智慧电力稿件信息
内蒙古地区城市中水回用至电厂补给水可行性分析
罗纯仁
内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司，内蒙古 呼伦贝尔 021025
【摘 要】：介绍了城市中水水质、火力发电厂补给水遵循的标准指标情况，分析了城市中水回用过程中存在的问题。对目前火力发电厂主要采用的城市中水深度处理工艺及应用情况进行了介绍，并对城市中出深度处理的经济性以及适用范围进行讨论。
【关键词】：城市中水；循环水；腐蚀; 结垢；回用
0 前言
火力发电厂是工业企业中的用水大户，在北方湿冷供热机组，循环冷却水系统、脱硫工艺水以及热网系统用水量一般占到全厂用水量80%以上。以一台600MW凝汽式机组为例，其循环冷却水量约为70000t/h，冷却水消耗量接近1700t/h（按照2.5%损失率计算）[1]；以一个20万吨水量的热网系统来说，以日补水量2%、供暖期120天进行计算，供暖期间用水量达到48万吨。水资源的短缺以及逐渐上涨的地表水、地下水价格，都成为限制火电企业发展的瓶颈。根据2018年1月1日起正式实施的《内蒙古自治区水资源税改试点实施办法》，发电用水在城市公共供水管网范围外地下水资源按照2.5元/立方米征收；在城市供水管网覆盖内地下水资源按照5元/立方米征收。随着国家对地下水资源管控力度的不断加大，地下水、地表水取水费会逐年增加。将经深度处理的城市中水回用作为电厂的补给水，实现废水资源化，减少地下水及地表水取用，是降低电厂生产成本，提高经济效益的重要手段。
本文对城市中水回用至火电厂补水系统存在的问题、中水处理方式以及中水处理的经济性进行分析讨论，并对火力发电厂如何合理利用城市中水提出建议。
1 城市中水回用至电厂补给水存在的问题
目前，多数城市污水处理厂中水水质要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918 -2002) [2]中的二级标准（表1）。但由于存在设备老旧、原水水质超出设计范围等技术原因以及药剂投加量不足等管理原因，污水处理厂排水水质不达标的情况仍普遍存在。目前，冷却循环水是火电厂最大的用水设备，其补水水质参照标准GB50050-2017《工业循环冷却水处理设计规范》[3]（表2）；再生水用作电厂冷却水水质参照标准GB50335-2002《污水再生利用工程设计规范》[4]（表3），热网补给水水质参照按照标准CJJ34-2016《城市热力网设计规范》[5]（表4）。从水质指标对比来看，城市中水水质较循环水系统、热网系统所要求的补水水质仍有较大差距。
|
序号 |
基本控制项目 |
一级标准 |
二级标准 |
三级标准 |
||
|
A标准 |
B标准 |
|||||
|
1 |
化学需氧量（COD） |
50 |
60 |
100 |
120① |
|
|
2 |
生化需氧量（BOD5） |
10 |
20 |
30 |
60① |
|
|
3 |
悬浮物（SS） |
10 |
20 |
30 |
50 |
|
|
4 |
动植物油 |
1 |
3 |
5 |
15 |
|
|
5 |
石油类 |
1 |
3 |
5 |
15 |
|
|
6 |
阴离子表面活性剂 |
0.5 |
1 |
2 |
5 |
|
|
7 |
总氮（以N计） |
15 |
20 |
- |
- |
|
|
8 |
氨氮（以N计）② |
5（8） |
8（15） |
25（30） |
- |
|
|
9 |
总磷（以P计） |
2005年12月31日前建设的 |
1 |
1.5 |
3 |
5 |
|
2006年1月1日后建设的 |
0.5 |
1 |
3 |
5 |
||
|
10 |
色度（稀释倍数） |
30 |
30 |
40 |
50 |
|
|
11 |
pH |
6-9 |
||||
|
12 |
粪大肠菌类数（个/L） |
103 |
104 |
104 |
- |
|
|
注：①下列情况下按去除率指标执行：当进水COD大于350mg/L时，去除率应大于60%； BOD大于160mg/L时，去除率应大于50%。 ②括号外数值为水温>12℃时的控制指标，括号内数值为水温≤12℃时的控制指标。 |
||||||
表1: GB18918 -2002规定的城镇污水处理厂基本控制项目最高允许排放浓度（日均值，mg/L）[2]
|
项目 |
单位 |
要求或使用条件 |
许用值 |
|
浊度 |
NTU |
根据生产工艺要求确定 |
≤20.0 |
|
换热设备为板式、翅片管式、螺旋管式 |
≤10.0 |
||
|
pH值（25℃） |
— |
— |
6.8-9.5 |
|
钙硬度+全碱度（以CaCO3计） |
mg/L |
— |
≤1100 |
|
传热面水侧壁温大于70℃ |
钙硬度小于200 |
||
|
总Fe |
mg/L |
— |
≤2.0 |
|
Cu2+ |
mg/L |
— |
≤0.1 |
|
Cl- |
mg/L |
水走管程；碳钢、不锈钢换热设备 |
≤1000 |
|
水走壳程；不锈钢换热设备 传热面水侧壁温小于或等于70℃ 冷却水出水温度小于45℃ |
≤700 |
||
|
SO42-+Cl- |
mg/L |
— |
≤2500 |
|
硅酸（以SiO2计） |
mg/L |
— |
≤175 |
|
Mg2+×SiO2 （Mg2+以CaCO3计） |
— |
pH（25℃）≤8.5 |
≤50000 |
|
游离氮 |
mg/L |
循环水总管处 |
0.1～1.0 |
|
NH3—N |
mg/L |
— |
≤10.0 |
|
铜合金设备 |
≤1.0 |
||
|
石油类 |
mg/L |
非炼油企业 |
≤5.0 |
|
炼油企业 |
≤10.0 |
||
|
COD |
mg/L |
— |
≤150 |
表2: GB50050-2017规定的间冷开式系统循环冷却水水质指标[3]
|
序号 |
项目 |
标准值 |
|
|
直流冷却水 |
循环冷却系统补水 |
||
|
1 |
pH |
6.0～9.0 |
6.0～9.0 |
|
2 |
悬浮物（SS），mg/L |
≤30 |
— |
|
3 |
浊度（NTU） |
— |
≤5 |
|
4 |
BOD5，mg/L |
≤30 |
≤10 |
|
5 |
CODCr,mg/L |
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