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中水回用于循环水冷却水的处理措施和成效

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发表日期：2020-4-27

概述
　　随着环保要求和节约用水的需要，越来越多的用户使用城市中水作为循环冷却水的补水。由于污水处理厂来水水源复杂且处理水平有较大差异，使进入循环水系统的城市中水水质存在很大的差异。这些差异常常超出一般循环冷却水水质控制标准，给循环冷却水处理工作造成困难。
　　防止系统结垢、腐蚀和微生物控制是循环冷却水处理的主要任务，怎样解决品质恶劣的中水回用于循环冷却水后带来的以上问题成为处理的难点。
　　2 项目和水质简介
　　2.1 项目简介
　　河北大唐国际丰润热电公司2×300MW机组是由大唐国际和唐山市建设投资公司共同出资建设的热电联产项目，是按照循环经济、节能环保理念建设的“绿色电厂”。机组同步安装脱硫设施，预留脱硝位置；锅炉采用低氮燃烧技术，有效降低氮氧化物排放；燃煤储运采用储煤罐、自动喷淋和除尘设备，大大减少对周边环境的影响；机组采用二次循环供水系统，设计使用中水，全部废水经处理后实现“零”排放。
　　我厂循环冷却水采用丰润污水处理厂二级污水（中水）作为循环冷却水的补水，中水直接进入循环冷却水系统。
　　循环水中要维持20mg/L的磷酸根在水中需要将pH降低到6.85，但是低pH运行意味着循环水要加入大量的硫酸和增加系统硫酸钙结垢趋势，并且因为补水的不稳定性，当补水正磷含量降低时如果无法及时恢复高pH运行，系统将遭受严重的腐蚀。
　　另外，针对循环水正磷偏高、补水来源不同的情况，为防止磷酸钙的析出，制定了正磷超过指标时的应急处理方案，增加了辅助投加磷酸钙分散剂的措施，以期达到循环水稳定控制和安全运行的
　　目的。
　　采取的具体控制方法是：当循环水的正磷大于10mg/L以上，需要将pH控制在8.0以下，以防止磷酸钙垢；当循环水中正磷大于20mg/L以上，水温大于15℃，控制pH小于8.0，并添加磷酸钙分散剂LQ-86013ppm（按总补水添加）；当循环水正磷大于30mg/L以上，水温大于15℃，控制pH在7.0～7.5之间，并添加磷酸钙分散剂LQ-86015ppm（按总补水添加）。
　　经过采取以上各种措施，使机组在运行两年多的时间里，达到了有效阻止磷酸钙沉积的效果。
　　3.1.2 微生物的控制。控制了系统磷酸盐结垢只是消除了循环水运行危害之一，磷酸盐、氨氮、硝酸根、COD等因素引起的微生物繁殖问题同样是我厂循环水处理的重点。
　　因为中水本身含有细菌，在循环水中适宜的温度、良好的通风、充足的养料条件下，细菌会迅速地繁殖。在此情况下，常用的杀菌剂处理效果不
　　明显。
　　以常用的某杀菌剂而言，其2小时内实验室杀菌率可以达到99%以上，现场24小时杀菌率达到95%以上，在某厂使用多年效果良好。但是在中水回用的循环水系统，该杀菌剂表现并不令人满意，因为使用该杀菌剂48小时时，细菌恢复到了原有数量。而循环水系统中，长效的细菌控制比短期的杀菌更具有实用意义，所以我们经过试验筛选了一种长效抑菌作用的杀菌剂，该杀菌剂可以在7～10天时间内保持较高的杀菌效果，再配合氧化性杀菌剂进行处理，避免了细菌短期爆发引起的系统
　　故障。
　　氧化性杀菌剂采用冲击式添加颗粒状产品，该杀菌剂有效氯含量在90%以上，在水中溶解度较小，溶解速度中等，可以短时间内连续释放有效氯，既保证了系统微生物的抑制，又避免了速溶性杀菌剂带来的瞬间余氯过高的腐蚀危害。
　　3.2 制定合理的加药方案
　　在循环水系统运行初期，加药、加酸设备无法正常运行，循环水指标波动较大，药剂只能靠人工添加，用药量较大，pH控制不稳定，使循环冷却水处理存在较大的安全隐患。随着加药、加酸设备的正常，现场根据循环水分析数据及时调整加药量，使循环水指标控制在合格范围之内。
　　3.3 应急措施处理方案
　　尽管我厂对于循环水控制指标进行了限定，但是基于中水水质不稳定的原因，难免会有超标现象发生。我厂对于中水进一步超标制定了应急方案，当中水水质超出控制标准较高时，利用部分井水代替中水，以缓解中水水质恶劣带来的危害。以2011年1～4月#1机循环水为例，合计补充中水94万吨，合计补充地下水21万吨。
　　3.4 加强专业人员培训
　　针对我厂化学人员基础知识薄弱的问题，采取内部培训和邀请服务厂家现场培训的方式，取得了较好的培训效果。化学人员在分析测试技术、理论知识、现场操作等方面得到了很大提高。
　　3.5 加强水质监督力度
　　鉴于我厂循环冷却水水质的特殊性，我厂加强了水质监督力度，并取得了一定成效。现场加强了循环水、中水指标监控，增加了化验频次、定期悬挂试片、测细菌总数等措施。保证了循环水水质指标控制在合格范围之内。
　　由于中水水质恶劣，给循环水的碱度、钙离子等指标的控制带来难度。我们通过加酸控制碱度，合理排污控制钙离子，有效减缓了结垢的压力。
　　由于循环水的浊度比较高，势必带来凝汽器内粘泥沉积和增大结垢风险的问题。其他电厂的多次检修实践表明：如果胶球质量不好或胶球投加不及时，造成清洗效果不理想，很容易在管材表面造成粘泥沉积，产生腐蚀和结垢问题。因此胶球清洗工作非常重要。
　　为了减少粘泥沉积，保持管材表面的清洁，经过化学和汽机专业协商，改善了胶球清洗方案，化学专业配合汽机对胶球质量进行了指标规定，保证湿态胶球直径比换热管内径大1～2mm，不但考察胶球的收球率，还制定了筛球率指标，定期淘汰一些不合格胶球，并且保证不合格胶球不高于总胶球数的20%，使胶球系统发挥了应有的擦除效果，对辅助保持换热器清洁发挥了重要作用。　　另外，如果凝汽器内进入了填料碎片、胶球、石块等杂物，会造成管口的堵塞，引起水流不畅，进而影响换热效果，堵塞严重时还会带来粘泥沉积、腐蚀或结垢问题。水塔的填料曾发现有破损现象，破碎的填料很容易随循环水进入凝汽器，堵塞管口。我们对填料等杂物问题一直保持了持续跟踪，并及时更换了破损的填料。
　　4 取得的成效
　　循环水日常腐蚀监测通过水池挂片法，挂片类型为与凝汽器管材相同的316L不锈钢管和低碳钢，并在凝汽器内部长期悬挂316L不锈钢管。水池挂片每个月取出观察外观和称重，凝汽器内部挂片在检修时检查，用于长期腐蚀和结垢监测。
　　从挂片外观可以看出，不锈钢和碳钢均光亮如新（见图12）。称重测量显示，不锈钢挂片腐蚀速率为0.0002mm/a，碳钢挂片腐蚀速率为0.012mm/a，都远远小于《工业冷却水处理设计规范（GB50050-2007）》中关于金属腐蚀率不锈钢0.005mm/a、碳钢腐蚀率0.075mm/a的要求。从侧面显示了我厂采用的稳定高浓度磷酸盐处理技术不单单是阻止了结垢的发生，而且全面抑制了系统金属的腐蚀。
　　4.3 节约用水
　　我厂循环水塔的补水量和排污量，单机循环量为35000吨/小时，蒸发损失按照全年平均值1%计算。以全部使用地下水为例，浓缩倍数达到8倍与2倍，单机每年仅补水部分可以节约的水费即达到750万元。
　　采用中水作为补充水，会节约大量的新鲜水和费用。然而由于中水水质恶劣，造成循环水药剂消耗量比较大。为此，采取了以下措施：与污水处理厂进行协调，要求其出水达标；由药剂厂家做动态试验，进一步提高药剂性能，并提高循环水浓缩倍数；更改实验室有机磷、正磷等检测方法，消除其它杂质干扰，提高测定准确度；加强对循环水阻垢剂加药泵的维护，发现故障及时修复。
　　经过以上改进措施后，阻垢剂加药量有所
　　降低。
　　在补充水的费用上，如果不计算排污费用，使用中水费用最低；使用地下水费用最高；使用混合水，不同比例下费用不同。但是风险与费用之间是一个矛盾，在循环水处理中，安全性和经济性是捆绑在一起的，在保障安全的基础上，努力提高经济效益是我们始终追求的目标。经过测算和综合评价之后，以使用中水与地下水比例为6：1的方案为处理效果和费用的****方案。
　　以中水作为补充水后，节约了大量的新鲜水，全厂年使用中水约540万吨，对于缓解城市供水紧张和提高水的重复利用率具有巨大的社会效益。
　　从费用节约而言，使用城市中水综合处理费用比使用新鲜水节约275万元，为企业节约了运行
　　成本。
　　5 今后的计划
　　中水回用作为循环冷却水可以节约大量的新鲜水，但同时也会带来很多的运行问题，我厂应积极与污水处理厂联系，促进其提高处理水平，保障出水水质合格；当中水水质恶化时及时启动应急方案，降低水质恶化造成的影响；根据中水水质的变化，及时设计针对性的方案，进一步提高管理水平、增加培训以及与服务供应商的交流；在有条件下的情况下增加厂区内部预处理装置，降低中水中部分危害性指标。
　　6 结语
　　我公司在中水水质不稳定、水质超标的情况下对循环水水质进行了有效的控制，通过系统检查验证了处理措施的有效性，换热设备无腐蚀、结垢和微生物沉积的发生，保障了设备的安全运行。但由于中水水质恶劣，运行风险还是会长期存在，我们要把循环水处理作为重点工作，长抓不懈。

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