城市中水回用于锅炉补给水的处理工艺运行和分析

发表时间:2019/3/7   来源:《建筑学研究前沿》2018年第33期   作者:汪伟伟
[导读] 仍需进一步研究解决。随着中水处理技术的日益成熟,中水回用于火电厂具有广阔的发展前景。
武汉凯迪水务有限公司  湖北武汉  430070
  摘要:水资源短缺已成为制约火电厂建设与发展的瓶颈,城市中水回用于火电厂具有巨大的经济、社会和环境效益。某电力有限公司采用预处理一超滤一反渗透一离子交换的深度处理工艺处理中水用作锅炉补给水,其产水水量及水质可以达到火电厂锅炉补给水要求。但中水回用中出现了一些问题,结合中水水质特点,分析探讨了该工艺的实际运行情况和存在问题,并提出相应的解决方法。
  关键词:火电厂;中水回用;锅炉补给水
  
  
  随着水资源的短缺、水污染的加剧及环保要求的日益严格,中水回用已成为解决水资源危机的重要途径。作为用水大户的火电厂占工业总用水的20%以上,水资源的短缺已经成为制约火力发电厂发展的重要影响因素。城市中水回用于火电厂,可以在扩大中水回用规模、减少污水排放的同时,为火电厂提供水质稳定、水量充足的水源,是实现污水资源化的重要途径,具有巨大的经济、社会和环境效益。目前城市中水回用于火力发电厂主要用于循环冷却水补充水,用作锅炉补给水的应用尚处于探索阶段。
  1 中水深度处建系统设计
  1.1水源水质
  锅炉补给水水源取自某污水处理厂二级处理出水,满足GB18918—2002的一级B标准。水质分析测试数据显示,原水水质存在一定范围的波动,原水水质较差,有机物和含盐量较高。
  1.2 系统工艺流程
  锅炉补给水处理系统工艺流程如图l所示。
 
  该污水处理厂二级出水,经提升水泵提升后进入絮凝反应沉淀池,通过混凝剂的电中和、吸附架桥和沉淀物网捕等作用去除水中的悬浮物和胶体等杂质,并经空气擦洗滤池过滤后进入化学水池。化学水池出水经超滤给水泵升压后进入超滤单元,进一步去除悬浮物、大分子有机物和胶体等污染因子,使其产水浊度降至0.1NTU以下、SDI15≤2。经超滤装置过滤合格的出水进入超滤水箱,经保安过滤器、高压泵后进入反渗透装置去除水中的盐分、有机物及胶体硅等杂质。通过反渗透的净水经一级复床+混床深度除盐后供给锅炉使用。考虑到原水中微生物含量较多,在反应池设有加药杀菌装置,加入次氯酸钠杀菌,以避免中水中细菌、藻类等微生物对后续系统的污染,因此预处理出水中残留有一定的余氯。为避免残留余氯对反渗透膜元件的氧化破坏进而影响产水水质,在反渗透单元保安过滤器之前投加NaHSO3使余氯低于0.1mg/L;同时,投加阻垢剂和非氧化性杀菌剂,抑制反渗透系统的结垢和微生物滋生。
  2存在的问题
  2.1 进水水质不稳定
  该污水处理厂的污水进水系统为雨污合流系统,进水的水质受雨天雨水、合流渠道的冲淤等多重影响,进水水质不稳定,导致出水水质波动较大。运行期间有时会发生异常情况,中水来水浊度高达60NTU,1~2h后趋于稳定。中水水质不稳定,易使混凝过程出现投加药量不足或过量的情况,从而影响预处理出水水质,造成后续膜系统的污堵。
  2.2 系统设计缺陷
  中水中有机物和氨氮含量偏高,作为微生物的营养物质,将加速输水管道和用水设备中微生物繁殖,形成生物黏泥,引起管道堵塞、传热效率降低、设备腐蚀等;有机物长期偏高还易形成反渗透膜的有机物污染,造成反渗透装置脱盐率和产水量下降;氨氮则会与氯系氧化性杀菌剂反应,降低氯的杀菌效果,同时增加氯离子(引起不锈钢晶间腐蚀)。因此,严格控制有机物和氨氮的含量是抑制微生物大量繁殖,降低腐蚀程度,减缓膜污染的有效措施。现有预处理工艺不能有效降低有机物和氨氮含量,影响出水水质。
  2.3 预处理系统碳钢腐蚀严重
  由于碳钢材料的廉价,预处理系统工艺管道主要是Q235A碳钢,部分设备、管道使用304不锈钢。中水有机物、氨氮、微生物、总含盐量偏高,这些物质易对碳钢造成严重腐蚀,有机物、氨氮都是细菌的营养物,易使菌藻大量繁殖形成生物粘泥,引起氧的浓差电池腐蚀;异养菌、铁细菌、硫酸盐还原菌等过量繁殖,将导致垢下腐蚀、坑蚀、微生物腐蚀等;Cl-,SO42-,NO3-等腐蚀性阴离子,易加剧管道的垢下腐蚀和点蚀,严重的可造成管道穿孔。
  3 改进建议
  3.1 强化有机物和氨氮的处理效果
  为了减少由于有机物和氨氮过高造成的微生物滋生、设备腐蚀、膜污染等不利影响,通常需要对中水进行生化处理,一般以曝气生物滤池(BAF)居多,其突出特点是在一级强化处理的基础上将生物氧化和截留悬浮物结合在一起,能有效去除水中的有机物、悬浮物、氨氮等污染物。陈越等采用BAF-混凝-沉淀-过滤工艺对城市污水处理厂二级出水进行深度处理研究,结果表明:该组合工艺对CODcr、NH3-N、TP的去除率分别为49.9%、96.2%、92.0%。由此可见,预处理工艺增加BAF后,能大大降低水中的有机物和氨氮含量,一方面能有效抑制微生物的滋生,减缓碳钢腐蚀,另一方面也能保证反渗透稳定可靠的进水水质,有利于减缓膜污染,延长膜使用寿命。
  3.2 加强输水管道的腐蚀防护
  为了有效保护碳钢系统,最大限度的减缓其腐蚀速率,必须加强对碳钢的腐蚀防护。针对已经投运的预处理系统,可选择的防腐方法有投加缓蚀剂、涂层保护及阴极保护。电厂耗水量较大(8400m3/d),投加缓蚀剂加药量过大,水处理费用较高,且可能会影响后续膜处理单元,加速膜污染;涂层保护采用喷涂、刷涂和浸泡等方法对管道进行Ni-P镀、衬胶、渗铝等,一般在管道施工期间完成,更适用于新建机组,对于已安装并投运的系统而言,难度大,操作成本高;综合考虑,可选择对电厂在役管道安装阴极保护系统。腐蚀试验结果证明,当采用镁合金作为牺牲阳极材料对碳钢进行阴极保护时,碳钢在中水中的腐蚀速率大大降低,甚至低于地下水中的腐蚀速率。可见,采用牺牲阳极法阴极保护对碳钢在中水中的腐蚀有极佳的防腐效果,可以作为针对性的防腐措施。
  3.3 加强系统的运行管理
  国内反渗透系统运行故障中85%以上是因预处理方面引起的。目前电厂的反渗透系统运行状况良好,膜性能没有明显变化,但从长期安全运行的角度考虑,预处理还是应加强对有机物和氨氮的处理,严格控制反渗透的进水水质,加强运行管理。应定期更换保安过滤器的滤芯;根据水质情况及时调整还原剂、阻垢剂及非氧化性杀菌剂加药量,以控制反渗透进水余氯,防止反渗透膜结垢,抑制微生物滋生;此外,即使反渗透进水水质符合要求,运行控制正常,反渗透膜也会逐渐被浓水中的无机物、微生物、金属氢氧化物、胶体、有机物等所污染,因此还需定期对反渗透装置进行维护性的化学清洗,以消除各种微量有机物、无机物对膜的污染,延长反渗透膜的使用寿命。
  结论
  淡水资源的紧张,使得中水回用日益受到重视。作为用水大户的火力发电厂,积极探索城市中水作为锅炉补给水水源,是充分利用水资源的有效途径。湛江电力有限公司中水回用处理系统投产运行以来的监测结果表明,中水经过深度处理后,产水水量及水质可以达到火电厂锅炉补给水的水质要求。但中水回用处理系统中出现的管道腐蚀、预处理出水有机物和氨氮含量过高带来的微生物滋生、膜污染等问题,仍需进一步研究解决。随着中水处理技术的日益成熟,中水回用于火电厂具有广阔的发展前景。
  参考文献
  [1]王平,孙心利,李立新.中水回用于火电厂冷却水系统的问题分析[J].工业用水与废水,2014,39(2):10-12.
  [2]赵毅,王晓攀,付东.中水用于电厂循环冷却水补充水的可行性分析[J].华北电力大学学报,2015,32(3):89-94.
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