中水回用于火電廠循環水存在問題探討

楊 潔，姜 梅，張得君，周志軍，馬少謙，陳 庚

(1.甘肅電力科學研究院，甘肅 蘭州 730050;2.甘肅電投張掖發電有限公司，甘肅張掖 734000)

中水回用于火電廠循環水存在問題探討

楊 潔1，姜 梅1，張得君2，周志軍1，馬少謙1，陳 庚2

(1.甘肅電力科學研究院，甘肅 蘭州 730050;2.甘肅電投張掖發電有限公司，甘肅張掖 734000)

1 中水回用于火電廠循環水概況

水資源是人類生產和生活不可缺少的自然資源，隨著水資源危機的加劇和水環境質量不斷惡化，水資源短缺已演變成世界倍受關注的資源環境問題之一。美國早在20世紀30年代就開始將城市污水回用于冷卻水，在英國、南非和以色列城市污水回用于冷卻水都已比較普遍。經驗表明，將二級處理后的城市污水通過深度處理工藝完全可以滿足電廠循環冷卻水的要求。

目前，國內水冷火電機組節水思路是降低新鮮水取水量、減少循環水的排水量。采用方法有:利用城市中水作為水源再經深度處理作為循環水的補充水、降低循環水的含鹽量提高循環水的濃縮倍率、將廠內排污水處理后重復利用等方法。其中，以城市中水作為水源用于火電廠循環水系統，具有節水量大、節水效果顯著的特點。同時，從長遠發展來看，隨著城鎮建設的正規化、規模化，各城鎮均會建立污水集中處理站，這就為火電廠建設提供了水量與水質的保證，為電力行業的可持續發展提供了空間。

城市再生水(城市中水)是指城市污水經處理后，達到一定的水質標準，滿足某種使用功能要求，可以進行有益使用的水。由此可見污水處理站對收集的城鎮污水進行二級生化處理后，其出水指標符合《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918－2002)中基本控制項目的常規污染物一級標準中的A級標準，才具有再利用的價值，方可廣泛應用于冷卻用水、洗滌用水、鍋爐用水、工藝用水、產品用水等多方面。但城市中水相比新鮮水中污染物的種類及數量均比較大，有懸浮物、有機物、氨氮類、硫酸鹽、微生物和化學溶劑等物質。

2 應用實例

2.1 中水深度處理工藝

甘肅某城市人口數量為49萬，市污水處理廠項目總體建設規模按8萬t/d規劃，實施分期建設，一期建設規模為4萬t/d，現一期工程已竣工投產。處理后排放水水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918－2002)中基本控制項目的常規污染物一級標準中的A級標準，經中水提升泵站升壓后，供到該城市附近電廠(2×300MW機組)的城市中水深度處理站進行混凝沉淀、軟化、殺菌等處理，經深度處理后的中水作為電廠循環冷卻水系統的補充水。該電廠中水處理系統處理量為1800t/h，滿足2×300MW水冷火電機組循環水補水量的供應要求。中水深度處理工藝流程如圖1所示。

圖1 中水深度處理工藝

2.2 進、出口水質分析

該電廠2×300MW機組循環冷卻水現采用城市中水為水源，其水質分析監測數據見表1，中水處理系統出水水質日常監測數據見表2。

表1中水處理系統進水質分析

表2 中水處理系統出水水質日常監測數據

該電廠以城市污水處理廠排水作為水源經混凝、軟化、殺菌等深度處理后，全部用于循環水補充水，不再使用新鮮水。從以上的數據可以得出，該廠的中水深度處理系統出水基本滿足《工業循環冷卻水設計規范》(GB 50050－2007)標準，中水回用火電廠循環水在中水處理工藝上已能滿足水質要求。

2.3 采用中水后效益分析

以1臺300MW機組計，如果該廠采用循環水加藥處理后其濃縮倍率控制在3.4，全年以250天運行天數計，循環水量約為30000m3/h，蒸發損失按占循環水量的1.2%計，吹散及泄漏損失按占循環水量的0.1%計，則其排污損失率約為0.4%，補水量約為510m3/h。采用中水回用前后節水及經濟效益如表3。表中中水1是指深度處理后的城市中水與新鮮水比例為2∶1;中水2是指深度處理后的城市中水與新鮮水比例為1∶1，表中的取水費和排水費參考蘭州市工業用水費用。

表3 中水回用電廠循環水前后節水及經濟效益分析

從表3可知，城市中水回用于火電廠循環水系統，其節水效益十分明顯。但中水深度處理的費用也較高，以該電廠為例，綜合設備運行所需藥劑、電費、水費及人員工資等費用后，中水深度處理成本約1.21元/t，對于取排水費用較低的城市，城市中水回用于火電廠循環水系統，其經濟效益并不明顯。

3 存在問題及解決措施

3.1 存在問題

(1)對循環水濃縮倍率的影響。城市中水污染物種類復雜，其含鹽量比新鮮地表水大，試驗表明，再生城市中水與新鮮水混合使用時，再生城市中水占比例越大，運行時循環水濃縮倍率越小。僅以再生城市中水作為循環水時，因氨氮的硝化作用使循環水的pH較低，循環水可控制濃縮倍率反而有所升高，此時系統內的腐蝕傾向很高。

(2)對不同金屬材質的腐蝕影響。中水回用于火電廠循環水最大的問題就是對循環水系統金屬的腐蝕，其原因有兩方面:一是中水中氨氮含量較大，冷卻水的pH下降，部分金屬(碳鋼、銅、鋁)遭受腐蝕;二是中水中含有大量的細菌，細菌的新陳代謝過程中分泌粘液，原來懸浮于水中的固體粒子和無機沉淀物粘合起來，附著于傳熱面形成粘泥，污泥下因水流不暢、離子濃度較高，很容易就產生腐蝕。同時，硫酸鹽還原菌或硫細菌等可產生硫化氫或硫酸，從而腐蝕金屬。目前，凝汽器的換熱管基本采用黃銅管HSn70－1和TP304、TP316不銹鋼管，循環水輸送管道及凝汽器水室為普通碳鋼材質。凝汽器換熱管的材質耐腐蝕性相差很大，不銹鋼管耐腐蝕性能相對較好，但其對氯離子濃度有一定限制，否則易引起不銹鋼管的應力腐蝕。黃銅管耐腐蝕性稍差，氨氮濃度對其影響較大。普通碳鋼耐腐蝕性能最差，這可能是硫酸鹽還原菌和硫細菌把水中的硫酸鹽和硫化物轉化成酸類而造成的碳鋼腐蝕。以不銹鋼管作為換熱管的電廠，有些冷油系統仍為黃銅管換熱，且也采用循環水作為冷卻水，故再生水回用時應該全面考慮對系統內所用材質的影響。

(3)對污泥附著量的影響。中水中有機物(CODCr指標)含量較大，在適宜的生存條件下，細菌繁殖迅速，污泥附著問題就越嚴重，污泥附著不僅影響換熱而且會產生腐蝕問題。同時溶解的有機物可消耗氯劑等氧化性殺菌劑，降低殺菌效果。

(4)其他。城市中水能否作為火電廠循環冷卻水補充水使用，除了在水質上要保證外，還必須保證一定的連續供給量。同時，中水深度處理成本較高，對部分火電廠來說，費用高影響經濟效益，這也阻礙了中水回用的大力推廣。

3.2 解決措施

(1)中水和新鮮水混合使用。僅以中水作為循環水使用，腐蝕及污泥附著問題較為嚴重，影響循環水系統安全運行，故建議中水與新鮮水混合使用，可達到防腐蝕及節水的雙重目的。

(2)使用合適的殺菌滅藻劑。中水中細菌數目龐大，種類繁多，且中水中的溶解有機物和氨氮會消耗氧化性殺菌劑，因此，采用中水后應選擇適宜的殺菌劑，并增加殺菌劑的加入量，中水回用前應重點進行殺菌深度處理。

(3)加強循環水水質監督。尤其是pH的監督，中水回用的主要問題是氨氮硝化作用產生的酸，降低了循環水的pH，引起金屬的腐蝕。應重點監測循環水的pH和堿度，使之維持在金屬的鈍化區，而且循環水的pH值在7～8時，適宜硝化菌的活動，有利于去除氨氮。同時應注意對中水深度處理后出水中磷酸鹽監測，避免形成磷酸鈣硬垢。

(4)使用耐蝕材質。中水中各種離子的濃度較大，回用會引起循環水系統金屬或建筑構筑物的腐蝕問題，除了在水質調整和控制方面可采取適當防止腐蝕措施外，還可在設計、建設階段就選用耐腐蝕的金屬及混凝土材質，為中水回用或提高循環水濃縮倍率提供可能。

(5)因中水深度處理成本較高，阻礙中水的回用，建議相關部門對中水回用采取相應的政策性支持，鼓勵使用中水，減少新鮮水的使用。

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

水資源短缺已成為制約火電廠建設與發展的瓶頸。近年來，火電廠為提高水的利用率、降低新鮮水取水量而采用了以城市污水處理廠出水(中水)為水源，經深度處理后回用于循環水的節水方法。分析了該方法的優缺點，并針對實施過程中出現的問題提出了解決方案，使中水作為水源用于火電廠循環水更加具有實用性。

中水;火電廠;循環水;節水

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

楊 潔(1968-)，女，河北昌黎人，高級工程師，主要從事于火電廠化學及環境保護等方面的研究工作。E－mail:yangjieyj@yahoo.com.cn