城市污水處理廠二級處理排水經石灰處理后用于火力發電廠的個例分析總結

魏 桓

中國電力工程顧問集團公司，北京 100011

1 概述

1.1 石灰處理系統的應用背景

隨著我國經濟的高速發展，水資源的缺乏越來越成為制約大型火電廠發展的重要因素，城市污水處理廠排水的回收利用成為火電廠水處理的重要課題。

在火力發電廠的運行中，耗水最多的是循環冷卻水系統，其耗量約占全廠總耗水量的60～80%。為了節約新鮮水的使用，必須考慮充分利用城市污水。

城市污水處理廠二級處理排水的回用有多種方案，其中石灰處理方案較為節水。筆者為了進一步推廣該系統，對北京高碑店電廠進行了調研，通過對石灰處理特點的分析，提出一些能促進該技術穩定合理應用的觀點，供同行參考。

1.2 石灰處理方法及特點

循環水補充水處理石灰處理法是將熟石灰乳加入水中與水中的碳酸鹽硬度發生反應，生成CaCO3和Mg(OH)2沉淀，降低了水中的硬度和堿度，同時，利用石灰的堿性調節功能，輔助加絮凝劑、加氯、加緩蝕劑等手段，以達到防腐防垢的目的。

石灰處理的主要作用是：降低殘余的懸浮物和膠體的含量；降低二級生化處理后殘留的有機物含量；去除大部分的無機鹽類（如氮、磷、重金屬等）及微生物難以降解的有機物；去除色素；殺滅細菌及病毒等。

由于城市污水處理廠的二級生物處理主要功能只是去除污水中的部分有機物、微生物和懸浮物，其缺點是對污水中的硬度、堿度、細菌和重金屬均無法去除。此外，城市污水處理廠二級處理控制的生化指標只是滿足排放標準，尚不能滿足火力發電廠工業用水，主要是循環冷卻水的要求。因此，電廠使用城市污水處理廠二級處理后的污水還必須進行進一步深度處理。

石灰處理系統環境污染小，且不向水中投加大量的可溶性鹽量，中間產生的廢水都可以回到處理系統前端作為原水，除去污泥帶走的水分，沒有向外排放廢水，廢棄物為固體，便于處置，不污染自然水體。經石灰凝聚澄清、加上其堿度的調整，能除去其中的大部分有機物，硅化物，鐵等雜質。

2 案例

2.1 北京高碑店熱電廠利用城市污水處理廠二級處理排水的

華能高碑店熱電廠是以熱定電、熱電聯產的火力發電廠。工程新建四臺俄制汽輪發電機組。1999年6月，4臺機組全部投產，1999年7月正式供熱。

1、2號機組凝汽器冷卻水量：13500m3/h；銅管牌號：МНЖМц30-1-1。

3、4號機組凝汽器冷卻水量：27000m3/h；銅管牌號：МНЖМц30-1-1。

1995年，承擔首都重要供熱任務的華能北京熱電廠一期工程面臨水源選擇的問題，當時電廠有潮白河水和高碑店污水處理廠二級污水2個水源。但因河水水量不能滿足電廠用水量的要求，因此，電廠循環水補充水只能利用一墻之隔的高碑店污水處理廠二級處理后的排水。

2.2 石灰處理系統的流程

根據對水源的分析，高碑店污水處理廠來水組成中工業廢水比例高，其中堿度較高、需要處理的水量較大等，經有關單位考察和現場試驗，最終確定石灰凝聚澄清過濾處理作為該廠的污水深度處理主體工藝。該工藝具有水質適用范圍廣，可去除磷及部分鈣、鎂、硅、氟，可去除某些重金屬、降低細菌及病毒及懸浮態無機物和有機物等優點。

石灰處理系統工藝流程如下：

運行控制參數是：

熟石灰 250～350mg/l，聚合硫酸鐵70～75mg/l，濃硫酸50～70mg/l，液氯 3.0～3.5mg/l，單臺澄清池出力 800～1200t/h。

循環冷卻水處理系統：連續加氧化性殺菌滅藻劑，維持余氯含量0.2～0.5mg/l，不定期加非氧化性殺菌滅藻劑100～150mg/l，緩蝕阻垢劑 2～4 mg/l。

3 主要問題總結

3.1 石灰處理后導致循環冷卻水系統的銅腐蝕問題及解決辦法

1）循環水中銅含量高的問題

系統從投運以來一直到2002年10月，各種水質指標均能滿足循環水的水質要求，循環水中銅離子的含量也較低，但從2002年10月以后，循環冷卻水的pH逐漸趨于7.0而不再上升到7.5，銅離子的含量也逐漸從30μg/L上升到150μg/L，這個現象一直持續到2003年6月。

2）原因分析

經過詳細分析，造成這種現象的原因是循環水中的氨氮含量由2001年的1.29mg/L上升到2002年10月以后的25mg/L，造成循環水中氨氮含量上升的主要原因是：

污水處理廠的來水中氨氮含量，因生化處理原因，從2001年的不到5mg/L增加到了40mg/L，由于氨氮含量的升高，使得加氯殺菌的效果減弱，參與硝化過程的菌藻含量增加，消耗的堿度增加，循環水pH下降，同時，氨氮含量升高本身就加速了銅材的腐蝕，這幾個因素造成了循環水中的銅離子含量很高。

3）解決辦法

為了控制循環水系統的腐蝕，該廠采用了以下處理方法：

加入非氧化性殺菌劑。在循環水中沖擊性加入100～150mg/L 的非氧化性殺菌劑，循環水中的細菌總數可由殺菌前的105個/ ml下降到100個/ ml 以下，但一周后恢復到殺菌前的水平，循環水的pH由加藥前的7.0～7.3上升到了7.5～7.8，銅離子含量也由150μg/L下降到了100μg/L， 2004年盡管濃縮倍率已到設計的2.5倍甚至接近3.0倍，銅離子含量仍然維持在50μg/L以下，平均為39.04μg/L。

考慮到污水水質惡化，在二級污水中摻入向陽閘水，摻入比例為2：2～3：1，循環水的pH可維持在7.5以上，銅離子含量可下降到70～100μg/L，摻入比例提高，可明顯降低循環水中的銅離子含量。

除了在水穩劑中復配一定量的BTA銅緩蝕劑外，還復配了較多西安熱工研究院研制的200號專用銅緩蝕劑，使銅管的腐蝕速率有顯著降低，對延長銅管的使用壽命起到了良好的作用。

輔助的措施是采用冷卻塔清淤，可以減少循環水中的懸浮物，從而減少帶入凝汽器的粘泥量，降低腐蝕速度。

3.2 水質的控制要求

通過華能北京高碑店熱電廠的實際運行，建議使用城市污水處理廠排水作為火電廠循環冷卻系統的補充水應達到如下標準：SS＜10 mg/L；BOD5＜5 mg/L；CODCr＜30 mg/L；NH3-N＜1 mg/L；細菌總數＜1000個/ml。

3.3 石灰處理系統前后需要通過加氯控制粘泥的生成

通過現場工業實驗表明，通過對補充水即系統前端加氯，可以使水中的細菌總數降低到零，BOD5也降低至接近于零。如果能配合循環水的連續加氯處理，定期再添加篩選出的非氧化性殺菌劑TS807，可以使冷卻水系統的微生物得到較好的控制。

如果能使膠球清掃裝置正常運行，并增設旁濾過濾裝置，粘泥問題可以得到很好的控制。

3.4 控制堿度和濃縮倍率從而使系統結垢得到有效控制

循環水補充水采用石灰凝聚處理，輔助加酸處理。使出水酚酞堿度降低至零，并添加一定量的水穩劑，在循環水濃縮倍率小于3的情況下，實踐證明可以有效防止凝汽器結垢。

[1]曾德勇.二級排水經深度處理回用作循環冷卻水.中國給水排水,2005(7).

[2]張國斌.火力發電廠中水回用技術與應用.中國給水排水,2001(3).