城市中水用做电厂循环水的处理利用

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摘 要：中水含有更多的有机物、氮、磷、碱度及氯化物、硫酸盐等，所以在用作电厂循环冷却水补充水时，会对循环冷却水系统的运行产生更多的问题。其中有机物、氮和磷都是细菌、藻类所需要的营养物质，如不加以严格控制就会因细菌、藻类的大量繁殖、增生而产生更大的问题，如生成生物黏泥、污垢，加速循环水管道、凝汽器的腐蚀，降低换热器传热效率等。而钙、镁、氯化物、硫酸盐和碱度等又会造成系统结垢、腐蚀等危害。因此，应加强对城市中水的处理和出水指标的控制。

关键字：中水杀菌 氨氮致垢因素

中图分类号：S482.2文献标识码： A

Abstract :reclaimed water contains more organic matter, nitrogen, phosphorus, alkalinity and chloride, sulfate, etc., so when used as make-up water of circulating cooling water for the operation of power plant,more problems will be produced.If organic matter, nitrogen and phosphorus nutrients that are needed by bacteria and algae are not controled strictly,more problems will be created because ofbacteria breeding and algae blooms,such as generating biological slime, dirt, accelerating the corrosion of circulating water pipes and condenser, and reducing the heat transfer efficiency of heat exchanger, etc. because calcium, magnesium, chloride, sulfate and basicity can cause system scaling, corrosion and other damage,so we should strengthen the control of the reclaimed water treatment and water index.

Key words: reclaimed water, sterilization, ammonia nitrogen, scale inhibition

概述

大唐七台河发电有限责任公司自2000年投产以来一直使用七台河桃山水库水作为电厂循环冷却水，但是2012年出现了历史性水资源危机，从2012年7月份开始采用七台河市污水处理厂处理后的城市中水作为机组循环冷却水，从初期掺兑部分桃山水库水，到后期全部使用城市中水作为机组循环冷却水，完全满足了电厂生产需求。

以下是2012年7月水库水、城市中水及循环冷却水水质分析对比表：

从表中可以看出，城市污水经过处理后的城市中水，基本能达到电厂循环冷却水所需水质标准要求；再经过我厂的处理，则完全达到了电厂循环冷却水所需水质标准要求。

二、城市中水作为循环水存在的问题及对策

中水与水库水相比，中水中含有更多的有机物、氮、磷、碱度及氯化物、硫酸盐等，所以在用作电厂循环冷却水补充水时，会对循环冷却水系统的运行产生更多的问题。其中有机物、氮和磷都是细菌、藻类所需要的营养物质，如不加以严格控制就会因细菌、藻类的大量繁殖、增生而产生更大的问题，如生成生物黏泥、污垢，加速循环水管道、凝汽器的腐蚀，降低换热器传热效率等。而钙、镁、氯化物、硫酸盐和碱度等又会造成系统结垢、腐蚀等危害。因此，应加强对城市中水的处理和出水指标的控制。

1、营养物质及细菌微生物

城市污水含有较高的有机物、氮和磷等菌藻所需的营养物，而冷却水的温度长期保持在25℃以上，在供氧充足的条件下，非常有利于冷却水系统中微生物的滋生。若不加以控制，势必会造成菌藻繁殖、生物粘泥和污垢增加，引起设备腐蚀和系统堵塞等问题，降低换热器的传热效率。对此，一方面在凝汽器系统上加强胶球的机械清除效果，以防止细菌粘泥的沉积。另一方面应对所投加的杀菌剂加以控制，而杀菌剂的合理选择以及杀菌工艺的确定，都将直接影响到经济运行成本。

目前，在循环冷却水中常用氯气作为杀菌剂，但城市污水回用冷却水的实践证明二氧化氯杀菌效果较氯气杀菌效果要好，因为氯是氧化性杀菌剂，会与还原性的氨发生化学反应，降低了氯的杀菌效果，并且回用水中氨氮浓度波动很大，难以确定氯气的加药量。而二氧化氯杀生能力是氯的20-25倍，具有用量少、效率高、速度快、药效持续时间长、使用的PH范围广等优点，有实验显示2mg／L的二氧化氯作用30s后就能杀死近100％的微生物。最重要的一点，二氧化氯不与水中氨、有机胺类和酚类反应，消除了氨氮浓度变化对杀菌剂加入量的影响。二氧化氯由于不受回用水中氨浓度的影响，能有效地杀死回用水中的微生物，成为污水回用首选杀菌剂。

使用氧化型杀菌剂需要通过实验来控制剂量。因为，城市中水中碱度和硬度都比较大，容易结垢，为了降低成本，减少排污，需要通过加入阻垢剂来提高循环水的浓缩倍率。氧化型杀菌剂对阻垢剂都有氧化作用，影响阻垢剂的效果。这就需要：一、控制使用剂量，作好杀菌和减少阻垢剂氧化的平衡。

二、在选择阻垢剂配方时，尽量考虑使用耐氧化的药剂。

2、氨氮

城市污水中氨氮的质量浓度一般为10mg／L，90％以上以氨的形式存在，这大大超过了冷却水的回用标准(氨氮≤5mg／L)。 中水富含的氨氮，会对循环冷却水系统产生多方面的影响。

首先，城市污水中的氨在潮湿空气或含氧水中，对铜合金有严重的腐蚀作用，引起铜和铜合金应力腐蚀开裂，其原因是氨能和铜表面保护膜的铜离子和亚铜离子络合，形成的铜氨络离子具有良好的稳定性和可溶解性，使得铜表面的镀膜很快被破坏，从而引起铜合金腐蚀。

其次，氨氮与次氯酸反应，降低氯的杀菌效果，同时增加的氯离子会引起不锈钢晶间腐蚀，降低循环水PH值，加速磷系缓蚀阻垢剂的水解，消耗其有效浓度，增加正磷酸盐浓度，加速磷酸钙垢的生成。而氨是还原剂，会产生氧化还原反应，生成氨氮化合物，尽管这些化合物也具有杀菌作用，但其杀菌速度较慢，而且这些化合物在冷却塔的吹脱作用下将会逸出，没有起到有效的杀菌效果。

第三，氨氮还是微生物的营养物质，在冷却系统内会滋生大量的微生物，使循环水系统产生生物粘泥、结垢增多，造成杀菌剂量的加大。

因此，城市污水处理用中控制氨氮的浓度尤其重要。

生产实践发现，氨氮在循环冷却水中不会发生积累，甚至会消失，对系统的影响并不是十分严重。其原因是由于氨在冷却塔内发生了硝化反应，被解吸和降解，不会在循环水中积累，而氮硝化产生的硝酸，还能缓解磷酸钙垢的沉积。

3、致垢因素

城市中水的碱度较高，比天然水含有更多的钙、镁和硫酸盐，更易发生结垢，降低换热器的换热效率。为了防止结垢，就需要较大的排污量，增加了水量损失和杀菌剂、阻垢剂等化学药品损失，提高了生产成本。为了合理利用资源，降低生产成本。一方面在中水处理方面需要采用完善的技术，提高中水水质。另一方面，在中水使用过程中，合理选用化学药剂。现在优质的阻垢剂可以保证循环水在硬度+碱度在≤1200mg／L甚至1500mg／L范围内运行，充分利用水资源。

三、城市中水作为循环水的实践

为了解决城市中水作为循环冷却水普遍存在的问题，我厂采用加氯处理和投加专用阻垢剂将城市中水处理成适合电厂使用的循环冷却水。加氯处理是安装二氧化氯发生器成套设备，通过电解食盐水，生产出以二氧化氯为主，伴有臭氧、氯气、过氧化氢等多种强氧化剂同时起到杀菌效果的水溶液，定期投加入循环冷却水中，同时起到杀灭细菌、有机物，分解氮类和调节PH值的作用，将循环冷却水水质控制在PH值8.5-9.0、有机物小于60 mg/L；阻垢剂处理采用化学药品A、B、C按照3:1:1比例自行配制的阻垢剂，连续投加入循环冷却水中，将循环冷却水水质控制总磷在2.0mg/L以上，浓缩倍率4.0左右。次氯酸钠和阻垢剂加药量通过循环冷却水化验数据进行动态调整。城市中水经过我们处理后，完全可以替代天然清水用作电厂循环冷却水。

循环水检测报告单

检测日期：2013年4月23日

我们近一年的生产实践表明，用城市中水用作电厂循环冷却水，完全可以达到相同的冷却、防腐、阻垢效果。

以下是我厂3月份#1机组和5月份#3机组检修时，检查凝汽器水侧时的图片及检查结果：

图片一： 2013年3月26日 #1机组凝汽器水侧检查图片

#1机凝汽器水侧检查结果如下：

（1）A、B水侧钢管光滑，无垢，A、B侧隔板呈灰白色光滑，无淤泥沉积。

（2）A 侧出口管间金属板表面稍有浮锈，B侧出口管壁光滑，内壁光亮。

（3）A、B侧水室有少量杂物，侧壁无淤积物，呈黑色，有少量腐蚀。

图片二： 2013年5月7日 #3机组凝汽器水侧检查图片

#3机凝汽器水侧检查结果如下：

（1）A、B水侧钢管光滑，无垢，A侧隔板呈灰白色光滑，无沉积。

（2）A、B侧出口管壁光滑，内壁光亮。

（3）A、B侧水室有少量杂物，侧壁无淤积物，呈黑色，无腐蚀。

与天然清水相比，用城市中水用作电厂循环冷却水，需要增加相应的水处理设备、投加杀菌剂和阻垢剂，处理起来更加复杂、监督、调整工作量更大、生产成本更高。但是，用城市中水用作电厂循环冷却水，可以不仅节约天然清水的用量、还可以减轻城市废水直接排放对环境的污染，具有较大的社会效益和环境效益。这也是我们大唐、七电公司必须承担的社会责任。

我们用城市中水用作电厂循环冷却水是使用时间还很短暂，对城市中水的处理的比较简单、还不够完善，今后还可以采用机械过滤、活性炭吸附、膜处理和反渗透等单独或者联合处理的方式来提高循环水水质，从而提高浓缩倍率，提供循环水的利用率，降低系统水耗。

作者简介

李国君：(1970-?)，男，籍贯黑龙江省宾县，学历大学本科，2005年毕业于东北电力大学应用化学系电厂化学专业，现任大唐七台河发电有限责任公司发电部化学主值班员。

参考文献刘海宁 《电厂化学设备及系统》