火电厂中水深度处理回用技术研究.doc

火电厂中水深度处理回用技术研究顾小红，徐志清，许敏，赵军北京朗新明环保科技有限公司南京分公司 江苏南京 210031The Research of Wastewater Reuse Technology in Power PlantGU Xiao-hong，XU Zhi-qing, Xu Min, Zhao Jun（Beijing Lucency Enviro-Tech Co., Ltd Nanjing Filiale, Jiangsu Nanjing ，210031）5Abstract: This article analyzed on the project practice of wastewater reuse in China, gave the differences between traditional technology and new membrane technology, introduced the application of the new membrane technology,brought forward the new technology(DF-MBR) which is suit for the situation of our country，and finally prospected the development trend of our wastewater reuse technology.Keywords: power plant; wastewater reuse; membrane technology摘要：本文根据我国中水回用的工程实践，进行总结分析，分别从工艺路线、技术性能等方面对传统法和膜法中水回用工艺进行比较分析，介绍实际工程应用情况，提出适合我国国情的新型膜法中水回用技术（两级过滤膜生物反应器技术），展望了我国中水回用的发展趋势。关键词：火电厂；中水回用；膜法众所周知，水资源短缺与水环境污染是全球淡水资源领域面临的主要问题，也是中国经济快速发展过程中所遇到的严峻挑战，中水回用是缓解水资源短缺的重要方法。作为工业用水大户的电力行业，合理利用中水，进行深度处理与回用，将促进国内中水回用市场的健康快速发展。火力发电厂考虑中水回用时，若以城市污水处理厂二级处理后污水作为全厂循环冷却补充水水源，必须进行深度处理。否则中水中的有机物、氨氮、磷去除不彻底将会在循环系统进行生物化学反应，在循环水系统中滋生大量微生物、粘泥，严重影响循环水系统的运行。1 概况城市中水深度处理回用的处理技术按其机理可分为物理化学法、生物化学法和物化生化组合法等。根据这些技术及其组合，目前中水深度处理回用常见工艺路线主要有：中水曝气生物滤池石灰处理+过滤+杀菌循环水。 中水预处理压力式UF循环水（或经RO、除盐作为锅炉补给水）。中水膜生物反应器（MBR）循环水（或经RO、除盐作为锅炉补给水）。目前，火电厂中水回用的工艺主要包括以下两大类：一是以石灰石深度处理为核心工艺的传统法，二是以近年来逐步推广应用的膜处理为核心的工艺路线，分析比较如下：2 工艺路线2.1 传统石灰处理法石灰处理法是将生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。通过石灰凝聚处理去除或降低的物质有：悬浮的有机物和无机物、少量某些重金属（镉、铬、铜、镍、铅和银等）。常规石灰石深度处理工艺，其主要工艺流程如图1。图1 传统石灰石工艺流程聚合硫酸铁 石灰乳 硫酸 液氯 城市中水 机械加速澄清池 推流式氯接触池 变孔隙滤池 消毒系统 反洗系统 压缩空气推流式氯接触池 过滤水池 循环水补充水泵 循环水系统2.2膜法深度处理法我国膜工业和膜法水处理技术将会出现突飞猛进的发展，而应用将会进入新高潮，尤其是在中水回用和海水淡化等方面将会得到更迅速更全面的发展。我单位具有丰富的水处理技术研发及工程实践经验，在此基础上加大了技术研发力度，通过大量的试验研究与总结分析，成功开发出以膜法工艺为核心的中水深度处理回用专利技术-新型两级过滤膜生物反应（DF-MBR）技术，并在大型中水回用系统中得到成功应用。新型两级过滤膜生物反应（DF-MBR）是利用生化过滤单元去除水中的大部分有机污染物和悬浮颗粒物，减轻后续膜过滤单元的运行负荷，提高膜通量，减小膜过滤单元的设计规模及占地面积，进一步降低系统造价。膜法深度处理新工艺，其基本工艺流程参见下图2。图2 膜法深度处理工艺流程曝气系统 反冲洗系统 反冲洗系统 城市中水中水调节池生物滤池单元 中间水池 膜过滤单元 消毒系统 化学清洗系统清水池 循环水补充水泵 循环水系统需要说明的是：以上膜法深度处理工艺路线中，膜过滤单元前是否需要设置生物滤池单元，主要根据中水水源的水质特点，若来水生化指标能满足进水要求，可不设曝气生物滤池单元；同样的，对于传统石灰石处理工艺，也可根据实际需要增加生物滤池单元。3 技术性能针对传统石灰石处理工艺及膜法深度处理工艺，进行了基建工程、运行管理、处理效果等方面的工艺性能比较，比较说明参见下表1。表1 传统石灰石处理工艺与膜处理工艺技术比较序号比较内容传统处理工艺（石灰软化处理工艺）膜法处理工艺（生化处理+膜过滤工艺）1.系统成熟可靠性较成熟国内应用发展较为迅速2.工作环境较差好3.工艺先进性一般较好4.自动化程度一般较高5基建阶段基建投资中等投资稍高安装费高低占地面积占地面积较大占地面积较小设备来源国内多家工程公司设计生产、施工进口或合资组装、合资生产6运行阶段运行费用中等较低药剂使用需要加石灰、凝聚剂、助凝剂、硫酸、杀菌剂循环水可以加硫酸、杀菌剂酸碱用量酸用量大无需酸碱维护工作量大，劳动强度大小自用水量过滤器反洗水全部回收，几乎无自用水自用水量稍大原水水质要求50 NTU以下（无前处理）100 NTU以下（无预沉）7深度处理出水出水水质运行稳定后出水水质好SDI：35，浊度3 NTU可靠的膜的阻挡层，出水水质好SDI3，浊度0.5 NTU以下浊度、细菌及悬浮物去除率80%-100%近100%氮、磷去除率80%-100%至反渗透出水全部去除碱度/暂硬去除率80%至反渗透出水全部去除石灰（CaO）加入量大量无Cl-、SO42-去除无法去除，且SO42-含量略有增加至反渗透出水全部去除8循环水水质加酸量少量加酸部分脱盐时，循环水可少量加酸Cl-含量高很低SO42-含量高很低水质稳定情况控制浓缩倍率，防止结垢腐蚀，腐蚀倾向大；浓缩倍率较低。可根据要求控制在适宜的倍率下运行；防垢防腐较容易；浓缩倍率可提高。溶解固形物很高较低9 应用领域中水深度处理中水回用，尤其作为反渗透/膜法海水淡化工艺的预处理10 工程业绩国外建设较早的工程项目多些，国内某些特殊要求的回用工程，如国外火电厂中水回用工艺已逐步由传统石灰法转变为膜法深度处理工艺，国内近几年发展较为迅速，应用业绩较多根据以上工艺路线的技术特点和对类似工程中应用情况的分析研究，不难看出，膜法深度处理工艺作为废水处理回用工程中反渗透/海水淡化的预处理工艺，对废水中大量的悬浮物、微生物和胶体物质等的去除效果很好，且出水水质稳定可靠，可充分保证后续反渗透系统的安全运行，并延长反渗透膜元件的使用寿命，而传统的石灰石混凝沉淀处理工艺虽然在工程一次性投资方面具有优势，但系统的自动化程度和安全可靠性方面就相差甚远，且长期运行费用较高。对于水质变化不定的系统来说，采用膜法深度处理的工艺路线，可得到水质很好的处理出水，一部分可供给水质要求较高的锅炉补给水处理系统，其余部分回用到循环冷却水系统中，可大大降低循环水系统的含盐量，提高循环水的浓缩倍率。四、工程实例以内蒙古东胜热电有限公司中水岛EPC总承包工程为例进行介绍。该工程主要针对国电内蒙古东胜热电厂2330MW空冷供热机组新建工程污水深度处理站进行工程总包（EPC），包括整个深度处理系统的工艺方案制定、站内设计、土建施工、全部安装和试验、调试等工作。中水深度处理出水回用作电厂2330MW供热机组工业水系统的水源。设计规模： 处理出力11000吨/天，特别针对北方地方冬季低温条件下系统运行进行了优化设计。 实际运行状况：该工程设计水质、建设运行出水水质情况分别如下表2：表2 进出水水质情况表序号项目设计进出水水质实测水质进水出水出水1PH6.5978.578.52CODcrmg/L12040203BOD5mg/L3015104氨氮mg/L251055总磷mg/L1.00.50.56浊度NTU30100.5图3 系统出水TMP变化情况01020304013579111315171921232527时间/天TMP(KPa)由以上运行监测结果可见，系统出水各项指标均优于设计出水水质，且系统运行两年多，出水TMP相对稳定，系统稳定可靠。社会效益：东胜电厂所处鄂尔多斯市属于严重缺水地区，地下水资源相对短缺，该项目的投产运行为同类地区的中水回用工业用户提供了一条可借鉴的道路，盘活了中水资源，提高了北方缺水地区的水资源利用率。经济效益：工程全部建成投产后，每年使用城市中水401.5万吨，由于东胜地区地下水缺乏，禁止开采，工业用自来水成本为5.9元/吨，而中水水价为1元/吨，加上运行费用和人工成本，每吨水节约开支约为3.4元，年节约开支约1365万元，项目静态投资回收期约为21.5个月，经济效益显著。5 结语综上，无论是传统石灰石处理工艺还是新型膜法中水深度处理工艺，都已经能把污水处理后满足不同回用要求，甚至达到饮用水标准。传统深度处理技术的投资与处理成本相对较低，但存在不少问题，且回用范围较小，高级的全膜法处理技术可以获得高品质的出中水，但需要较高的投资。因此，我单位成功开发的新型膜法深度处理工艺，结合了传统法和全膜法处理工艺的特点，具有工艺先进、占地面积省、系统稳定等优势，且经工程实践证明了该技术的可靠性和先进性。新型两级过滤膜生物反应技术不仅可应用于电力行业中水深度处理回用系统，还可应用在石油、化工等行业中水深度处理回用工程中，适用范围广，具有较