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中水回用于循環水冷卻水的處理措施和成效

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發表日期：2020/4/27

概述
　　隨著環保要求和節約用水的需要，越來越多的用戶使用城市中水作為循環冷卻水的補水。由于污水處理廠來水水源復雜且處理水平有較大差異，使進入循環水系統的城市中水水質存在很大的差異。這些差異常常超出一般循環冷卻水水質控制標準，給循環冷卻水處理工作造成困難。
　　防止系統結垢、腐蝕和微生物控制是循環冷卻水處理的主要任務，怎樣解決品質惡劣的中水回用于循環冷卻水后帶來的以上問題成為處理的難點。
　　2 項目和水質簡介
　　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投資公司共同出資建設的熱電聯產項目，是按照循環經濟、節能環保理念建設的“綠色電廠”。機組同步安裝脫硫設施，預留脫硝位置；鍋爐采用低氮燃燒技術，有效降低氮氧化物排放；燃煤儲運采用儲煤罐、自動噴淋和除塵設備，大大減少對周邊環境的影響；機組采用二次循環供水系統，設計使用中水，全部廢水經處理后實現“零”排放。
　　我廠循環冷卻水采用豐潤污水處理廠二級污水（中水）作為循環冷卻水的補水，中水直接進入循環冷卻水系統。
　　循環水中要維持20mg/L的磷酸根在水中需要將pH降低到6.85，但是低pH運行意味著循環水要加入大量的硫酸和增加系統硫酸鈣結垢趨勢，并且因為補水的不穩定性，當補水正磷含量降低時如果無法及時恢復高pH運行，系統將遭受嚴重的腐蝕。
　　另外，針對循環水正磷偏高、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，以期達到循環水穩定控制和安全運行的
　　目的。
　　采取的具體控制方法是：當循環水的正磷大于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。控制了系統磷酸鹽結垢只是消除了循環水運行危害之一，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水處理的重點。
　　因為中水本身含有細菌，在循環水中適宜的溫度、良好的通風、充足的養料條件下，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小時內實驗室殺菌率可以達到99%以上，現場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水系統，該殺菌劑表現并不令人滿意，因為使用該殺菌劑48小時時，細菌恢復到了原有數量。而循環水系統中，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引起的系統
　　故障。
　　氧化性殺菌劑采用沖擊式添加顆粒狀產品，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，可以短時間內連續釋放有效氯，既保證了系統微生物的抑制，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
　　在循環水系統運行初期，加藥、加酸設備無法正常運行，循環水指標波動較大，藥劑只能靠人工添加，用藥量較大，pH控制不穩定，使循環冷卻水處理存在較大的安全隱患。隨著加藥、加酸設備的正常，現場根據循環水分析數據及時調整加藥量，使循環水指標控制在合格范圍之內。
　　3.3 應急措施處理方案
　　盡管我廠對于循環水控制指標進行了限定，但是基于中水水質不穩定的原因，難免會有超標現象發生。我廠對于中水進一步超標制定了應急方案，當中水水質超出控制標準較高時，利用部分井水代替中水，以緩解中水水質惡劣帶來的危害。以2011年1～4月#1機循環水為例，合計補充中水94萬噸，合計補充地下水21萬噸。
　　3.4 加強專業人員培訓
　　針對我廠化學人員基礎知識薄弱的問題，采取內部培訓和邀請服務廠家現場培訓的方式，取得了較好的培訓效果。化學人員在分析測試技術、理論知識、現場操作等方面得到了很大提高。
　　3.5 加強水質監督力度
　　鑒于我廠循環冷卻水水質的特殊性，我廠加強了水質監督力度，并取得了一定成效。現場加強了循環水、中水指標監控，增加了化驗頻次、定期懸掛試片、測細菌總數等措施。保證了循環水水質指標控制在合格范圍之內。
　　由于中水水質惡劣，給循環水的堿度、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，有效減緩了結垢的壓力。
　　由于循環水的濁度比較高，勢必帶來凝汽器內粘泥沉積和增大結垢風險的問題。其他電廠的多次檢修實踐表明：如果膠球質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，產生腐蝕和結垢問題。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，經過化學和汽機專業協商，改善了膠球清洗方案，化學專業配合汽機對膠球質量進行了指標規定，保證濕態膠球直徑比換熱管內徑大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的20%，使膠球系統發揮了應有的擦除效果，對輔助保持換熱器清潔發揮了重要作用。　　另外，如果凝汽器內進入了填料碎片、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、腐蝕或結垢問題。水塔的填料曾發現有破損現象，破碎的填料很容易隨循環水進入凝汽器，堵塞管口。我們對填料等雜物問題一直保持了持續跟蹤，并及時更換了破損的填料。
　　4 取得的成效
　　循環水日常腐蝕監測通過水池掛片法，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，凝汽器內部掛片在檢修時檢查，用于長期腐蝕和結垢監測。
　　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《工業冷卻水處理設計規范（GB50050-2007）》中關于金屬腐蝕率不銹鋼0.005mm/a、碳鋼腐蝕率0.075mm/a的要求。從側面顯示了我廠采用的穩定高濃度磷酸鹽處理技術不單單是阻止了結垢的發生，而且全面抑制了系統金屬的腐蝕。
　　4.3 節約用水
　　我廠循環水塔的補水量和排污量，單機循環量為35000噸/小時，蒸發損失按照全年平均值1%計算。以全部使用地下水為例，濃縮倍數達到8倍與2倍，單機每年僅補水部分可以節約的水費即達到750萬元。
　　采用中水作為補充水，會節約大量的新鮮水和費用。然而由于中水水質惡劣，造成循環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調，要求其出水達標；由藥劑廠家做動態試驗，進一步提高藥劑性能，并提高循環水濃縮倍數；更改實驗室有機磷、正磷等檢測方法，消除其它雜質干擾，提高測定準確度；加強對循環水阻垢劑加藥泵的維護，發現故障及時修復。
　　經過以上改進措施后，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，在循環水處理中，安全性和經濟性是捆綁在一起的，在保障安全的基礎上，努力提高經濟效益是我們始終追求的目標。經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利用率具有巨大的社會效益。
　　從費用節約而言，使用城市中水綜合處理費用比使用新鮮水節約275萬元，為企業節約了運行
　　成本。
　　5 今后的計劃
　　中水回用作為循環冷卻水可以節約大量的新鮮水，但同時也會帶來很多的運行問題，我廠應積極與污水處理廠聯系，促進其提高處理水平，保障出水水質合格；當中水水質惡化時及時啟動應急方案，降低水質惡化造成的影響；根據中水水質的變化，及時設計針對性的方案，進一步提高管理水平、增加培訓以及與服務供應商的交流；在有條件下的情況下增加廠區內部預處理裝置，降低中水中部分危害性指標。
　　6 結語
　　我公司在中水水質不穩定、水質超標的情況下對循環水水質進行了有效的控制，通過系統檢查驗證了處理措施的有效性，換熱設備無腐蝕、結垢和微生物沉積的發生，保障了設備的安全運行。但由于中水水質惡劣，運行風險還是會長期存在，我們要把循環水處理作為重點工作，長抓不懈。

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