电厂中水是什么水(深度脱氮技术在电厂中水回用中的应用)

深度脱氮技术在电厂中水回用中的应用

［摘要］介绍了浙能长兴电厂3万t/d城市中水综合利用工程的项目背景、可行性分析过程及处理工艺，结合系统的实际运行情况分析了项目的效益、处理效果。实践表明，采用曝气生物流化池（ABFT）工艺处理含低浓度氨氮的城市中水，脱氮效果良好，同时可去除部分COD。城市中水经深度脱氮处理后回用作电厂循环冷却水补水是可行的。

［关键词］城市中水；深度脱氮；曝气生物流化池；循环冷却水

［中图分类号］X703.1［文献标识码］B［文章编号］1005-829X（2011）03-0081-04

Applicationofadvanceddenitrogenationtechnologyofurbanrecycledwaterinpowerplants

ZhouHaibin，ZhangDongming，ChangYan

Abstract：Thebackground，feasibilityanalysisprocessandtreatmenttechnologyofthe30000t/dmulti-purposeprojectofurbanrecycledwateratZhenengChangxingPowerPlantareintroduced.Basedontheactualrunningsituationofthesystem，theprojectbenefitandtreatmenteffectareanalyzed.Thepracticeshowsthattheaerationbiologicalfluidizedtank（ABFT）technologyissuitablefortheadvancedtreatmentofurbanrecycledwatercontaininglowNH3-NandpartofCODcanberemoved.Itisfeasiblethattheurbanrecycledwatercanbereusedascirculatingcoolingwater，afteritha**eensubjectedtotheadvanceddenitrogenationtreatment.

Keywords：urbanrecycledwater；advanceddenitrification；aerationbiologicalfluidizedtank；circulatingcoolingwater

随着经济的快速发展，水资源需求不断扩大、水环境污染日益加重的双重矛盾已成为制约国家经济和社会发展的重要因素之一。以太湖流域为例，近2年水资源供需缺口已达1.39×1010m3〔1〕。我国电力装机结构以火力发电为主，火力发电的工业用水量占全国工业用水总量的40%左右。此外，为应对全球气候变暖而采取的CO2捕集与封存技术（CCS）将大幅增加火电厂的耗水量。据美国国家能源技术实验室（NETL）2008年9月发布的《未来热电厂淡水需求估计》报道，CCS将导致火力发电厂的耗水量在现有的基础上增加40%。可以预见，水资源问题将会成为制约火力发电行业持续发展的主要瓶颈之一。

尽管火力发电厂用水量巨大，但几乎占全厂用水量97%以上的循环冷却水对水质的要求并不高〔2〕。中水（也称再生水、回用水）经进一步处理后，一般均可满足电厂循环冷却水用水要求。城市中水（此处指城市污水处理厂二级排放水）回用作循环冷却水补水，不仅可降低对水环境的污染负荷，实现污水资源化利用，而且可以为电厂提供一个水质稳定、水量充足的水源。笔者结合长兴电厂城市中水综合利用工程（以下称长电中水回用工程）的研究与实践，对城市中水经深度脱氮后回用作电厂循环冷却水补水进行了技术分析、效益分析和工程实践分析。

1项目概况

长兴电厂位于浙江省北部，装机容量为4×300MW，采用敞开式循环冷却水系统，年平均取水量1.67×107m3（2006—2008年），取水水源为陆汇港（属太湖水系）。

近年来，陆汇港水污染日益严重。水源地的水质监测数据表明，2003—2006年，各种盐离子浓度明显增大，其中2004—2006年，含盐量上升了近300%。为解决长期困扰电厂的用水安全问题，开辟一个稳定而可靠的新水源，经过技术分析、论证及中间试验，确定采用经深度脱氮处理后的城市中水作为循环冷却水补水。

长电中水回用工程于2009年7月30日投入运行，总投资1836万元，设计处理水量3万t/d，采用曝气生物流化池（AerationBiologicalFluidizedTank，ABFT）工艺对城市中水深度处理后作为电厂二期（3#、4#机组）循环冷却水补水，深度处理后的城市中水主要水质指标：NH3-N＜1mg/L，CODCr≤20mg/L，BOD5≤5mg/L。

2可行性分析

2.1水质分析

长兴污水处理厂一期工程日处理污水量3万t，处理工艺采用A/A/O生物处理法（脱氮除磷工艺），出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）的一级B排放标准。根据2005—2007年的在线监测数据，长兴污水处理厂处理出水的CODCr为30.76~53.20mg/L，NH3-N为5.01~11.87mg/L，BOD5为13.25~20.00mg/L。

长兴电厂凝汽器管材质为HSn70-1B铜合金（3#、4#机组），根据《城市污水再生利用工业用水水质》（GB/T19923—2005）和《火力发电厂凝汽器管选材导则》（DL/T712—2000），再生水（即中水）作为敞开式循环冷却水系统补水时，NH3-N须＜1mg/L。根据《工业循环冷却水处理设计规范》（GB50050—2007）的规定，再生水直接作为间冷开式系统补水时，CODCr≤30mg/L、BOD5≤5mg/L，同时结合西安热工所对中水用作循环冷却水系统补水时可能引起的腐蚀、结垢等问题的试验结果，确定CODCr≤20mg/L。

经对比可知，长兴污水处理厂出水基本满足电厂循环冷却水补水水质要求，但NH3-N、CODCr、BOD5高出控制指标较多，其中NH3-N的影响最大〔3〕。因此，深度处理系统的主要任务是降低城市中水的NH3-N，并进一步降低CODCr、BOD5等其他水质指标。

2.2脱氮技术的选择

现有的脱氮技术主要有物化法（氨氮吹脱、离子交换法、折点氯化法）、生化法（生物脱氮）和膜分离技术（超滤反渗透），其中，生物脱氮技术可在脱氮的同时去除部分COD，且运行费用较低。

较成熟的生物脱氮技术有生物滤池（BAF）、传统活性污泥工艺（A/O）和曝气生物流化池（ABFT），经技术经济对比（见表1，设计水处理量6万t/d），在进水NH3-N及BOD5低负荷条件下，ABFT工艺比A/O工艺及BAF工艺具有较为明显的优势。

表1BAF、A/O、ABFT生物脱氮工艺技术经济比较

为进一步验证ABFT工艺的可行性，2007年9月，以长兴污水处理厂出水为对象进行了3个月的中间试验。中试结果表明，有效水力停留时间为1.5h时，NH3-N的去除率能稳定在95%以上；秋季常温条件下，出水NH3-N平均为0.04mg/L，平均去除率为96.9%；冬季低温条件下，出水NH3-N平均0.35mg/L，平均去除率为95.2%，完全符合出水NH3-N须＜1mg/L的要求，从而确定生物脱氮工艺采用ABFT工艺。

3工艺说明

3.1ABFT简介

ABFT工艺是近年新兴的一种生化法去除氨氮的污水处理技术，实际上是综合传统活性污泥法与生物膜法优点的双生物反应器。该工艺依靠生物酶与载体的固定化技术将特效微生物固定在载体上，在有氧条件下利用载体表面的氨氧化细菌将氨氧化生成NO2-和NO3-，然后在缺氧条件（载体内部）下，以污水中所含有机物和某些还原性物质为电子供体，将亚硝酸盐反硝化生成氮气。

ABFT工艺在结构上分成4个区域，即集泥区、缓冲配水区、生物载体区、清水区。原污水在流过生物载体区时，附着在其上的微生物吸收水体中的可溶性有机物、氮、磷等作为营养物质，并在代谢过程中将有机污染物分解，从而使原污水得到净化。由于ABFT内的微生物食物链比较完整和稳定，内源呼吸进行得较充分，因此ABFT内的污泥产生量极少。

3.2工艺流程

长电中水回用工程工艺流程如图1所示。城市中水经生物脱氮、混凝沉淀和杀菌处理后，作为长兴电厂二期（3#、4#机组）循环冷却水系统补水。考虑到电厂循环冷却水用量因季节、运行负荷不同而波动较大，因此，将城市中水作为二期循环冷却水补水的主要水源，陆汇港作为二期循环冷却水补水的补充水源，以保证电厂用水的可靠性和安全性。

图1长电中水回用工程工艺流程

3.3主要构（建）筑物设计参数

长电中水回用工程设有1座配水池（20.35m×1.0m×5.7m），2座ABFT池（10.0m×10.0m×5.5m），1座中间水池（21.05m×2.0m×5.5m）和鼓风机房（108m2）1间。其中ABFT池的总有效容积为4000m3，总水力停留时间为3.2h，主要功能是去除氨氮，氧化部分有机物，降解各种水质污染因子。

4实际运行效果

4.1在线监测数据

长电中水回用工程自投入运行以来，系统运行稳定。根据在线仪表（水样取自清水井）监测数据显示，出水平均CODCr和NH3-N均低于设计值（NH3-N＜1mg/L，CODCr≤20mg/L）。2009年9月1日至15日出水CODCr、NH3-N的监测数据如图2所示。

图2出水CODCr、NH3-N监测数据

4.2人工分析数据

根据2009年9月人工取样分析数据，一期（1#、2#机组）清水井出水口的Cl-为21~41mg/L、全碱度为1.4~1.6mmol/L、总硬度为1.14~1.32mmol/L；二期（3#、4#机组）清水井出水口的Cl-为52~63mg/L、全碱度为1.2~1.5mmol/L、总硬度为1.46~1.54mmol/L、BOD5为3~5mg/L。经比较可知，一期、二期出水的全碱度相差不大，二期出水的Cl-、总硬度相对偏高。

4.3存在的问题及对策

（1）城市中水的总硬度和Cl-含量一般较高，但ABFT工艺不能去除Cl-和总硬度，因此使用城市中水时的循环水浓缩倍率不高，中水的使用效率较低。

（2）经深度脱氮处理后的城市中水在循环冷却水系统中仍存在硝化反应，而硝化反应需消耗一定的碱度，根据Larson指数〔4〕，碱度的降低会增加腐蚀的风险。

针对上述存在的问题，结合城市中水水质特点，将对循环水处理系统使用的阻垢剂、杀菌剂进行动态模拟试验，以进一步优化筛选适合城市中水水质特点的*剂。同时，深度处理系统的曝气量和加*量应根据城市中水水质、水量进行优化调整，在确保出水水质达到设计要求的同时，使系统经济、安全运行。

5项目效益

5.1社会效益

城市中水经过ABFT工艺深度脱氮处理后，可满足电厂循环冷却水补水的用水要求，实现了污水回用。利用电厂循环水系统的特殊工况条件，可进一步削减城市中水中的污染因子，减轻自然水体的负担〔5-6〕，有利于太湖流域的环境保护及水污染防治。同时，企业更好地承担了应负的社会责任，更大程度地参与地方循环经济的发展，为拓展企业的生存空间带来了契机。

5.2环境效益

城市中水经深度处理后回用作循环冷却水补水，每年可减少工业新鲜水取水875万t，同时可削减长兴地区向自然水体及太湖流域的污染物排放总量，经测算，可减少的污染物排放量：悬浮物157t/a，化学耗氧量290t/a，氨氮52t/a，环境（减排）效益明显。

5.3经济效益

循环冷却水补水采用经深度处理的城市中水后，仅从可量化的部分（取水费、运行费、折旧费等）与使用陆汇港水作为循环冷却水补水时比较（见表2），新增费用64.62万元/a。使用城市中水后，不仅为电厂提供了一个水量、水质稳定的新水源，还为电厂的安全运行提供了保障，该项经济效益虽难以量化，但同样明显。

表2使用城市中水、陆汇港水作为循环冷却水补水的费用比较

6结论

（1）曝气生物流化池（ABFT）作为一种生物脱氮工艺，特别是对低浓度氮的脱除，效果良好，同时可去除部分COD，其技术关键在于所采用的填料、特殊菌种及曝气方式。从实际运行情况看，出水NH3-N和COD符合控制指标。该工艺为城市中水深度脱氮提供了一种较好的选择。

（2）随着对水环境保护的进一步推进，提高水资源使用费、限制取水总量和实施COD排放指标是必然趋势，因此使用城市中水的经济效益将会日趋明显。

（3）城市中水所含污染物质虽少，但成分复杂，各地的城市中水水质相差明显，在论证处理工艺的可行性时，一般要做中间试验，以降低工程风险。

（4）长电中水回用工程的实践证明，使用城市中水作为循环冷却水补水是可行的，这对火力发电厂开展使用城市中水作为替代水源有积极的借鉴意义。

［参考文献］

［1］王颖，王腊春，朱大奎.长江三角洲水资源现状与环境问题［J］.科技通报，2010，26（2）：171-179.

［2］赵毅，王晓攀，付东.中水用于电厂循环冷却水补水的可行性分析［J］.华北电力大学学报，2005，32（3）：89-94.

［3］苟晓东，黄种买，虞启义，等.城市二级污水回用作电厂循环冷却水铜管腐蚀研究［J］.化工进展，2004，23（3）：304-306.

［4］周本省.工业冷却水系统中金属的腐蚀与防护［M］.北京：化学工业出版社，1993：20-21.

［5］张小霓，廖冬梅，陈明静.城市中水回用于循环冷却水的氨氮去除试验研究［J］.电力环境保护，2006，12（6）：50-53.

［6］周彤，郭晓，周向争，等.城市污水回用于循环冷却水时氨氮去除［J］.工业用水与废水，2000，31（6）：9-11.

［作者简介］周海滨（1977—），1999年毕业于华北电力大学，工程师，长期从事电厂水处理技术研究及应用工作。

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问下大家，电厂里的辅控化水运行人员ˉ中水还有化验是什么岗位啊？具体干些什么

看是不是正式工。正式工的话待遇不差，基本没什么事儿。就是定期化验一下中水各项指标是不是合格，锅炉的汽水品质各项指标是不是合格，不合格就通知相关专业处理。工作本身很轻松但是也要倒班。

电厂汽水循环中水的五种状态是来自什么？

是过冷水，饱和水，湿饱和蒸汽，干饱和蒸汽，过热蒸汽。

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电厂锅炉用中水可以吗？如果水质COD、BOD超标，要怎么处理？

电厂锅炉可以用中水作为补水，但是中水必须进行处理，此处理包括深度再生处理及化学水处理。COD及BOD超标，说明你厂的中水没有经过深度再生处理，请参照新办法的电站中水利用标准要求，设置深度处理站虽中水处理后，达到地表二级水标准，再根据化学水处理程序进行正常水处理。1.8万吨/日反渗透装置大约投资为3500-4000万元左右。由于中水再生处理的费用比较高，一般不建议将其作为锅炉补水，而是将其作为循环水补水。有可能的话，还是采用地下水、地表合格水及自来水作为锅炉补水比较合适。还要注意：中水中氨氮含量较高，对金属有腐蚀性，应当进行处理

光大电厂是国企吗？

不是国企，光大电厂是中国环保行业的领军企业 ，亚洲最大的垃圾发电投资商和运营商 ，于1993年 在香港创办 ，是中国首个"全方位、一站式"的环境综合治理服务商 。

光大电厂全面推进环保能源、环保水务、绿色环保、环境科技、装备制造及国际业务六大业务板块的发展 ，培育的项目包括垃圾发电、餐厨垃圾处理、垃圾分类、环卫一体化、污水处理、中水回用、供水、水环境综合治理、生物质综合利用、危废处理、生态修复、光伏发电、风电、技术研发、规划设计、装备制造、分析检测、环保产业园等 。

水力发电中所说的水头指的是什么？与净水头有什么区别？

水头是指上游蓄水的水平面至水轮机入口的垂直高度。代表了水的位能（势能）。水头越高，位能越大，同等流量能发的电也就多。在水电项目中有重要意义。最大净水头是指水电站最大水头减去一台机空载运行时引水系统所有水头损失后的净工作水头。最大水头确定条件为：水库正常高水位时，最低尾水位按50％额定流量时选取，所有水头损失是指拦污栅、工作闸门及压力钢管沿程的损失和*部损失（指弯管），水头损失为0.2m。

想用中水？ 不太容易_中国人大网

记者日前随“中华环保世纪行”采访团深入走访了河南省许昌市的火电企业。在许昌市禹龙发电有限责任公司（以下简称禹龙电厂），记者了解到，电厂日均取水量为3.69万吨，其中1万吨左右来自禹州市中水厂，其余2.6万多吨水来自当地的白沙水库。

河南省水资源十分紧缺，许昌是全国44个严重缺水城市之一。在水资源如此紧缺的地区，企业生产为何不全部使用中水而要混合使用中水与水库的水？带着这个疑问，记者进行了深入采访。

记者了解到，早在2008年建厂时，禹龙电厂就为使用禹州市中水厂的中水投资4100万元铺设了17.5公里的管网。

“我们一吨水的处理成本是0.57元，来水是禹州市污水处理厂经过处理后的污水，来水量一直是比较稳定的。”禹州市中水厂厂长王丽说。

禹州市中水厂的数据显示，2014年以来，水厂实际生产中水642万吨，其中为禹龙电厂提供生产用水96万吨，占比不足生产总量的15%。

一面是中水只能满足部分生产使用，一面是大量中水得不到充分利用，问题究竟出在哪里？

“禹龙电厂现在的工艺还不够完善，接纳不了这么多中水。”王丽说，“大多数的水在净化完成以后提供给禹州市颍河作景观用水了。”

资料显示，禹州市中水厂采用的是折板絮凝沉淀+V型砂滤+消毒的工艺，主要是去除禹州市污水处理厂未能完全去除的污染物、悬浮物和色度等，运行稳定时，出水各项指标均达到或优于国家有关标准。

在禹州市中水厂的在线监测站，记者未能顺利看到台账记录，本该悬挂在在线检测仪上用于监测数据自动记录的纸条也被撕毁了。在监测站的近十分钟时间里，在线检测仪也没有正常的呈现数值，中水厂的出水水质在现场没有得到验证。

随后记者又联系了禹龙电厂，电厂设备管理部的李洪峰向记者解释说，禹州市中水厂提供的中水硬度过高，不符合《城市污染水再生利用工业用水水质》标准，所以限制了电厂的中水使用量。

“我们之前就有因为中水硬度过高，机组冷却装置结垢导致换热效果差，最终出现机组跳闸的情况，所以现在只能将中水和白沙水库的水混合使用，以降低硬度。”李洪峰说，“我们知道有很多城市中水的水质相当好，不用再进行处理就可以使用，我们也只能羡慕。”

对禹龙电厂的说法，王丽不置可否。她表示，中水厂的出水是经过严格检测的。

“我们吸纳的生活污水虽然硬度本身就比较高，但处理后的出水完全符合国家有关标准。”王丽说，“用作锅炉的冷却水，可能硬度高了一些，但电厂通过技术软化后使用应该是没有问题的。”

面对中水的硬度矛盾，两家企业各执一词，但他们一致表示，双方一直在努力协调，相互配合，希望提高中水使用率。

据了解，电厂锅炉软化水设备已经比较普及，降低水的硬度也并不算技术难题。禹龙电厂早在2009年6月就已投产，近5年时间过去，禹龙电厂中水硬度过高的“技术难关”为何还未突破？

禹龙电厂提供的另外一份数据或许可以解答此疑问：白沙水库来水的水价为每吨0.85元，而中水的水价为每吨0.7元。

电厂没有按照相关部门的批复足量使用中水，中水水质不行固然是原因之一，但更关键的问题在于，目前使用中水没有太多的成本优势，企业自然不会有积极性。

禹龙电厂的问题绝对不是现阶段火电企业的个别现象。河南省环保厅副厅长马新春认为，中水使用不足量的主要原因就是因为“新鲜水太便宜了”。

“电厂和中水厂之间该如何协调，这是两个企业之间的经济账，环保部门很难去监管。”马新春说。

许昌市虽然在不久前印发了《许昌市实行最严格水资源管理制度考核办法》，但截至目前，地方**还未出台强制性的政策督促火电企业节水，也没有在中水回用方面形成制度化管理。