生化处理技术提高火电厂循环水浓缩倍率应用研究

贾勇

（大唐鸡西第二热电有限公司，黑龙江 鸡西 158150）

某热电有限公司的两台30 万千瓦燃煤供热湿冷机组，工业循环水为重要用水系统，原设计工业循环水采用传统化学法处理，循环水浓缩倍率只能控制在3.0 ～4.0 运行，每年需要外排约92 万吨废水，还经常导致凝汽器换热管内结硬垢,严重影响机组换热效率，为解决以上问题，决定采用循环水生化处理技术解决上述问题，并进行应用型研究，最终实现了工业循环水超高浓缩倍率15 ～18 倍安全稳定运行，并达到了废水零排、煤耗降低、节水及污染物减排的环境和经济目标。

1 工业循环水生化处理技术介绍

1.1 工业循环水生化法处理概念

主要是利用经过筛选、培养、驯化的有益微生物菌群和相适应的营养调节剂对敞开式循环冷却水进行微生物化学处理，让微生物的生命代谢活动来保障循环水在超高浓缩倍率下处于稳定状态，并采用互联网实时获取现场装置监测数据精准调控，从而实现换热设备及系统的阻垢、缓蚀、防止藻类滋生黏泥等循环水处理目标。

1.2 工业循环水生化法处理主要技术工艺

主要是依据敞开式循环冷却水及其补充水的水质进行动态模拟试验分析，初步筛选合适的循环水生化处理方案，确认相对应的复合微生物制剂和微生物营养剂及投加频次与方式。微生物制剂是采用经发酵工艺制成的复合微生物菌群，微生物营养调节剂主要是由主要是由多种糖类、蛋白质、维生素和多种微量元素等复合生物营养物质，让循环冷却水自行构建一个微生物动态循环生态系统，并代谢出具有一定量天然阻垢和缓蚀的生物化学物质，并以此稳定和控制循环冷却水的水质, 投加频次与方式就是具体依据生化处理的水质变化、天气变化、热负荷变化等各种变化因素，调整生物制剂和相应营养剂的投加种类和数量及频次，从而避免及减缓换热器内金属管内部的水侧结垢与腐蚀及有害生物黏泥滋生，保障热交换过程安全、稳定、经济、高效运行。

1.3 火电厂工业循环水生化法处理主要技术特点

1.3.1 生态性

对于循环水系统来说，就是一个人为构建的生态循环系统，生化处理就是利用有益菌群和循环水中有害的微生物菌群进行生态关系影响，实现物质和能量的转移和转化，并影响或改变周围循环水系统生态平衡环境，从而实现有利于工业循环水稳定平衡控制的良好状态。

1.3.2 复杂性和针对性

通过多次探索试验，发现对于不同水质在微生物菌群和营养调节剂的筛选和投加方式有很大区别，并且在调整过程中，不像传统物理化学方法迅速变化，而是缓慢渐近式变化，不断变换，因此，针对不同的补水源和工艺情况，要专门进行工业现场应用研究。

1.3.3 高效性

采用此法可大幅度提高循环水钙离子及硬度的容忍上限，一般情况可将循环水浓缩倍率由3 ～5 倍提高至10.0～20 倍超高倍率状态运行，实现大比例节约循环水的补充水，同时减少对应循环水排水，可节约大量水费成本和补充水资源。

2 鸡西二热电工业循环水生化处理技术应用研究情况

2.1 应用研究实施过程

鸡西二热电公司于2019 年5 月25 日开始正式实施循环水生化处理，具体过程如下：

（1）实时监测装置安装：在两台运机组机零米凝汽器附近，安装循环水生化处理监控装置，将凝汽器人工取样水管连接至此设备，并在监控装置内部加挂同凝汽器换热管相同材质的标准316L 不锈钢试片，将监控装置调试投运。

（2）循环水生化处理材料投加：在循环水生化处理开始前三天，停止向循环水中投加各种杀菌剂，并将循环水复合微生物制剂配制好，并运送至两机循环水塔生产现场，分别直接投入运行机组循环水塔盆中，并观察循环水实时监测的pH 指标变化趋势，在应用研究期间每天根据监测指标变化趋势安排投加循环水复合微生物制剂。

2.2 循环水生化处理控制标准

循环水生化处理，主要技术监测、控制、验收标准如下：

2.2.1 运行控制标准

pH:7.0 ～8.3；氯离子：≤600mg/L；电导率：≤4500µs/cm；浓缩倍率：15 ～18 倍。

2.2.2 监督标准

(1)日常监督

监督对象：循环水；监督项目：pH、电导率；监督周期：每天一次。监督方法：实测或抄表。

（2）水质查定

查定对象：循环水补水、循环水；查定周期：每周一次；检测办法：取样测试。查定项目：pH、电导率、Ca2+、Mg2+、JD、Cl-、、总Fe、、全硅。

（3）特殊检测

水质全分析监测：查定对象：循环水补水、循环水； 查定周期：每三个月1 次；检测办法：取样测试；

监测金属试片监测：监测对象：循环水监测装置内金属试片；查定周期：持续加挂；检测办法：肉眼日常观察，研究结束后称重测试。

2.3 循环水生化处理应用研究分析

鸡西二热电公司循环水生化处理工业应用三个月后相关数据分析如下：

2.3.1 运行主要控制指标分析

（1）水质分析

循环水主要水质指标：pH：7.92；电导率：4150μs/cm；ZD：75.4 NTU；色度：70 号；Cl-：262.5；JD：1.92mmol/L；Ca2+：495.6mg/L；Mg2+：83.6mg/L；：0.02mg/L；PO4：1.1mg/L；∑Fe：1.58mg/L；异养菌数量：28000CFU/mL；浓缩倍率(以Cl-计)：17.8 倍；

（2）循环水pH、电导率（DD）分析

循环水生化处理后pH 在7.2 ～8.2 波动，调控相对稳定，充分保障不发生碳酸盐结垢风险，投加微生物制控制有效。电导率表明循环水含盐量逐渐上升，浓缩倍率逐步提高，稳定在一定值范围内，两机电导率最高值4300µS/cm，均小于4500µS/cm 控制标准。

（3）循环水氯离子及浓缩倍率分析

循环水生化处理前情况：补充水氯离子为7 ～9mg/L，生化处理前循环水中氯离子为30 ～40mg/L,循环水浓缩倍率为3.5 ～4.5 倍。循环水生化处理后情况：生化处理后循环水中氯离子为240 ～270mg/L,循环水浓缩倍率为15 ～18 倍。

（4）循环水生化处理效果分析

金属腐蚀控制情况：根据实施期间悬挂的金属试片(316L 材质)表明，试片表面无点腐蚀情况，经过处理后称重，平均腐蚀速率为0.0001mm/a，优于国家标准规定不大于0.005mm/a 的要求。监测循环水中总铁含量为1.4 ～1.7 mg/L，小于国标不大于2mg/L 要求。

黏泥藻类控制情况：在项目实施期间观察循环水塔盆边缘及水塔内部支柱表面，没有发现有大量绿藻滋生，取循环水样监测水中异养菌在2.8 ～3.5×104CFU/mL 之间，小于控制标准5×104CFU/mL 要求（国标要求不大于10×104CFU/mL），符合控制标准要求。

凝汽器端差情况：在项目实施期间，调取机组生产统计数据，两机组的端差同比具有明显提升，由5 ～8℃下降至3 ～4℃，平均降低端差约2.31℃，估算1＃机可降低煤耗1.04g/kW·h，2＃机降低煤耗1.85g/kW·h，同比年度可少消耗2500 吨标煤，降低成本约135 万元/年，具有明显的节能降耗效益。

凝汽器现场检查情况：在项目研究结束后，对机组凝汽器进行实地检查，没有发现换热管内原有硬垢加厚，原有硬垢厚度有一定程度减薄，减少约0.2 ～0.3mm 垢厚，原有部分垢薄区域，可见换热管内壁金属表面，表明循环水生化处理对原有垢物有一定溶解消除作用，随着持续循环水生化处理持续运行，将可逐渐消除原有管壁垢物。

优化全厂水平衡直接实现废水零排：由于将浓缩倍率提至15 ～18 倍运行，原有厂内生产生活废水直接回用至循环水，真正实现了企业废水零排。

3 结语

通过鸡西二热电公司对循环水生化处理技术的应用研究表明，采用循环水生化处理技术，实现了循环水超高浓缩倍率15 ～18 倍安全稳定运行，每年为公司节省费用约￥89 万元、减少企业用水约92 万吨、减少企业外排水约92 万吨，企业废水零排放；解决了机组凝汽器长期结垢问题，降低机组发电煤耗1 ～2g/kW·h、节省用标煤约2500 吨/年、减排二氧化碳约6550 吨/年、减排二氧化硫和氮氧化物约20 吨；节省公司零排改造投资约2000 万元。循环水生化处理技术真正实现了节能降耗、减排增效，创造了良好的经济效益与环境效益，切实践行了我国新发展理念，为建设生态文明社会做出了突出贡献。