城市污水处理厂二级处理排水经石灰处理后用于火力发电厂的个例分析总结

魏 桓

中国电力工程顾问集团公司，北京 100011

1 概述

1.1 石灰处理系统的应用背景

随着我国经济的高速发展，水资源的缺乏越来越成为制约大型火电厂发展的重要因素，城市污水处理厂排水的回收利用成为火电厂水处理的重要课题。

在火力发电厂的运行中，耗水最多的是循环冷却水系统，其耗量约占全厂总耗水量的60～80%。为了节约新鲜水的使用，必须考虑充分利用城市污水。

城市污水处理厂二级处理排水的回用有多种方案，其中石灰处理方案较为节水。笔者为了进一步推广该系统，对北京高碑店电厂进行了调研，通过对石灰处理特点的分析，提出一些能促进该技术稳定合理应用的观点，供同行参考。

1.2 石灰处理方法及特点

循环水补充水处理石灰处理法是将熟石灰乳加入水中与水中的碳酸盐硬度发生反应，生成CaCO3和Mg(OH)2沉淀，降低了水中的硬度和碱度，同时，利用石灰的碱性调节功能，辅助加絮凝剂、加氯、加缓蚀剂等手段，以达到防腐防垢的目的。

石灰处理的主要作用是：降低残余的悬浮物和胶体的含量；降低二级生化处理后残留的有机物含量；去除大部分的无机盐类（如氮、磷、重金属等）及微生物难以降解的有机物；去除色素；杀灭细菌及病毒等。

由于城市污水处理厂的二级生物处理主要功能只是去除污水中的部分有机物、微生物和悬浮物，其缺点是对污水中的硬度、碱度、细菌和重金属均无法去除。此外，城市污水处理厂二级处理控制的生化指标只是满足排放标准，尚不能满足火力发电厂工业用水，主要是循环冷却水的要求。因此，电厂使用城市污水处理厂二级处理后的污水还必须进行进一步深度处理。

石灰处理系统环境污染小，且不向水中投加大量的可溶性盐量，中间产生的废水都可以回到处理系统前端作为原水，除去污泥带走的水分，没有向外排放废水，废弃物为固体，便于处置，不污染自然水体。经石灰凝聚澄清、加上其碱度的调整，能除去其中的大部分有机物，硅化物，铁等杂质。

2 案例

2.1 北京高碑店热电厂利用城市污水处理厂二级处理排水的

华能高碑店热电厂是以热定电、热电联产的火力发电厂。工程新建四台俄制汽轮发电机组。1999年6月，4台机组全部投产，1999年7月正式供热。

1、2号机组凝汽器冷却水量：13500m3/h；铜管牌号：МНЖМц30-1-1。

3、4号机组凝汽器冷却水量：27000m3/h；铜管牌号：МНЖМц30-1-1。

1995年，承担首都重要供热任务的华能北京热电厂一期工程面临水源选择的问题，当时电厂有潮白河水和高碑店污水处理厂二级污水2个水源。但因河水水量不能满足电厂用水量的要求，因此，电厂循环水补充水只能利用一墙之隔的高碑店污水处理厂二级处理后的排水。

2.2 石灰处理系统的流程

根据对水源的分析，高碑店污水处理厂来水组成中工业废水比例高，其中碱度较高、需要处理的水量较大等，经有关单位考察和现场试验，最终确定石灰凝聚澄清过滤处理作为该厂的污水深度处理主体工艺。该工艺具有水质适用范围广，可去除磷及部分钙、镁、硅、氟，可去除某些重金属、降低细菌及病毒及悬浮态无机物和有机物等优点。

石灰处理系统工艺流程如下：

运行控制参数是：

熟石灰 250～350mg/l，聚合硫酸铁70～75mg/l，浓硫酸50～70mg/l，液氯 3.0～3.5mg/l，单台澄清池出力 800～1200t/h。

循环冷却水处理系统：连续加氧化性杀菌灭藻剂，维持余氯含量0.2～0.5mg/l，不定期加非氧化性杀菌灭藻剂100～150mg/l，缓蚀阻垢剂 2～4 mg/l。

3 主要问题总结

3.1 石灰处理后导致循环冷却水系统的铜腐蚀问题及解决办法

1）循环水中铜含量高的问题

系统从投运以来一直到2002年10月，各种水质指标均能满足循环水的水质要求，循环水中铜离子的含量也较低，但从2002年10月以后，循环冷却水的pH逐渐趋于7.0而不再上升到7.5，铜离子的含量也逐渐从30μg/L上升到150μg/L，这个现象一直持续到2003年6月。

2）原因分析

经过详细分析，造成这种现象的原因是循环水中的氨氮含量由2001年的1.29mg/L上升到2002年10月以后的25mg/L，造成循环水中氨氮含量上升的主要原因是：

污水处理厂的来水中氨氮含量，因生化处理原因，从2001年的不到5mg/L增加到了40mg/L，由于氨氮含量的升高，使得加氯杀菌的效果减弱，参与硝化过程的菌藻含量增加，消耗的碱度增加，循环水pH下降，同时，氨氮含量升高本身就加速了铜材的腐蚀，这几个因素造成了循环水中的铜离子含量很高。

3）解决办法

为了控制循环水系统的腐蚀，该厂采用了以下处理方法：

加入非氧化性杀菌剂。在循环水中冲击性加入100～150mg/L 的非氧化性杀菌剂，循环水中的细菌总数可由杀菌前的105个/ ml下降到100个/ ml 以下，但一周后恢复到杀菌前的水平，循环水的pH由加药前的7.0～7.3上升到了7.5～7.8，铜离子含量也由150μg/L下降到了100μg/L， 2004年尽管浓缩倍率已到设计的2.5倍甚至接近3.0倍，铜离子含量仍然维持在50μg/L以下，平均为39.04μg/L。

考虑到污水水质恶化，在二级污水中掺入向阳闸水，掺入比例为2：2～3：1，循环水的pH可维持在7.5以上，铜离子含量可下降到70～100μg/L，掺入比例提高，可明显降低循环水中的铜离子含量。

除了在水稳剂中复配一定量的BTA铜缓蚀剂外，还复配了较多西安热工研究院研制的200号专用铜缓蚀剂，使铜管的腐蚀速率有显著降低，对延长铜管的使用寿命起到了良好的作用。

辅助的措施是采用冷却塔清淤，可以减少循环水中的悬浮物，从而减少带入凝汽器的粘泥量，降低腐蚀速度。

3.2 水质的控制要求

通过华能北京高碑店热电厂的实际运行，建议使用城市污水处理厂排水作为火电厂循环冷却系统的补充水应达到如下标准：SS＜10 mg/L；BOD5＜5 mg/L；CODCr＜30 mg/L；NH3-N＜1 mg/L；细菌总数＜1000个/ml。

3.3 石灰处理系统前后需要通过加氯控制粘泥的生成

通过现场工业实验表明，通过对补充水即系统前端加氯，可以使水中的细菌总数降低到零，BOD5也降低至接近于零。如果能配合循环水的连续加氯处理，定期再添加筛选出的非氧化性杀菌剂TS807，可以使冷却水系统的微生物得到较好的控制。

如果能使胶球清扫装置正常运行，并增设旁滤过滤装置，粘泥问题可以得到很好的控制。

3.4 控制碱度和浓缩倍率从而使系统结垢得到有效控制

循环水补充水采用石灰凝聚处理，辅助加酸处理。使出水酚酞碱度降低至零，并添加一定量的水稳剂，在循环水浓缩倍率小于3的情况下，实践证明可以有效防止凝汽器结垢。

[1]曾德勇.二级排水经深度处理回用作循环冷却水.中国给水排水,2005(7).

[2]张国斌.火力发电厂中水回用技术与应用.中国给水排水,2001(3).