某H级燃机电厂再生水深度处理系统方案设计

肖建群

（中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司，广州510663）

再生水是指污水经适当再生工艺处理后，达到一定的水质标准，满足某种使用功能要求，可以进行有益使用的水。再生水深度处理是指进一步去除再生水中杂质的净化处理过程。进入再生水深度处理系统的再生水水质至少应达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）中的二级标准或《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）中的一级标准。

北方缺水地区电厂已普遍利用再生水作为工业用水水源，为充分贯彻国家水资源开发利用方针，体现水资源重复利用的节水政策，提高水的利用率，减少废水排放对环境的影响，越来越多广东等南方地区电厂的工业用水水源也将陆续采用再生水。

广东某H 级燃气-蒸汽联合循环发电项目，其工业用水（包括锅炉补给水处理系统及循环冷却用水等）水源采用附近市政污水处理厂的再生水，其中冷却用水主要是敞开式循环冷却水系统补充水。本文以该电厂为例，通过分析污水处理厂处理工艺、再生水出水水质指标，以及电厂工业用水水质要求，设计出最适合的再生水深度处理系统方案，也为将来类似水源电厂再生水深度处理系统设计提供可借鉴的方案。

1 污水处理厂简况

从电厂水资源论证报告书可知，该污水处理厂主要处理市政生活污水。污水厂总设计规模为40万m/d，分三期建设，一期工程规模为10 万m/d，二期工程规模为10 万m/d，三期工程规模为20 万m/d。一期工程已于2009 年9 月建成投产，二期工程正在建设中。该电厂工业用水水源采用污水处理厂一期工程处理后的再生水。

已建成的一期工程设计处理规模为10 万m/d，采用改良A2/O 工艺（厌氧-缺氧-好氧法+生物脱氮除磷工艺），工艺流程为：污水经市政管网收集并输送至厂内粗格栅及进水泵池，粗格栅过滤后经进水泵提升至细格栅，后经细格栅去除固体垃圾后流入旋流曝气沉砂池，经沉砂池去除固体颗粒物后进入生化系统，生化池由选择池、厌氧池、缺氧池和好氧池组成，污水经生化池处理和沉淀池沉淀后，再经紫外消毒渠消毒。工艺流程图如图1所示。

图1 再生水处理工艺流程图Fig.1 Process flow chart of reclaimed water treatment

污水处理厂一期工程处理后的再生水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）中的一级B 标准及广东省地方标准《水污染物排放标准》（DB 44/26—2001）中的第二时段一级标准，该广东省地方标准水质指标严于《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）中的一级标准。

从取得的近年逐月共12 份再生水水质全分析资料可知，该污水处理厂处理后的再生水主要水质指标如下：

悬浮物：≤20 mg/L。

BOD：≤20 mg/L。

COD：≤30 mg/L。

氨氮：≤5 mg/L。

总磷：≤1 mg/L。

二氧化硅（SiO）：≤12 mg/L。

碳酸盐硬度（以CaCO计）：≤66 mg/L。

总硬度（以CaCO计）：≤117 mg/L。

2 再生水深度处理的必要性

再生水不需进行深度处理直接用于敞开式循环冷却水系统补充水和锅炉补给水水源时，其基本控制项目及指标限值应同时满足《城市污水再生利用工业用水水质》（GB/T 19923—2005）和《工业循环冷却水处理设计规范》（GB/T 50050—2017）中的相关规定，具体水质指标见表 1。

根据该污水处理厂再生水主要水质指标和表1中再生水直接用于工业用水水质指标对比可知，污水处理厂再生水悬浮物和BOD超标，不能直接作为敞开式循环冷却水系统补充水和锅炉补给水水源，为保证机组安全、可靠运行，电厂内应设置再生水深度处理系统。

表1 再生水直接用于工业用水水质指标Tab.1 Water quality indicators of reclaimed water directly used for industrial water

3 再生水深度处理系统选择

3.1 再生水深度处理典型方案

设置再生水深度处理系统的主要目的是：

1）进一步去除残余的悬浮物和胶体。

2）进一步去除污水处理厂处理后残留的溶解性有机物。

3）去除无机盐类（如氮、磷、重金属等）及微生物难以降解的有机物。

4）去除色素。

据调查，广东地区的市政污水处理厂再生水一般会经过二级生化处理，因此，再生水深度处理系统的典型方案主要有以下三种：

a）过滤加消毒处理（方案一）

污水处理厂二级处理后的市政污水如回用于水质要求不太高的工业企业，一般只需经过简单过滤及消毒，去除残余的悬浮物及细菌即可。消毒的目的是防止回用水系统中滋生微生物黏膜或藻类。

b）混凝澄清加过滤处理（方案二）

混凝澄清加过滤处理是较多用于电厂再生水深度处理系统的工艺方案，一般采用“接触絮凝斜板沉淀池+过滤池”处理。“接触絮凝斜板沉淀池+过滤池”处理适合用于处理水质相对较好的再生水。

c）石灰混凝澄清加过滤处理（方案三）

石灰混凝澄清加过滤处理也是常用于电厂再生水深度处理的工艺方案，主要用于处理含钙、镁、碳酸盐硬度、硅、氮、磷量等碳酸盐硬度和有机物高的再生水。对于碳酸盐硬度（以CaCO计）低于100 mg/L 的再生水水源，不宜采用石灰混凝澄清处理工艺。

3.2 再生水深度处理方案选择

上述三种典型的再生水深度处理工艺方案中：

过滤加消毒处理（方案一）工艺系统简单、投资省，但要求污水处理厂出水悬浮物和有机物含量低。方案一主要用于对水质要求不太高的工业企业，该电厂如仅采用过滤加消毒处理，不能满足工业用水水质指标要求。

“接触絮凝斜板沉淀池+过滤池”（方案二）主要处理再生水中的悬浮物和有机物，系统流程简单，占地小，省去了加酸、加石灰装置，运行费用低。

石灰混凝澄清加过滤处理（方案三）主要处理再生水中的碳酸盐硬度和氮、磷等有机物，系统流程相对复杂，占地大，运行费用相对较高，除了需配置混凝剂、助凝剂、次氯酸钠等加药设备外，还需配置加酸、加石灰装置，会使运行环境变差，增加以后运行人员的劳动强度。

该电厂采用的污水处理厂再生水出水水质较好，碳酸盐硬度、硅和氮、磷等有机物含量均不高，仅悬浮物和BOD未满足电厂工业用水的水质指标要求。

综上所述，该电厂再生水深度处理系统最适合的方案是采用“接触絮凝斜板沉淀池+过滤池”方案，并配置相应的加药设备。该方案系统流程简单，占地小，投资和运行费用低，且能保证系统安全、可靠运行。

4 再生水深度处理系统方案设计

4.1 方案说明

接触絮凝斜板沉淀池是在斜板沉淀池构筑物中设置整流段，在斜板区和整流段内形成絮体粒子动态悬浮絮凝区，利用接触絮凝和沉淀原理去除水中固体颗粒。斜板采用乙丙共聚（聚丙稀与聚乙烯按适当比例合成），表面光滑利于排泥，有利于提高上升流速和表面负荷，沉淀效果良好，沉淀后水中悬浮物目标值可保证小于10 mg/L，期望值可小于3 mg/L。

原水在进入接触絮凝斜板沉淀池处理前，先连续投加混凝剂、助凝剂（需选择对后续锅炉补给水处理系统反渗透膜运行无影响的产品），间断投加次氯酸钠杀菌剂，保证沉淀池处理后出水悬浮物小于10 mg/L。

沉淀池出水一部分自流至循环冷却水前池，作为循环冷却水系统补充水；一部分进入过滤池进行过滤，过滤池出水直接进入化学水水池，作为锅炉补给水处理系统水源。过滤池出水中悬浮物目标值可保证小于5 NTU，期望值可小于2 NTU。

接触絮凝斜板沉淀池排泥送入污泥浓缩池，然后再通过污泥输送泵送至污泥脱水机间脱水，泥饼外运处理。过滤池反洗排水经中间水池回收后，送至沉淀池入口，与再生水混合后一起处理后回用，减少了再生水取水量。

4.2 主要处理构筑物及设备

4.2.1 接触絮凝斜板沉淀池

根据该电厂全厂水量平衡计算，需沉淀池处理的水量为2 030 m/h。设置4 座处理水量为610 m/h的接触絮凝斜板沉淀池，每座沉淀池考虑一定的处理裕量，不设备用。斜板沉淀池采用重力排泥，进水管道上安装流量计，出水管上安装浊度计，系统运行时，斜板沉淀池之间也能根据需水量大小进行相互切换或互为备用。

接触絮凝斜板沉淀池采用钢筋混凝土结构，地上式布置，包括完整的絮凝设备、斜板、管道、水槽等，其运行流程示意如图2所示。

图2 接触絮凝斜板沉淀池流程示意图Fig.2 Schematic diagram of contact flocculation inclined plate sedimentation tank

4.2.2 过滤池

需过滤池处理的水量为1 050 m/h，设置4座处理能力为350 m/h 的过滤池，3 用1 备，当有1 台检修时，其余过滤池应保证正常供水。过滤池可自动控制反冲洗周期、反冲洗历时，反冲洗方式为气水反冲洗，气源为专用罗茨风机来气，水源采用经过滤后的清水。过滤池采用混凝土结构，地上式布置。

4.2.3 储药及加药设备

设置1 套次氯酸钠贮存罐、溶液箱和加药计量泵，1 套混凝剂贮存罐、溶液箱和加药计量泵，助凝剂（脱水剂）制备装置、助凝剂计量泵和脱水剂计量泵。

4.2.4 污泥浓缩池

设置1 座污泥浓缩池，采用钢筋混凝土结构，半地下式布置。污泥浓缩池采用机械刮泥方式排泥，配套刮泥机，其沉泥用泵输送至污泥脱水机间脱水，泥饼外运处理。

4.2.5 中间水池

设置1 座中间水池，收集过滤池反洗排水，经泵提升与再生水混合后重新进入絮凝沉淀池处理。中间水池采用钢筋混凝土结构，地下式布置。

4.3 辅助系统及设备

4.3.1 罗茨风机

设置2 台罗茨风机，一用一备，供过滤池反洗用。

4.3.2 压缩空气系统

系统气动阀门气源采用无油干燥压缩空气，由全厂空压机站的仪用压缩空气系统供给。设置1 台仪用压缩空气贮存罐。

4.4 主要检测表计

在接触絮凝斜板沉淀池进水管及出水管上安装流量计量装置，进行数据统计，在沉淀池和过滤池出口设有浊度仪，在各水泵、加药计量泵和罗茨风机出口设置压力表，在过滤池、污泥浓缩池、中间水池、各药品贮存罐和溶液箱上设置液位计，便于对各主要工艺系统进行监督管理，为电厂水务管理创造条件。

4.5 主要设备规范

再生水深度处理系统主要设备规范见表2。

表2 主要设备规范表Tab.2 Main equipments specifications

4.6 设备布置

再生水深度处理系统设备与锅炉补给水处理系统、工业废水处理系统等集中布置在电厂水务中心，各系统可共用次氯酸钠和混凝剂贮存罐及溶液箱、助凝剂（脱水剂）制备装置、污泥浓缩池、脱水机和仪用压缩空气贮存罐等，减少电厂投资和运行费用，有利用运行维护管理。

接触絮凝斜板沉淀池、过滤池、中间水池和污泥浓缩池室外布置，脱水机布置在污泥脱水机间，罗茨风机和过滤池反洗水泵分别布置在风机间和水泵间，药品贮存罐、溶液箱和加药计量泵布置在加药间。

5 结 论

综上所述，再生水深度处理系统方案设计前应取得市政污水处理厂再生水近年逐月共12 份水质全分析资料。通过分析污水处理厂处理工艺、再生水出水水质指标，以及电厂工业用水水质要求，设计出最适合的再生水深度处理系统方案。

本文列举的广东某2×9H 级燃气蒸汽联合循环机组电厂，再生水水质在广东等南方地区具有一定的代表性，采用的“接触絮凝斜板沉淀池＋过滤池”方案，系统流程简单，占地小，投资和运行费用低，且能保证系统安全、可靠运行，可为将来类似水源电厂再生水深度处理系统设计提供可借鉴的方案。