摘 要：对火电厂生活污水回用于循环冷却水的处理方法进行了分析，通过对SBR工艺和氧化沟工艺的比较以及相关问题的分析，表明利用活性污泥法处理火电厂生活污水后可回用于循环冷却水系统。

关键词：回用；水处理；火电厂

火电厂是工业用水大户，以一个100万kW装机容量的火电厂为例，其年耗水量至少为2000万m3。目前日益紧张的水资源现状严重制约了火电厂的运行和规划建设，甚至会影响到其他行业的发展。因此，电厂节水已成为当务之急，一方面应大力推进水的重复利用，另一方面可将电厂生活污水处理后回用。生活污水处理后回用既实现了为电厂用水开辟新水源的目的，又解决了电厂生活污水无法达标排放的难题。

1 城镇污水厂出水回用于火电厂的现状

目前已经有电厂将城镇污水厂的出水就近引入电厂，在电厂进行相应处理后用于冲灰水、冷却水和杂用水等方面。

在一些缺水国家和地区，生活污水处理后回用于循环冷却水已经十分普遍。美国的格伦代尔污水再生厂（工艺流程：二级处理污水→滤池→电厂循环冷却水系统）和伯班克（工艺流程：二级处理污水→滤池→电厂循环冷却水系统）两个污水再生厂的出水适度酸化后直接输送至电厂补充冷却水系统，已使用约30年，效果较好。美国的帕洛维德核电厂的污水处理工艺相对复杂（工艺流程：二级处理污水→滴滤池→一级澄清池→二级澄清池→滤池→蓄水池→电厂循环冷却水系统），采用的是石灰软化法，运转四年没有问题，完全符合使用要求。美国亚利桑那州的派拉窝德核电站日回用水量达22万吨，马里兰州的伯利恒钢铁公司已成功将28～43万m3/d的二级处理出水作直流冷却水达20年之久，近年来又改为循环冷却方式。日本东京三河岛污水处理厂二级出水13.8万m3/d，经深度处理后供给江东地区408个工厂使用。污水经适当地处理后做电厂冷却水，采用铜管凝汽器是可行的。不论是采用工艺简单的过滤酸化法，还是石灰软化法，都可以达到电厂冷却水的使用要求[1]。

而我国早期生活污水回用于电厂主要用在冲灰水方面，由于电厂冲灰水对水质要求较低，并且在冲灰的过程中粉煤灰可以发挥吸附、凝聚等作用，在冲灰的同时也处理了生活污水，因此有的电厂甚至用这种方法来处理生活污水，一方面为电厂提供了冲灰用水，另一方面使污水也得到了处理。中水回用的案例在我国的火电工程中已经十分普遍。在邯郸热电厂、华能北京热电厂、衡水电厂均采用了中水回用，将城镇污水厂二级处理后的污水经石灰深度处理后补充电厂冷却水系统，并积累了丰富的运行经验。

2 生活污水回用循环冷却水的处理方法探讨

城镇污水厂出水具有量大而稳定的特点，而且成本较低，但是对于污水厂出水水质较差或电厂距离污水厂较远时，这种回用污水厂二级出水的方法并不可取。传统的污水厂处理工艺不适用于电厂采用，近年来，随着水处理技术的不断发展，一些占地少的污水处理工艺比较适合电厂采用。

2.1 SBR工艺

SBR工艺又称为间歇式活性污泥法，在同一座反应池中完成进水、反应、沉淀、排放和闲置五个步骤，按先后次序运行。其特点为：

①无需二次沉淀池和污泥回流装置，剩余污泥量大大减少；

②池体结构紧凑，运行操控灵活，可随时调整运行状态；

③自动化控制要求较高。

SBR的变形工艺有ICEAS工艺、CASS工艺、DAT-IAT工艺、UNITANK工艺和MSBR工艺，其中的UNITANK工艺最为典型，其特点为：

①将滗水器更换为固定堰，池深增加；

②自控要求相对较低，管理方便；

③通过共用池壁降低造价。

近年来国内也有采用“WT-FG”生物法处理污水。其特点为：

①使用循环喷水曝气，与传统的机械曝气设备相比更加节能，大大增加DO；

②通过培养具有特殊机能的微生物，使其消耗污水中的有机物、氨氮等污染物，净化污水；

③建设成本和运行费用均较低。

2.2 氧化沟

氧化沟又称连续循环反应器，它是常规活性污泥法的一种改型和发展，是延时曝气法的一种特殊形式。

氧化沟的基本类型有四种：

①多沟交替式氧化沟，使用转刷曝气器曝气，交替作为曝气池和沉淀池，不需要单独设置二次沉淀池；

②卡罗塞尔式氧化沟（Carrousel），又称分建式氧化沟，采用表面曝气机曝气，需要设置二次沉淀池，与多沟交替式氧化沟相比，沟深较大；

③奥贝尔式氧化沟（Orbal），采用同心圆式的多沟串联系统，采用曝气转盘曝气，沟深较大，需要设置二次沉淀池；

④一体化式氧化沟，又称合建式氧化沟，既不需设初沉池也不需单独设置二沉池，该类型氧化沟同时具有曝气、沉淀、泥水分离和污泥回流四种功能。

氧化沟工艺的特点为：

①工艺流程简单，处理效果稳定，运行管理方便；

②出水有机物含量较低，脱氮除磷效果稳定；

③适用于中小规模污水处理工程。

2.3 生活污水回用循环冷却水处理方法的比较

2.3.1 建设成本：SBR工艺占地较少，用地紧张时应采用SBR工艺，其土建成本低于氧化沟，可是设备成本较高。

2.3.2 当原水有机物浓度较高时（BOD5>150mg/L），应采用氧化沟工艺，此时氧化沟建设成本较低；当原水有机物浓度较低时（BOD5<150mg/L），应采用SBR工艺，此时SBR建设成本较低。

2.3.3 运行费用：氧化沟一般使用机械曝气装置，而SBR一般使用鼓风曝气装置，后者比前者省电；SBR工艺是变水位运行，在一定程度上减小了泵的扬程，故电耗相应减少。因此，SBR运行费用较低。

2.3.4 SBR工艺对自动控制装置的要求较高。

2.3.5 有研究表明，氧化沟属于动态沉淀，SBR属于静态沉淀，后者沉淀效率更高，处理效果更好。

2.4 存在的问题

2.4.1 氨氮的影响

城镇污水处理厂出水中氨氮含量约为20mg/L，HG/T3925-2007《循环冷却水用再生水水质标准》要求再生水回用于循环冷却水系统时氨氮浓度应小于15mg/L，所以需要增加脱氮工艺。有研究表明，氨氮会影响循环水系统的pH值。氨氮含量过高，一方面会增加氧化型杀菌剂的消耗量，影响杀菌效果；另一方面氨氮发生硝化反应后会大幅度降低冷却水的pH，促进有机磷酸和聚磷酸盐的水解，导致正磷酸盐的浓度升高，加速了磷酸钙污垢的形成。特别是水中同时存在氧化剂（如氧化性杀生剂）时，氨氮的存在甚至会导致铜管的腐蚀。

去除氨氮的基本方法有物化法和生化法。物化法包括离子交换、吹脱、化学沉淀、折点氯化、电渗析、电化学处理、催化裂解等。火电厂的循环冷却水系统的水温、湿式冷却塔中循环冷却水的溶解氧浓度和冷却塔配水填料为硝化细菌提供了良好的生存环境。所以，火电厂的循环冷却水系统起到了硝化反应池的作用。对于循环冷却水量大的电厂，在冷却塔中采用吹脱法脱氮比较经济。目前，也有一些新建的机组使用BAF工艺脱氮。

2.4.2 结垢的影响

由于受到污水处理工艺的影响，导致出水中氯离子浓度与硬度的比值变化。故作为循环冷却水系统补水时，很难判断是否结垢。循环冷却水系统阻垢工艺的选择受到中水深度处理工艺的制约。回用水使用前需按杀菌灭藻要求进行处理。含盐量较低时可直接回用于工业冷却水，有必要时需加入阻垢剂。如果原水的氯离子和硬度均高，难以保证阻垢效果，需要脱盐工艺降低含盐量（如反渗透或离子交换等），将除盐水与经过前面处理过的出水混合后引人循环冷却水系统。

2.4.3 微生物的影响

生活污水经处理后存在有机物含量高和细菌含量高的问题，这种水回用于电厂循环水系统后，黏泥和藻类物质的量会大大增加。如果黏泥在凝汽器管内沉积，会导致循环水局部浓缩并发生结垢现象，黏泥下细菌的繁殖甚至会导致点蚀事故的发生。有研究表明，氧化性杀菌剂和非氧化性杀菌剂的联合使用可以有效地抑止再生水回用电厂循环水系统的细菌繁殖和藻类生长。该方法一方面避免了使用单一一种杀菌剂使细菌产生抗药性的风险。另一方面氧化性杀菌剂价格低廉，可连续投加，非氧化性杀菌剂价格昂贵，可间歇投加，可大幅降低电厂的杀菌加药费用。在氧化性杀菌剂中，ClO2的杀菌灭藻效果较好。

参考文献

[1]任锋等.污水处理与回用技术赴美日考察报告[J].给水排水，1992.