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中水回用于循環(huán)水冷卻水的處理措施和成效

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發(fā)表日期：2020-4-27

概述
　　隨著環(huán)保要求和節(jié)約用水的需要，越來越多的用戶使用城市中水作為循環(huán)冷卻水的補水。由于污水處理廠來水水源復(fù)雜且處理水平有較大差異，使進入循環(huán)水系統(tǒng)的城市中水水質(zhì)存在很大的差異。這些差異常常超出一般循環(huán)冷卻水水質(zhì)控制標準，給循環(huán)冷卻水處理工作造成困難。
　　防止系統(tǒng)結(jié)垢、腐蝕和微生物控制是循環(huán)冷卻水處理的主要任務(wù)，怎樣解決品質(zhì)惡劣的中水回用于循環(huán)冷卻水后帶來的以上問題成為處理的難點。
　　2 項目和水質(zhì)簡介
　　2.1 項目簡介
　　河北大唐國際豐潤熱電公司2×300MW機組是由大唐國際和唐山市建設(shè)投資公司共同出資建設(shè)的熱電聯(lián)產(chǎn)項目，是按照循環(huán)經(jīng)濟、節(jié)能環(huán)保理念建設(shè)的“綠色電廠”。機組同步安裝脫硫設(shè)施，預(yù)留脫硝位置；鍋爐采用低氮燃燒技術(shù)，有效降低氮氧化物排放；燃煤儲運采用儲煤罐、自動噴淋和除塵設(shè)備，大大減少對周邊環(huán)境的影響；機組采用二次循環(huán)供水系統(tǒng)，設(shè)計使用中水，全部廢水經(jīng)處理后實現(xiàn)“零”排放。
　　我廠循環(huán)冷卻水采用豐潤污水處理廠二級污水（中水）作為循環(huán)冷卻水的補水，中水直接進入循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。
　　循環(huán)水中要維持20mg/L的磷酸根在水中需要將pH降低到6.85，但是低pH運行意味著循環(huán)水要加入大量的硫酸和增加系統(tǒng)硫酸鈣結(jié)垢趨勢，并且因為補水的不穩(wěn)定性，當補水正磷含量降低時如果無法及時恢復(fù)高pH運行，系統(tǒng)將遭受嚴重的腐蝕。
　　另外，針對循環(huán)水正磷偏高、補水來源不同的情況，為防止磷酸鈣的析出，制定了正磷超過指標時的應(yīng)急處理方案，增加了輔助投加磷酸鈣分散劑的措施，以期達到循環(huán)水穩(wěn)定控制和安全運行的
　　目的。
　　采取的具體控制方法是：當循環(huán)水的正磷大于10mg/L以上，需要將pH控制在8.0以下，以防止磷酸鈣垢；當循環(huán)水中正磷大于20mg/L以上，水溫大于15℃，控制pH小于8.0，并添加磷酸鈣分散劑LQ-86013ppm（按總補水添加）；當循環(huán)水正磷大于30mg/L以上，水溫大于15℃，控制pH在7.0～7.5之間，并添加磷酸鈣分散劑LQ-86015ppm（按總補水添加）。
　　經(jīng)過采取以上各種措施，使機組在運行兩年多的時間里，達到了有效阻止磷酸鈣沉積的效果。
　　3.1.2 微生物的控制。控制了系統(tǒng)磷酸鹽結(jié)垢只是消除了循環(huán)水運行危害之一，磷酸鹽、氨氮、硝酸根、COD等因素引起的微生物繁殖問題同樣是我廠循環(huán)水處理的重點。
　　因為中水本身含有細菌，在循環(huán)水中適宜的溫度、良好的通風、充足的養(yǎng)料條件下，細菌會迅速地繁殖。在此情況下，常用的殺菌劑處理效果不
　　明顯。
　　以常用的某殺菌劑而言，其2小時內(nèi)實驗室殺菌率可以達到99%以上，現(xiàn)場24小時殺菌率達到95%以上，在某廠使用多年效果良好。但是在中水回用的循環(huán)水系統(tǒng)，該殺菌劑表現(xiàn)并不令人滿意，因為使用該殺菌劑48小時時，細菌恢復(fù)到了原有數(shù)量。而循環(huán)水系統(tǒng)中，長效的細菌控制比短期的殺菌更具有實用意義，所以我們經(jīng)過試驗篩選了一種長效抑菌作用的殺菌劑，該殺菌劑可以在7～10天時間內(nèi)保持較高的殺菌效果，再配合氧化性殺菌劑進行處理，避免了細菌短期爆發(fā)引起的系統(tǒng)
　　故障。
　　氧化性殺菌劑采用沖擊式添加顆粒狀產(chǎn)品，該殺菌劑有效氯含量在90%以上，在水中溶解度較小，溶解速度中等，可以短時間內(nèi)連續(xù)釋放有效氯，既保證了系統(tǒng)微生物的抑制，又避免了速溶性殺菌劑帶來的瞬間余氯過高的腐蝕危害。
　　3.2 制定合理的加藥方案
　　在循環(huán)水系統(tǒng)運行初期，加藥、加酸設(shè)備無法正常運行，循環(huán)水指標波動較大，藥劑只能靠人工添加，用藥量較大，pH控制不穩(wěn)定，使循環(huán)冷卻水處理存在較大的安全隱患。隨著加藥、加酸設(shè)備的正常，現(xiàn)場根據(jù)循環(huán)水分析數(shù)據(jù)及時調(diào)整加藥量，使循環(huán)水指標控制在合格范圍之內(nèi)。
　　3.3 應(yīng)急措施處理方案
　　盡管我廠對于循環(huán)水控制指標進行了限定，但是基于中水水質(zhì)不穩(wěn)定的原因，難免會有超標現(xiàn)象發(fā)生。我廠對于中水進一步超標制定了應(yīng)急方案，當中水水質(zhì)超出控制標準較高時，利用部分井水代替中水，以緩解中水水質(zhì)惡劣帶來的危害。以2011年1～4月#1機循環(huán)水為例，合計補充中水94萬噸，合計補充地下水21萬噸。
　　3.4 加強專業(yè)人員培訓
　　針對我廠化學人員基礎(chǔ)知識薄弱的問題，采取內(nèi)部培訓和邀請服務(wù)廠家現(xiàn)場培訓的方式，取得了較好的培訓效果。化學人員在分析測試技術(shù)、理論知識、現(xiàn)場操作等方面得到了很大提高。
　　3.5 加強水質(zhì)監(jiān)督力度
　　鑒于我廠循環(huán)冷卻水水質(zhì)的特殊性，我廠加強了水質(zhì)監(jiān)督力度，并取得了一定成效。現(xiàn)場加強了循環(huán)水、中水指標監(jiān)控，增加了化驗頻次、定期懸掛試片、測細菌總數(shù)等措施。保證了循環(huán)水水質(zhì)指標控制在合格范圍之內(nèi)。
　　由于中水水質(zhì)惡劣，給循環(huán)水的堿度、鈣離子等指標的控制帶來難度。我們通過加酸控制堿度，合理排污控制鈣離子，有效減緩了結(jié)垢的壓力。
　　由于循環(huán)水的濁度比較高，勢必帶來凝汽器內(nèi)粘泥沉積和增大結(jié)垢風險的問題。其他電廠的多次檢修實踐表明：如果膠球質(zhì)量不好或膠球投加不及時，造成清洗效果不理想，很容易在管材表面造成粘泥沉積，產(chǎn)生腐蝕和結(jié)垢問題。因此膠球清洗工作非常重要。
　　為了減少粘泥沉積，保持管材表面的清潔，經(jīng)過化學和汽機專業(yè)協(xié)商，改善了膠球清洗方案，化學專業(yè)配合汽機對膠球質(zhì)量進行了指標規(guī)定，保證濕態(tài)膠球直徑比換熱管內(nèi)徑大1～2mm，不但考察膠球的收球率，還制定了篩球率指標，定期淘汰一些不合格膠球，并且保證不合格膠球不高于總膠球數(shù)的20%，使膠球系統(tǒng)發(fā)揮了應(yīng)有的擦除效果，對輔助保持換熱器清潔發(fā)揮了重要作用。　　另外，如果凝汽器內(nèi)進入了填料碎片、膠球、石塊等雜物，會造成管口的堵塞，引起水流不暢，進而影響換熱效果，堵塞嚴重時還會帶來粘泥沉積、腐蝕或結(jié)垢問題。水塔的填料曾發(fā)現(xiàn)有破損現(xiàn)象，破碎的填料很容易隨循環(huán)水進入凝汽器，堵塞管口。我們對填料等雜物問題一直保持了持續(xù)跟蹤，并及時更換了破損的填料。
　　4 取得的成效
　　循環(huán)水日常腐蝕監(jiān)測通過水池掛片法，掛片類型為與凝汽器管材相同的316L不銹鋼管和低碳鋼，并在凝汽器內(nèi)部長期懸掛316L不銹鋼管。水池掛片每個月取出觀察外觀和稱重，凝汽器內(nèi)部掛片在檢修時檢查，用于長期腐蝕和結(jié)垢監(jiān)測。
　　從掛片外觀可以看出，不銹鋼和碳鋼均光亮如新（見圖12）。稱重測量顯示，不銹鋼掛片腐蝕速率為0.0002mm/a，碳鋼掛片腐蝕速率為0.012mm/a，都遠遠小于《工業(yè)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范（GB50050-2007）》中關(guān)于金屬腐蝕率不銹鋼0.005mm/a、碳鋼腐蝕率0.075mm/a的要求。從側(cè)面顯示了我廠采用的穩(wěn)定高濃度磷酸鹽處理技術(shù)不單單是阻止了結(jié)垢的發(fā)生，而且全面抑制了系統(tǒng)金屬的腐蝕。
　　4.3 節(jié)約用水
　　我廠循環(huán)水塔的補水量和排污量，單機循環(huán)量為35000噸/小時，蒸發(fā)損失按照全年平均值1%計算。以全部使用地下水為例，濃縮倍數(shù)達到8倍與2倍，單機每年僅補水部分可以節(jié)約的水費即達到750萬元。
　　采用中水作為補充水，會節(jié)約大量的新鮮水和費用。然而由于中水水質(zhì)惡劣，造成循環(huán)水藥劑消耗量比較大。為此，采取了以下措施：與污水處理廠進行協(xié)調(diào)，要求其出水達標；由藥劑廠家做動態(tài)試驗，進一步提高藥劑性能，并提高循環(huán)水濃縮倍數(shù)；更改實驗室有機磷、正磷等檢測方法，消除其它雜質(zhì)干擾，提高測定準確度；加強對循環(huán)水阻垢劑加藥泵的維護，發(fā)現(xiàn)故障及時修復(fù)。
　　經(jīng)過以上改進措施后，阻垢劑加藥量有所
　　降低。
　　在補充水的費用上，如果不計算排污費用，使用中水費用最低；使用地下水費用最高；使用混合水，不同比例下費用不同。但是風險與費用之間是一個矛盾，在循環(huán)水處理中，安全性和經(jīng)濟性是捆綁在一起的，在保障安全的基礎(chǔ)上，努力提高經(jīng)濟效益是我們始終追求的目標。經(jīng)過測算和綜合評價之后，以使用中水與地下水比例為6：1的方案為處理效果和費用的****方案。
　　以中水作為補充水后，節(jié)約了大量的新鮮水，全廠年使用中水約540萬噸，對于緩解城市供水緊張和提高水的重復(fù)利用率具有巨大的社會效益。
　　從費用節(jié)約而言，使用城市中水綜合處理費用比使用新鮮水節(jié)約275萬元，為企業(yè)節(jié)約了運行
　　成本。
　　5 今后的計劃
　　中水回用作為循環(huán)冷卻水可以節(jié)約大量的新鮮水，但同時也會帶來很多的運行問題，我廠應(yīng)積極與污水處理廠聯(lián)系，促進其提高處理水平，保障出水水質(zhì)合格；當中水水質(zhì)惡化時及時啟動應(yīng)急方案，降低水質(zhì)惡化造成的影響；根據(jù)中水水質(zhì)的變化，及時設(shè)計針對性的方案，進一步提高管理水平、增加培訓以及與服務(wù)供應(yīng)商的交流；在有條件下的情況下增加廠區(qū)內(nèi)部預(yù)處理裝置，降低中水中部分危害性指標。
　　6 結(jié)語
　　我公司在中水水質(zhì)不穩(wěn)定、水質(zhì)超標的情況下對循環(huán)水水質(zhì)進行了有效的控制，通過系統(tǒng)檢查驗證了處理措施的有效性，換熱設(shè)備無腐蝕、結(jié)垢和微生物沉積的發(fā)生，保障了設(shè)備的安全運行。但由于中水水質(zhì)惡劣，運行風險還是會長期存在，我們要把循環(huán)水處理作為重點工作，長抓不懈。

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