城市再生水在循环冷却水系统中的应用

城市再生水在循环冷却水系统中的应用

于双双

天津中水有限公司     天津市     300381

摘要:阐述了以城镇再生水为天然气发电厂循环冷却水补充水源的重要性和水质条件，论述了城镇再生水回用的工艺流程，给出了具体的设计参数。研究结果表明，在天然气发电厂运行过程中，城镇中水回用在天然气发电厂的循环水系统是切实可行的，而其排放的废水则采用“双膜法”进行净化和回用。

关键词:再生水；循环冷却水；补充水源；双膜法

引言：我国的水资源严重短缺，而且分配极不均衡，特别是在北部。热电厂是耗能最大的企业，它的耗能约占整个行业的40%。在天然气发电厂，循环水所占的用水量约为总用水量的80%，所以，如何节约用水，是一项十分重要的工作。循环水的节约利用，主要是利用“添加酸液+添加阻垢剂”的方法来实现。去完成它在常规区域，天然气发电厂循环水的浓缩倍数在3以上，在缺水区域，天然气发电厂的浓缩倍数在4.5以上。循环水的高浓缩比运行，尽管能够降低污水损耗，但是，不管是从地下抽水，还是从江河湖泊中取水，都会消耗大量的宝贵水资源。若采用城镇再生水（城镇废水）来代替，不仅可以节省大量的水资源，而且还能产生较好的经济、环境和社会效益，而且也符合我国的工业政策需求。按照中国电力公司颁布的《再生水深度处理设计导则》，对城镇二次污水处理厂的废水进行了深度处理，并将其作为工业循环水使用时，其水的质量必须达到质量标准。

1.技术设想与说明

1.1城市再生水回用循环冷却水系统存在的问题

对天然气发电厂安全生产造成威胁的城市再生水剩余污染物主要有有机物、氨氮、盐分、碳酸盐岩等。污水厂二级处理后的出水CODg范围是60-100mg/L,NH3的含量范围是10-25mg/L。以上各项指标都未达到天然气发电厂生活用水的基本要求，要想使其达到回用，还需对其作进一步的深度处理。由于城市再生水中的盐分含量较高，在补充到天然气发电厂的循环水冷却因其浓度过高而引起了水冷系统的结垢与腐蚀。因此，以再生水为补水的循环水体系，其浓缩倍数不应太大，应控制在3.5。

1.2排污水回用处理面临的问题

由于再生水是循环冷却水的补充水源，因此，再生水污水组成比较复杂，难以处理，其原因是：（1）再生水中的残余有机质极易使循环水中形成大量的污泥，并在污水排放过程中将污泥携带至污水处理厂。（2）为了控制污泥的淤积，防止微生物的繁殖，必须在废水中加入大量的抗生素，使得废水中的抗生素残留在废水中。（3）为了防止循环水中的设备和管路的结垢，在循环水中加入了一些稳定的物质，这就使得循环水中的污水中的水组成更为复杂。（4）再生水中残余的NH3-，N极易在循环系统中脱硝化脱硝，对循环水的碱性有一定的消耗，并易造成污水的酸化。（5）由于再生水中的溶解盐含量通常高于本地自然水中，因此，循环水中的废水中溶解盐含量也很高，一些天然气发电厂的废水中溶解盐含量超过4000mg/L。

1.3排污水回收再利用的技术方案论证

针对以城市中水为冷却水的循环水污水组分较以地下水为代表的污水组分更为复杂的特点，在选择技术路线时，应同时兼顾技术的成熟、可靠、经济等因素。

由于排水管网的高盐分含量，在排水管网中有必要进行脱盐处理。当前，海水淡化设备包括逆渗法、离子交换法、盐水蒸发法等。由于该装置的单位成本较高，故使用较少。尽管离子交换技术已经很成熟、很稳定，但是由于其再生过程中所需的酸、碱含量较高，而且操作成本较高，所以其应用也较少。反渗透技术是一种比较成熟的海水淡化技术，它以其稳定可靠，模块化设计，占地小，易于实现自动化等优点，在海水淡化领域得到了广泛的应用。

为了确保出水质量，确保系统的正常运行，必须对系统进行严格的前处理。在预处理过程中，结合当前的工程实践，采用了超滤法进行预处理。因为循环水的补给。由于使用的是城市再生水，因此其中残留的有机质以及在循环水中生长的微生物会对超滤运行产生很大的影响。因此，在将城市再生水用作循环冷却水补充水源的电厂，在其循环水的排污水处理工艺上，一定要将超滤的预处理和自身保护措施都考虑进去，例如：设置机械加速澄清池、多介质过滤器、超滤前置保安过滤器、超滤进水杀菌、超滤反洗、化学加强反洗及化学清洗等，来确保超滤的进水质量和使用效率。以生命为代价。通过对几个实例的分析，提出了一种比较先进、比较可靠、比较经济的施工方法。

1.4设计参数的选择

由于再生水浓缩后的废水成分复杂，极易形成结垢、堵塞，因此，对工艺参数的选取就显得尤为关键。

在预处理设施中，最好是选择“机械加速澄清池+多介质过滤器或高效纤维过滤器”，或单独使用“多介质过滤器或高效纤维过滤器”工艺，并与絮凝剂（如聚合铝或聚合铁）和杀菌剂（如次氯酸钠）进行组合处理。机械加速沉淀池的上升流速不超过0.60mm/s：多介质过滤器的操作流速宜不超过10m/h：高效纤维过滤器的操作流速不超过20m/h。

超滤系统的结构：①在超滤之前，必须安装防护滤网，最好选用自洁式滤网；②超滤薄膜最好选用具有较好使用性能的进口薄膜，薄膜材料最好选用PVDF（Polyvinylene）或PES(PES)；③一种加压型超滤膜，其膜通量不宜超过60升/（米）；④超滤膜的操作时间优选为28分钟，也就是30分钟一次的反洗，每次反洗需要2分钟的时间；⑤超过滤体系应有反向冲洗，以30分钟为一次冲洗周期为宜；⑥超过滤装置要设有强化后冲洗，冲洗次数为每日1-2次，冲洗时间为5-10分钟，冲洗时间为1-2次，冲洗时间为1-10分钟；⑦超过滤系统采用化学洗涤，洗涤时间为1-3个月，洗涤分为碱洗、碱洗和酸洗3个阶段。RO系统的结构：①RO膜的选择；反渗透膜通量不应超过20升/（米）；②按照RO的进口水质，设置酸性物质，阻垢剂，还原剂，非氧化杀菌剂（按要求设置）。③RO的化学清洁时间，应按照进口水质及RO的操作条件来设定，针对不同的污染，有针对性地实施，清洁时间不应超过3个月。

1.5循环水排污回用处理系统产水回用点的选择

循环水经过RO法处理后，出水的质量良好，达到了一类淡化海水的要求。若将其作为一种新的水源用于锅炉补充水脱盐，则可大大提高一次脱盐、混床的再生时间，减少酸碱消耗，为天然气发电厂创造较好的经济效益。当循环水污水回用处理系统产生的水达到了锅炉补加水脱盐的要求后，若仍有多余，则提出了将多余的水补充到循环水中，从而达到绕流脱盐的目的。

2.循环水排污回用处理系统产生的废水处理

循环水的排放通常为双膜工艺，其排放的污水为前处理系统的污泥或反洗水，超滤反洗水和反渗透浓水。预处理系统的排水和超滤的反洗水进入沉淀池，经过再处理后回收，或进入电厂工业污水的集中处理系统，反渗透浓水的处理方法有：在水质达到标准的条件下，将其作为过滤器的反洗水；在电厂使用水力进行冲灰时，可使用反渗透浓水和超滤预处理系统的排泥或反洗水来冲灰；在电厂使用干法除灰时，可对反渗透浓水进行二次浓缩，将二次浓缩后的浓水用于干灰加湿或煤场喷淋，若干灰加湿或煤场喷淋仍然不能使用，则在资金许可的情况下，可使用盐水蒸发器对二次浓缩后的浓水进行处理。

参考文献

将城市污水处理厂出水进行深度处理后，用作燃煤发电机组的循环冷却水，可取代天然水源，实现城镇中水的深度处理，是缓解燃煤发电企业面临的水资源紧缺问题的一条有效途径。以城镇中水为循环冷却水的天然气发电厂，其循环水排放的废水含盐量高，污染严重，应采用“预处理+双膜法（超滤+ RO）”的联合处理技术。

参考文献

[1]武东文, 刘政修. 城市再生水在燃煤热电厂循环冷却水系统中的应用[J]. 华北电力技术, 2009(4):4.

[2]赵素梅. 城市中水在电厂循环冷却水系统中的应用[J]. 热电技术, 2015(4):5.

[3]李献敏. 城市中水在燃气联合循环电厂循环冷却水系统的应用[J]. 江西电力, 2013, 37(5):4.

[4]李佳琦. 中水在电厂辅机循环冷却水系统中的应用[C]// 第四届火电行业化学(环保)专业技术交流会论文集. 全国电力技术市场协会, 2013.