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)，積極響應區(qū)域污水資源化利用政策，設計同時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)運行，需要做進一步論證。基于污水廠2018—2020年運行數(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。針對性提出污水廠高標準提標改造、建立健全再生水價格和稅費機制、促進再生水利用激勵機制、加強水資源利用模式研究等對策，為加快推進再生水利用提供參考。

關鍵詞：再生水；生活垃圾焚燒發(fā)電廠；直流冷卻水

中圖分類號：TV213；X703 文獻標識碼：A 文章編號：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，我國水資源短缺形勢依然嚴峻，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、促進經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的有效途徑[1-2]。據(jù)統(tǒng)計，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。由于冷卻水對水質(zhì)要求不高，為進一步提高水資源節(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[3-4]。

某生活垃圾焚燒發(fā)電作為一種新型可再生能源項目，相較于傳統(tǒng)的火力發(fā)電更為清潔高效。同時，該生活垃圾焚燒發(fā)電廠是工業(yè)用水大戶，在當前水資源集約節(jié)約的政策形勢下，將再生水用于工業(yè)生產(chǎn)對加快推進污水資源化利用，推動經(jīng)濟高質(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，以期為同類項目提供借鑒。

1 項目概述

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→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。為適應可持續(xù)發(fā)展的需求，實現(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m3/a（平均10萬m3/d），不足部分由地表水補充。

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，其設計處理規(guī)模為20萬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準》（GB 18918—2002）中的一級A標準，目前出水已供給其他用水戶使用規(guī)模為5萬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，污水廠實測污水處理量如圖1所示。由此可知，2018—2020年的月均污水處理量分別為488萬、573萬、594萬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。

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。可以看出，2020年日均污水處理量為19.5萬m3，最大日處理水量為22.2萬m3，出現(xiàn)在8月，最小日處理水量為2.8萬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m3/d和5萬m3/d，只有污水廠日處理水量不低于15萬m3/d才能滿足供水需求。根據(jù)《電力工程水文技術規(guī)程》（DL/T 5084—2012），再生水源供水保證率應采用97%。將2020年污水廠的處理水量從大到小排序，并進行流量分級，得到不同級別的水量大小、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m3/d及以上，有11 d的處理水量在15.0萬m3/d以下，僅占總天數(shù)的3%。可見，污水廠的供水保證率能達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)控制指標包括化學需氧量（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。結合污水廠2018—2020年實測出水水質(zhì)，分析出水中主要污染因子的濃度變化，評價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A標準值（10 mg/L）；2018—2020年，SS濃度有較小幅度的波動，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A標準值（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A標準（6.0～9.0）的要求。

對于污水廠出水水質(zhì)不檢測的氯離子指標，根據(jù)某生活垃圾焚燒電廠設計方案，生產(chǎn)設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)對水源水質(zhì)中的氯離子濃度無特殊要求；對于色度指標，污水廠出水執(zhí)行一級A標準，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 再生水應用策略

一是污水廠高標準提標改造。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水成為趨勢。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目和指標限值存在差異，同時污水廠尾水中含有BOD5、有機物、SS、氯離子等，若直接回用于工業(yè)、生活或綠化用水，可能會造成管網(wǎng)腐蝕、環(huán)境污染等影響。因此，需要結合污水處理廠實際運行狀況和發(fā)電廠用水設計指標，對污水廠進行提標改造或?qū)ζ涑鏊俅紊疃忍幚恚詽M足項目正常生產(chǎn)的用水需求。

二是建立健全再生水價格和稅費機制。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)自行開展后期建設利用再生水時，會出現(xiàn)輸送成本高等問題。同時，現(xiàn)行的再生水水價相較于自來水、地表水等價格未拉開明顯差距，沒有價格優(yōu)勢，制約了再生水利用率。建立健全再生水價格和稅費機制，由政府定價逐步向再生水供應企業(yè)與用戶依照優(yōu)質(zhì)優(yōu)價的原則自主協(xié)商定價轉(zhuǎn)變，對促進再生水利用具有積極作用。

三是促進再生水利用激勵機制。由于缺乏相應的激勵機制，很難調(diào)動再生水制水企業(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機制，積極吸引社會資本進入，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合起來，平衡利益關系，深入推動我國再生水市場健康發(fā)展。

四是加強水資源利用模式研究。近年來，政府部門積極推進污水資源化利用，針對再生水作為生產(chǎn)用水陸續(xù)開展了相關的科學研究和工程實踐，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，研究再生水作為河湖生態(tài)補水的可能性，為未來河湖生態(tài)補水等長期、大量使用再生水的工作提供科學依據(jù)。

４ 結論

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，補充水源采用地表水，雙水源取水對水資源可持續(xù)利用起到促進作用。相關數(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。

參考文獻

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