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摘要：本文针对我国水资源现状，介绍了深处理后的中水在火电厂循环水系统的工艺及存在的问题，提出了解决问题的方法。指出了中水将是未来火电厂循环水的一个主要来源。
关键词：中水 深处理 循环水
水是地球生命赖以生存的宝贵资源，没有水生命就不存在。随着地球人口的增长和世界工业的进一步发展，水资源的短缺和水污染越来越被广大民众关注。我国属于世界上最缺水的国家之一，人均占有水量仅为世界人均量的1/4，淡水资源不足严重制约着我们的发展，因此珍惜水资源，节约用水，充分利用各种水就显得更加重要。
作为工农业基础的是电力，而电力的基础在发电，目前，我国发电量的78%来源于火力发电，而火力发电缺是耗水大户，水冷机组的火电厂消耗水量最大的地方在于用于冷却的火电厂循环水。目前，随着我国城市化速度的加快以及人民生活水平的提高，城市工业废水及生活污水的排放量也逐年增加，处理不好，造成很大的污染，也造成很大的浪费。为了缓解水资源短缺问题，同时为了减少污染，将处理过的工业、城镇污水开发成为一种新的水源，使其循环再利用，即可满足工农业发展的需要，节省宝贵的水源，又能减少污染，保护环境，维护环境的生态平衡，促进经济科学和可持续的发展。
概述
城市中水，是指城市污水经处理后，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。早在20世纪30 年代，美国就开始将城市污水处理后用于工业冷却水，日本、法国、南非和以色列等国家的中水用于冷却水发展应用也比较普遍。目前，我国城市污水回收处理后再应用虽然起步较晚，但近期发展也比较快，将处理后的污水应用于火电厂循环水在国内很多机组得到实际应用，从运行的效果来看，城市污水通过深度处理工艺完全可以满足电厂循环冷却水的要求。
一般情况下，采用水冷的火电机组节水思路主要是减少新鲜水的取水量、尽量降低循环水的排水量甚至不排。利用城市中水作为水源，再经过深度处理作为循环水的补充，降低循环水的含盐量并提高循环水的浓缩倍率、将厂内排污水处理后重复利用。其中，以城市中水作为水源用于水冷机组的火电厂循环冷却水系统，节水效果显著。同时，从长远发展来看，随着我国城镇化的发展，各级城镇均会建立集中的污水处理站，这就为火电厂的生产运行提供了用水的保证。但城市中水相比新鲜水中污染物的种类及数量均比较大，有悬浮物、有机物、氨氮类、硫酸盐、微生物和化学溶剂等物质，根据污水再生利用工程设计规范GB 50335-2002中再生水用作冷却水的水质指标要求，污水厂出水中的CODcr 、BOD5 、氨氮、铁、粪大肠菌、硬度、碱度等指标均不能满足电厂用水的要求，因此，经污水厂处理后的排放水还需要进一步的深度处理，以满足电厂循环冷却用水水质的要求。
工艺简介
河南某城市人口数量为70万，是河南省开展污水综合处理及利用工作较早的城市，市污水处理厂项目总体建设规模按16万t/d 规划，目前有城市污水处理厂二座。第二污水处理厂位于电厂西南方向，距电厂8.6公里，于2004年建成并投入运行。设计污水处理能力为80000m3/d。目前实际处理能力为40000m3/d。污水厂处理工艺流程：生活污水经过粗格栅--提升泵--细格栅--沉砂池--配水井--初沉池--厌氧塘--悬浮链曝气池--二沉池--稳定塘出水--提升泵（石灰PAC）--混合配水池--机械搅--拌澄清池（硫酸CLO2） ---接触池--提升泵（CLO2）--无阀滤池---清水池。处理后排放水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002） 中基本控制项目的常规污染物一级标准中的A 级标准，经中水提升泵站升压后，供到该城市附近电厂（ 2×300 MW 机组） 的城市中水深度处理站进行混凝沉淀、软化、杀菌等处理。
通过分析，火电厂需要的水质比污水处理厂的出水水质标准高很多，污水处理厂的出水中还需除掉含有的悬浮物、有机物、胶体、氨氮及碳酸盐等物质，悬浮物及大分子有机物可以通过超滤系统去除，但溶解性有机物和氨氮在超滤中不能去除，还不能满足循环水的要求。
根据电厂水量的平衡计算，电厂循环水夏季平均需水量为1238 m3/h，将夏季平均需水量作为污水深度处理系统的正常出力，以平均出水量增加10%作为最大出力。污水深度处理的设计出力确定为：
正常出水，q1=1290m3/h，Q=30960 m3/d；
最大出力，q2=1490m3/h，Q=35760 m3/d.
系统的设计能力按1290 m3/h，考虑夏季水蒸发量增大，最大需水量为1490 m3/h.为满足循环水循环倍率的要求，需在超滤出水后再设置弱酸氢离子交换器，这样，不但能除去水中的碳酸盐，还可以除去水中生化反应剩余的碱度。
系统流程为：二级处理后的城市污水—电厂调节池---曝气池---膜生物反应器---超滤水泵---超滤系统---清水箱---清水泵---弱酸离子交换器---除碳器---脱碳水池---循环水池。
存在问题
（1） 对循环水系统金属材质的腐蚀。中水虽经深度处理，但其中的氨氮含量仍较高，冷却水的pH 下降，部分金属（ 碳钢、铜、铝） 遭受腐蚀；同时，硫酸盐还原菌或硫细菌等可产生硫化氢或硫酸，从而腐蚀金属。该电厂凝汽器的换热管采用TP316 不锈钢管，循环水输送管道及凝汽器水室为普通碳钢。换热管为不锈钢管，耐腐蚀性较高，但其对氯离子浓度有一定限制，容易引起不锈钢管的应力腐蚀。
（2） 影响循环水浓缩倍率。城市中水污染物来源及种类复杂，其含盐量较高，经过运行后的试验证明，城市中水与原生水混合使用时，中水占比例越大，运行时循环水浓缩倍率越小。仅以中水作为循环水时，因氨氮的硝化作用使循环水的pH 较低，循环水可控制浓缩倍率反而升高，相应的系统内的腐蚀性提高。
（3） 污泥附着。中水中CODcr含量较高，在适宜的条件下，会导致细菌迅速繁殖，从而使污泥附着问题就越发严重。污泥附着不但降低换热效果，还会对金属进一步腐蚀。
（4） 系统运行。城市污水厂的运行不稳定，出水的水质及水量经常变化，影响火电厂的正常安全及经济运行。
解决措施
（1） 使用耐腐蚀材质。中水中各种离子的浓度较大，会引起循环水系统金属的腐蚀，除了在水质调整和控制方面可采取适当防止腐蚀措施外，还可在设计、建设阶段就选用耐腐蚀的金属，提高循环水浓缩倍率。目前，该电厂经过运行后的大修，将循环水系统的换热管及输送管全部更换为耐腐蚀的316L不锈钢，从近期的运行效果看，腐蚀已经大大的降低。
（2） 加强水质监督。中水回用的主要问题是氨氮硝化作用产生的酸，降低了循环水的pH，引起金属的腐蚀。应重点监测循环水的pH 值和碱度，使其保持在金属的钝化区。而且当循环水的pH 值在7 ～ 8 时，适宜硝化菌的产生，有利于去除水中的氨氮。同时应注意对中水深度处理后出水中磷酸盐监测，避免形成磷酸钙结垢。
（3） 使用合适的杀菌灭藻剂。中水中细菌数目庞大，种类繁多，且中水中的溶解有机物和氨氮会消耗氧化性杀菌剂，因此，采用中水后应选择适宜的杀菌剂，并增加杀菌剂的加入量，中水回用前应重点进行杀菌深度处理。
（4） 中水和新鲜水混合使用。仅以中水作为循环水使用，腐蚀及污泥附着问题较为严重，影响循环水系统安全运行，但经过中水与新鲜水混合使用后，腐蚀及污泥附着问题大大降低，具体的混合比例，要根据中水的稳定水质确定。
结语
污水再利用逐渐成为缓解水资源紧缺的有效的途径，是开发水资源的重要措施，中水正在成为水资源的一个重要组成部分。电厂循环冷却水采用深度处理的中水，既减少了城市的排污总量，又节约了水资源的用量，是一项具有环境效益、社会效益和经济效益的环保工程。可以想象，在不久的将来，深处里后的中水，将应用于更多的电厂循环水体统。
参考文献
[1] 渠慧英 浅谈污水深度处理新技术 内蒙古电力技术 2008 2
关键词：中水 深处理 循环水
水是地球生命赖以生存的宝贵资源，没有水生命就不存在。随着地球人口的增长和世界工业的进一步发展，水资源的短缺和水污染越来越被广大民众关注。我国属于世界上最缺水的国家之一，人均占有水量仅为世界人均量的1/4，淡水资源不足严重制约着我们的发展，因此珍惜水资源，节约用水，充分利用各种水就显得更加重要。
作为工农业基础的是电力，而电力的基础在发电，目前，我国发电量的78%来源于火力发电，而火力发电缺是耗水大户，水冷机组的火电厂消耗水量最大的地方在于用于冷却的火电厂循环水。目前，随着我国城市化速度的加快以及人民生活水平的提高，城市工业废水及生活污水的排放量也逐年增加，处理不好，造成很大的污染，也造成很大的浪费。为了缓解水资源短缺问题，同时为了减少污染，将处理过的工业、城镇污水开发成为一种新的水源，使其循环再利用，即可满足工农业发展的需要，节省宝贵的水源，又能减少污染，保护环境，维护环境的生态平衡，促进经济科学和可持续的发展。
概述
城市中水，是指城市污水经处理后，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。早在20世纪30 年代，美国就开始将城市污水处理后用于工业冷却水，日本、法国、南非和以色列等国家的中水用于冷却水发展应用也比较普遍。目前，我国城市污水回收处理后再应用虽然起步较晚，但近期发展也比较快，将处理后的污水应用于火电厂循环水在国内很多机组得到实际应用，从运行的效果来看，城市污水通过深度处理工艺完全可以满足电厂循环冷却水的要求。
一般情况下，采用水冷的火电机组节水思路主要是减少新鲜水的取水量、尽量降低循环水的排水量甚至不排。利用城市中水作为水源，再经过深度处理作为循环水的补充，降低循环水的含盐量并提高循环水的浓缩倍率、将厂内排污水处理后重复利用。其中，以城市中水作为水源用于水冷机组的火电厂循环冷却水系统，节水效果显著。同时，从长远发展来看，随着我国城镇化的发展，各级城镇均会建立集中的污水处理站，这就为火电厂的生产运行提供了用水的保证。但城市中水相比新鲜水中污染物的种类及数量均比较大，有悬浮物、有机物、氨氮类、硫酸盐、微生物和化学溶剂等物质，根据污水再生利用工程设计规范GB 50335-2002中再生水用作冷却水的水质指标要求，污水厂出水中的CODcr 、BOD5 、氨氮、铁、粪大肠菌、硬度、碱度等指标均不能满足电厂用水的要求，因此，经污水厂处理后的排放水还需要进一步的深度处理，以满足电厂循环冷却用水水质的要求。
工艺简介
河南某城市人口数量为70万，是河南省开展污水综合处理及利用工作较早的城市，市污水处理厂项目总体建设规模按16万t/d 规划，目前有城市污水处理厂二座。第二污水处理厂位于电厂西南方向，距电厂8.6公里，于2004年建成并投入运行。设计污水处理能力为80000m3/d。目前实际处理能力为40000m3/d。污水厂处理工艺流程：生活污水经过粗格栅--提升泵--细格栅--沉砂池--配水井--初沉池--厌氧塘--悬浮链曝气池--二沉池--稳定塘出水--提升泵（石灰PAC）--混合配水池--机械搅--拌澄清池（硫酸CLO2） ---接触池--提升泵（CLO2）--无阀滤池---清水池。处理后排放水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002） 中基本控制项目的常规污染物一级标准中的A 级标准，经中水提升泵站升压后，供到该城市附近电厂（ 2×300 MW 机组） 的城市中水深度处理站进行混凝沉淀、软化、杀菌等处理。
通过分析，火电厂需要的水质比污水处理厂的出水水质标准高很多，污水处理厂的出水中还需除掉含有的悬浮物、有机物、胶体、氨氮及碳酸盐等物质，悬浮物及大分子有机物可以通过超滤系统去除，但溶解性有机物和氨氮在超滤中不能去除，还不能满足循环水的要求。
根据电厂水量的平衡计算，电厂循环水夏季平均需水量为1238 m3/h，将夏季平均需水量作为污水深度处理系统的正常出力，以平均出水量增加10%作为最大出力。污水深度处理的设计出力确定为：
正常出水，q1=1290m3/h，Q=30960 m3/d；
最大出力，q2=1490m3/h，Q=35760 m3/d.
系统的设计能力按1290 m3/h，考虑夏季水蒸发量增大，最大需水量为1490 m3/h.为满足循环水循环倍率的要求，需在超滤出水后再设置弱酸氢离子交换器，这样，不但能除去水中的碳酸盐，还可以除去水中生化反应剩余的碱度。
系统流程为：二级处理后的城市污水—电厂调节池---曝气池---膜生物反应器---超滤水泵---超滤系统---清水箱---清水泵---弱酸离子交换器---除碳器---脱碳水池---循环水池。
存在问题
（1） 对循环水系统金属材质的腐蚀。中水虽经深度处理，但其中的氨氮含量仍较高，冷却水的pH 下降，部分金属（ 碳钢、铜、铝） 遭受腐蚀；同时，硫酸盐还原菌或硫细菌等可产生硫化氢或硫酸，从而腐蚀金属。该电厂凝汽器的换热管采用TP316 不锈钢管，循环水输送管道及凝汽器水室为普通碳钢。换热管为不锈钢管，耐腐蚀性较高，但其对氯离子浓度有一定限制，容易引起不锈钢管的应力腐蚀。
（2） 影响循环水浓缩倍率。城市中水污染物来源及种类复杂，其含盐量较高，经过运行后的试验证明，城市中水与原生水混合使用时，中水占比例越大，运行时循环水浓缩倍率越小。仅以中水作为循环水时，因氨氮的硝化作用使循环水的pH 较低，循环水可控制浓缩倍率反而升高，相应的系统内的腐蚀性提高。
（3） 污泥附着。中水中CODcr含量较高，在适宜的条件下，会导致细菌迅速繁殖，从而使污泥附着问题就越发严重。污泥附着不但降低换热效果，还会对金属进一步腐蚀。
（4） 系统运行。城市污水厂的运行不稳定，出水的水质及水量经常变化，影响火电厂的正常安全及经济运行。
解决措施
（1） 使用耐腐蚀材质。中水中各种离子的浓度较大，会引起循环水系统金属的腐蚀，除了在水质调整和控制方面可采取适当防止腐蚀措施外，还可在设计、建设阶段就选用耐腐蚀的金属，提高循环水浓缩倍率。目前，该电厂经过运行后的大修，将循环水系统的换热管及输送管全部更换为耐腐蚀的316L不锈钢，从近期的运行效果看，腐蚀已经大大的降低。
（2） 加强水质监督。中水回用的主要问题是氨氮硝化作用产生的酸，降低了循环水的pH，引起金属的腐蚀。应重点监测循环水的pH 值和碱度，使其保持在金属的钝化区。而且当循环水的pH 值在7 ～ 8 时，适宜硝化菌的产生，有利于去除水中的氨氮。同时应注意对中水深度处理后出水中磷酸盐监测，避免形成磷酸钙结垢。
（3） 使用合适的杀菌灭藻剂。中水中细菌数目庞大，种类繁多，且中水中的溶解有机物和氨氮会消耗氧化性杀菌剂，因此，采用中水后应选择适宜的杀菌剂，并增加杀菌剂的加入量，中水回用前应重点进行杀菌深度处理。
（4） 中水和新鲜水混合使用。仅以中水作为循环水使用，腐蚀及污泥附着问题较为严重，影响循环水系统安全运行，但经过中水与新鲜水混合使用后，腐蚀及污泥附着问题大大降低，具体的混合比例，要根据中水的稳定水质确定。
结语
污水再利用逐渐成为缓解水资源紧缺的有效的途径，是开发水资源的重要措施，中水正在成为水资源的一个重要组成部分。电厂循环冷却水采用深度处理的中水，既减少了城市的排污总量，又节约了水资源的用量，是一项具有环境效益、社会效益和经济效益的环保工程。可以想象，在不久的将来，深处里后的中水，将应用于更多的电厂循环水体统。
参考文献
[1] 渠慧英 浅谈污水深度处理新技术 内蒙古电力技术 2008 2