专题7：中水深度处理方案技术经济优化比选

大唐保定南郊热电工程勘察设计投标专题七：中水深度处理方案技术经济优化比选批准：审核：校核：傅雷编写：吴建旗目录1 城市污水再生利用的目的和意义 (1)2 污水再生利用的水质指标 (1)3 污水再生水的水质要求 (2)3.1城市二级污水处理厂出水水质 (2)3.2再生水回用循环冷却水系统的水质标准 (2)4 污水深度处理的基本方法 (4)5 本工程水源水质 (5)6 本工程中水深度处理技术方案比较 (6)6.1中水深度处理现状 (6)6.2本工程中水深度处理方案的拟定 (7)6.3各方案的技术优缺点比较 (7)6.4深度处理方案技术经济比较 (9)6.5中水深度处理工艺分析与确定 (9)7 生物加强超滤加弱酸软化系统 (11)7.1浸没式生物加强超滤处理系统介绍 (11)7.2弱酸氢离子交换系统介绍 (14)7.3生物加强超滤试验数据举例 (15)8 结论及建议 (19)内容摘要：本文主要介绍了城市污水再生利用的目的和意义、污水再生利用的水质控制指标及污水深度处理的基本方法。

列举了污水深度处理后作为电厂用水的工程实例，对污水深度处理中的石灰混凝澄清处理法和浸没式超滤弱酸法进行了详细介绍，并对以上两处理方法的技术经济性进行了比较。

推荐以石灰混凝澄清处理法为本工程实施方案。

1 城市污水再生利用的目的和意义水是人类赖以生存和社会发展的宝贵自然资源，没有水，就没有生命，也就没有我们生活的世界。

它是人类社会可持续发展的限制因素，在自然界中以不同的形态存在并循环不息，其水质也受多种因素的影响而变化。

我国水资源十分缺乏，且分布不均，北方地区尤为匮乏。

因此，我国未来水资源形式是非常严峻的。

水已经成为制约国民经济可持续发展的重要因素。

水是自然界中唯一不可替代、也是唯一可以重复利用的资源。

城市污水作为可开发利用的水资源，已经越来越被人们所认识。

城市污水就近可得，易于收集。

城市污水再生利用的规模越来越大。

火电厂是用水大户，其中主要是机组循环冷却水系统用水，以城市污水处理厂的出水经深度处理后作为火电厂机组循环冷却水系统的补充水，从而替代自然水，在技术上和工程上都易于实现。

城市污水深度处理再生利用已经成为解决火电厂建设中水源问题的重要途径。

2 污水再生利用的水质指标再生水水质指标按性质可分为物理指标、化学指标、生物化学指标、毒理学指标、细菌学指标、其他特殊要求的指标等。

1）物理指标主要包括：浊度（悬浮物）、色度、嗅味、电导率、含油量、溶解性固体、温度等。

2）化学指标主要包括：pH值、硬度、金属与重金属离子（铁、锰、铜、锌、镉、镍、锑、等）、氧化物、硫化物、氰化物、挥发性酚、阴阳离子合成洗涤剂等。

3）生物化学指标主要包括：生化需氧量（BOD）、化学需氧量（CODcr）、总有机碳（TOC）上述水质指标都反映水污染、污水处理程度和水污染控制标准的重要指标。

4）毒理学指标主要包括：氟化物、有毒重金属离子、汞、砷、硒、酚类、各类“三致”物质、以及亚硝酸盐、一部分农药和放射性物质等。

5）细菌学指标细菌学指标反映威胁人类健康的病原体污染指标，主要包括：大肠杆菌数、细菌总数、寄生虫卵、余氯等。

6）其他指标包括那些在工业生产中对再生水水质有一定要求的指标。

3 污水再生水的水质要求再生水水质标准是保证用水的安全可靠及选择经济合理水处理流程的基本依据。

水的再生利用及最终排放，必须保证不影响受纳的环境水体的使用功能。

3.1 城市二级污水处理厂出水水质设计水质一般要达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中第二类污染物最3.2 再生水回用循环冷却水系统的水质标准城市二级污水处理厂出水经深度处理后的再生水用于工业循环冷却水，其水质要求一般要根据试验结果来确定。

特别是城市污水深度处理后回用电厂循环水系统，在国内运行业绩相对较少,也没有专门对电厂循环水系统的水质标准。

像北京高碑店热电厂、河北邯郸热电厂在应用前均做了大量的试验研究工作,如: 污水处理厂出水水质连续检测研究、城市污水作为电厂循环水深度处理工艺系统选择试验研究、凝汽器管材选择和循环水系统耐腐蚀性能试验研究、循环水系统中粘泥试验研究、循环水阻垢剂缓蚀剂筛选试验研究、杀菌剂的选择试验研究、循环水系统综合效果试验等等。

总之, 经深度处理后的城市污水作为大型火电厂循环水, 在现阶段实际应用前应作好国内运行电厂实际运行情况的调查研究,以求借鉴, 在此基础上针对原水水质开展必要的多项试验研究工作,通过试验研究获得数据，再经过有关决策部门组织的专家论证后确定有关技术工艺系统和设备药剂以及运行控制参数, 为设计、调试、运行提供依据。

1）华能北京热电厂通过试验及实际运行建议使用经深度处理的二级城市污水作2）当无试验数据与成熟经验时，在目前情况下，城市污水深度处理后的再生水用作循环冷却水系统的补充水的水质暂参考执行国家建设部和国家质量监督检验检疫总局在2003年1月联合发布，2003年3月1日开始实施的的国家标准《污水再生注：当循环冷却水系统为铜材换热器时，循环冷却水系统水中的氨氮≤1 mg/L。

注：mpy为国际常用的金属平均腐蚀率单位，即密尔/年，1密尔=0.025mm4 污水深度处理的基本方法由于污水深度处理回用的目的不同，污水深度处理的工艺也不同。

水处理按机理可以分为物理法、化学法、物理化学法和生物化学法等。

污水再生利用技术通常需要多种工艺的合理组合，对污水进行深度处理，单一的某种水处理工艺很难达到回用水水质要求。

城市污水二级处理后的深度处理的目的是进一步去除污水中的悬浮物（SS）、脱色、除臭、使水进一步澄清；进一步降低BOD、COD、TOC等指标，使水进一步稳定；5脱氮、除磷，消除能够导致水体富营养化的因素；消毒、杀菌，去除水中的有毒有害物质。

目前采用的再生水基本处理方法如下：1）物理方法(1) 筛滤截流主要有档栅、格网、微滤、过滤技术。

(2) 重力分离如：重力沉降，依靠重力分离悬浮物；气浮，依靠气泡黏附上浮分离不宜沉降的悬浮物。

2）化学方法(1) 化学沉淀以化学方法析出沉淀分离水中的物质。

(2) 中和中和处理酸性或碱性物质。

(3) 氧化还原氧化分解或还原去除水中的污染物质。

3）物理化学方法(1) 离子交换以交换剂中的离子基团交换去除水中的有害离子。

(2) 吸附处理以吸附剂（多孔物质，如活性炭）吸附分离水中的物质。

4）膜分离技术(1) 反渗透在压力作用下通过半透膜反方向地使水与溶解性盐类分离。

(2) 超滤通过超滤膜使水溶液中的大分子物质同水分离。

5）生物法(1) 活性污泥法以曝气方式使水充氧利用水中微生物分解其中的有机物。

(2) 生物膜法利用生长于各种载体上的微生物分解水中的有机物。

以上是污水深度处理的基本处理方法，而在实际应用中是多种水处理技术的合理组合，这不仅与污水的水质特征、处理后水的用途有关，还与各处理工艺的互容性及5 本工程水源水质本工程锅炉补给水处理系统原水水源和循环水系统的补充水水源设计采用的是城市污水处理厂二级出水。

由于城市污水的水质属于污染性水质，其中的水质成分及水质变化规律受多种因素影响。

城市污水处理厂出水一般经二级处理后水质达到《污水综合排放标准》GB8978-1996中的二级标准，城市污水处理厂进水是排入城市排水管网的全部污水，包括生活污水、部分工业废水和合流制管道截流的雨水，不同城市的城市污水水质差异很大，因此，城市污水处理厂出水水质受进水水质影响，其水质除具有地下水一般特征外，还含有较多的有机物质、溶解物质，水质属于污染性水质，尤其是COD、氨氮、BOD及重金属和磷，具有腐蚀性水型的特征。

这些污染成分进入循环水系统后，循环水中杂质被浓缩，其中致垢、致污染成分增加，特别是在未经深度处理污水中，含氮化合物存在形式主要为有机氮，含氮化合物在微生物作用下，再通过水塔曝气作用，有机氮化合物相继产生氨化反应、亚硝化反应和硝化反应，其中-碱度），从而亚硝化过程是耗碱过程（将1克氨氮氧化为硝酸盐，需耗7.14克HCO3使循环水pH值下降，对循环水系统设备产生腐蚀。

因此，城市污水处理厂出水（二级处理）直接作为电厂循环水系统补充水，易造成循环水系统的结垢、腐蚀、粘泥附着，将直接影响机组安全运行。

本工程水质如下表：6 本工程中水深度处理技术方案比较6.1中水深度处理现状中水回用在国外已实施很久，1979年美国已有中水利用工程536项，年利用水量9.37亿立方米，其中62%用于农灌，31.5%用于工业，5%用于地下回注，1.5%用于娱乐、渔业等。

随着中水回用技术的提高，回用的范围逐渐扩大，并使用到电厂。

如美国加州的伯班利电厂和格兰得尔电厂，亚利桑那州的派拉窝得核电站均采用了深度处理后的城市中水作为循环水补充水源。

我国的中水利用起步较晚，但由于近几年城市严重缺水，已引起各级政府对解决水资源短缺问题的高度重视，并加紧了中水利用课题的研究和实施。

在电力工程项目中已有成功利用中水的实例，如华能北京热电厂、邯郸热电厂、衡水电厂均采用了将二级处理后的城市污水经石灰深度处理后作为电厂冷却水的补充水，并具有了初步的运行经验。

山西侯马电厂三期扩建工程已完成城市污水经二级处理及石灰深度处理后，回供电厂作为循环水补充水使用。

大同第二发电厂一期6×200MW机组采用工业废水和生活污水经生化处理和深度处理后，回供电厂用作循环水弱酸软化离子交换树脂的进水，项目投产于2003年2月；大同第二发电厂二期2×600MW空冷机组工程全面采用城市二级污水经超滤及反渗透膜处理后作为生产水和锅炉补给水，项目投产于2004年底，已运行了两年。

内蒙古金桥热电厂2×300MW供热机组工程全面采用城市二级污水经生物加强超滤及弱酸处理后作为循环冷却水补水，该项目目前已经做过中试、系统招标，正在实施阶段。

（目前正在设计的项目还很多，不一一列举）目前利用城市污水作为锅炉补给水系统水源的工程正在做设计的项目很多，但目前，我国对城市污水处理厂出水经深度处理后回用电厂循环水已经有实际运行业绩，但再生水作为高压以上电厂锅炉补给水处理原水水源，运行业绩很少，其处理系统是需要慎重选择的。

6.2 本工程中水深度处理方案的拟定根据本工程拟采用水源水质的特性及目前国内电厂中水深度处理系统的经验及发展动向，在现阶段，初步考虑了如下两个方案：方案一：城市污水处理厂二级污水→澄清池→推流沟→变空隙滤池→清水泵→循环水系统方案二：城市污水处理厂二级污水→曝气池→浸没式生物加强超滤→超滤出水泵→超滤水箱→超滤水泵→弱酸氢离子交换→除二氧化碳器→循环水系统石灰处理系统作为电厂循环冷却水的补充水处理早在50年代就有应用的实例。

尽管石灰处理系统具有运行费用低，不污染自然水体等优点，但由于劳动强度大、劳动环境差、污染、堵塞等原因影响了石灰处理技术的发展。