市政污水再生水电厂回用技术探究

孔祥嵬

摘要：市政污水再生水回用于电厂是解决市政污水资源化利用和缺水问题的一种好途径。本文较详细地介绍了市政污水再生水深度处理的方法，对凝汽器的选材和运行管理，杀菌灭藻处理，以及循环水阻垢处理方案选择。还指出，循环水系统的防腐处理是确保市政污水再生水电厂回用的关键；碳钢管道在基建阶段采取防腐措施效果最好、成本最低；理想的防腐处理方案是具有牺牲阳极电化学保护和覆盖保护的复合防腐处理工艺。

关键词：电厂；市政污水再生水；电厂循环水；腐蚀；结垢

0 引言

近年来随着水资源短缺问题日益突出，市政污水再生水的回用已经成为北方地区新建电厂的普遍选择。市政污水再生水电厂回用技术，不但解决了市政污水资源化利用问题，同时对污水再生水取用的适当收费可降低地方政府的财政负担，有利于调动地方政府治理污水的积极性，促进市政污水的治理工作，因此是一项利国、利民、符合国家提倡的节约型社会和循环经济要求的技术。

市政污水再生水同自然水相比具有含盐量高、有机物含量高、腐蚀性强、结垢倾向大等特点，而循环水系统防腐防垢工作是电厂机组安全运行的重要环节，因而市政污水再生水在电厂的回用工艺的研究也应以此目标进行。

1市政污水再生水深度处理方法

市政污水再生水深度处理是电厂循环水防腐防垢的需要，再生水的深度处理可以降低水的浊度，同时具有杀菌、除去水中暂硬等作用。降浊和杀菌可以有效抑止黏泥在凝汽器管壁上形成，防止发生凝汽器不锈钢管材因缺氧导致的腐蚀问题和细菌繁殖孳生导致的腐蚀事故；水中暂硬的去除有利于防止发生凝汽器结垢事故。

市政污水再生水深度处理工艺主要是以除浊和除硬为目的的石灰混凝（或离子除盐）水处理系统。目前国内对这种系统工艺的综合设计主要有2种方案：膜生物处理+弱酸树脂处理；曝气生物处理+石灰混凝过滤处理。

膜生物处理+弱酸树脂处理的原理是利用超滤（微）膜的过滤作用除去水中的浊度和非溶解性有机物，同时利用膜上生化膜除去水中有機物，然后利用弱酸树脂交换处理除去水中的暂硬。膜生物处理工艺目前缺少长期应用的经验，同时对于超（微）滤膜的反洗和生物膜的成膜关系的运行控制还有待进一步研究。弱酸树脂处理是一种成熟工艺，但其缺点是运行成本较高，需要消耗大量的酸、碱。

曝气生物处理+石灰混凝过滤处理是一种成熟工艺。该工艺是一种成熟的生物处理工艺，其重点是选择合适的生物繁殖载体和合理的曝气量、曝气方式及污泥排放方式。石灰混凝过滤处理目前在市政污水再生水电厂回用中已经成功应用多年，如河北省邯郸热电厂已经成功运行近9年。

2市政污水再生水回用电厂凝汽器的选材和运行管理

试验表明，市政污水再生水与自然水相比，在含盐量基本相同的条件下，其水质的腐蚀性更强。以河北省邯郸热电厂为例，污水处理厂二级排放水的含盐量为657～884mg/L，滏阳河水含盐量为720～822 mg/L，2种水源的Cl-含量基本相同，在80～100 mg/L之间。试验研究表明，凝汽器选材导则适用于滏阳河水，而不适用于污水再生水，因为污水处理厂的二级排放水对HSn70-1A、HSn70-1B、HSn70-1AB、B30、B10皆有强烈的腐蚀性，即所有铜合金管材皆不适用于邯郸热电厂凝汽器。在经过电化学试验研究后，邯郸热电厂凝汽器最终选用了进口TP-317L不锈钢管材。

为了防止不锈钢管材在运行中发生腐蚀，运行中须注意以下事项：①保持不锈钢表明清洁，因为黏泥附着和表面结垢不利于不锈钢表面氧化膜的生成，而且黏泥附着的不锈钢表面有利于细菌的繁殖，将会加速不锈钢点蚀的发生。②保证循环水的运行流速，杜绝电厂在机组低负荷运行状态下停用部分循环水水泵的运行工况，因为低流速运行有利于黏泥的形成。③电厂凝汽器清洗胶球系统必须能够正常投用，保证凝汽器胶球清洗系统的投用时间和投球回收率。

3杀菌灭藻处理在市政污水再生水回用电厂的重要性

市政污水再生水具有高有机物含量和高细菌含量的特点，这种水质对于电厂循环水系统黏泥的形成和藻类物质的爆发性繁殖提供了条件，当黏泥在凝汽器管内沉积时不但会导致循环水局部浓缩发生结垢问题，同时黏泥下细菌的繁殖将会导致点蚀事故的发生。

细菌繁殖过程的另一个危害是产生的黏泥阻碍了不锈钢表面与水中氧气的接触，使不锈钢表面由于缺氧而降低耐蚀性。藻类对循环水的危害是导致系统发生堵塞问题。

试验表明，氧化性杀菌剂和非氧化性杀菌剂的联合杀菌工艺可以有效地抑止再生水回用电厂循环水系统的细菌繁殖和藻类生长。采用该工艺一方面解决了单一使用一种杀菌剂使细菌产生抗药性的危险，另一方面价格低廉的氧化性杀菌剂的连续投加与价格昂贵的非氧化性杀菌剂间歇投加可有效地降低电厂的杀菌加药成本。在氧化性杀菌剂中，ClO2具有良好的杀菌灭藻效果。

4市政污水再生水回用电厂循环水阻垢处理

以市政污水再生水做循环水补充水的电厂，循环水的阻垢工艺是比较容易实现的，这是因为经过石灰混凝过滤（或弱酸树脂处理）的再生水碳酸盐硬度大幅度下降，水质的结垢倾向降低。经过深度处理的再生水加入通过试验选择的复合有机缓蚀阻垢剂，可有效地防止发生凝汽器结垢问题。

循环水阻垢工艺的选择应在再生水深度处理工艺确定后进行。试验用水应是经过深度处理工艺处理后的水。试验用水使用前还需按杀菌灭藻工艺进行杀菌处理，处理工艺应通过动态模拟试验验证后方可使用。在循环水阻垢模拟试验中应同时进行凝汽器管材、碳钢管材、水泥构件的挂片腐蚀试验。

5 循环水系统防腐处理是确保市政污水再生水回用成功的关键

对于碳钢部件，不论再生水深度处理采取何种工艺，循环水的腐蚀性都是无法缓解的，循环水系统的运行工艺决定了采取加铁缓蚀剂抑止腐蚀的不可行性，因此采取合适的碳钢管道防腐工艺是再生水回用电厂的重要环节。实践表明，碳钢管道在基建阶段采取防腐措施成本最低，效果最好，施工最安全，因为此阶段碳钢表面喷砂除锈最容易。鉴于市政污水再生水具有较强的腐蚀性和含盐量间于淡水与苦咸水范围之间的实际，所以循环水碳钢管道采取牺牲阳极的电化学保护或外加电源的电化学保护都不是最理想的防腐方案。理想的防腐方案是通过试验选择工艺简单、防腐时间长、同时具有牺牲阳极电化学保护和覆盖保护的复合防腐处理工艺。实践表明这一工艺是可以实现的。

凉水塔进行防腐处理的目的是防止再生水中SO42-对水泥构件的侵蚀。因为一些地区的市政污水再生水中SO42-含量很高，再生水经过浓缩后SO42-含量会更高，因而高SO42-会对水泥构件造成侵蚀和膨胀剥落危害。

7结束语

市政污水再生水电厂循环水回用应作为一个系统工程加以全面考虑，虽然循环水处理的目的主要是防腐、防垢，但市政污水再生水经过深度处理后，其防垢工作比较容易实现，因此它在电厂能否成功应用的重点在于循环水系统的防腐。循环水系统材料的腐蚀涉及材料特性、温度、细菌、pH值、材料表面状态、水质、水流状态等诸多因素，因而在制定再生水深度处理工艺、杀菌工艺、凝汽器选材和运行管理、循环水阻垢工艺时，研究的重点也是防腐蚀问题。循环水系统腐蚀的危害不仅表现在对凝汽器管材、循环水碳钢管道和凉水塔水泥构件的直接破坏上，同时凝汽器腐蚀泄漏后，高含盐量和高有机物含量的循环水进入锅炉后还可能导致炉水的pH值在短时间内急剧下降，导致发生锅炉大面积腐蚀爆管的恶性事故。