CN101318747A - 电厂用城市中水深度处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种城市中水的处理方法，特别涉及一种城市中水用于电厂冷却用水的深度处理方法，具体采用以下步骤：城市污水处理厂中水引入中水池中，分别加入消石灰、混凝剂聚合硫酸铁和助凝剂聚丙烯酰胺，进行澄清；上述澄清液加入杀菌剂进行杀菌后，加入硫酸调pH至8～8.5，过滤；过滤后的中水加入复合阻垢缓蚀剂，混合均匀后，加入至电厂循环用水。通过本发明的深度处理方法，解决了中水在电厂回用所涉及的中水深度处理、杀菌、阻垢、防腐、氨氮处理等相关技术难题，为中水在电站安全和经济使用提供了技术支持，中水在电站作为循环水补充水回用，其经济、社会和环境效益都十分显著。

Description

电厂用城市中水深度处理方法

技术领域

本发明涉及一种城市中水的处理方法，特别涉及一种城市中水用于电厂冷却用水的深度处理方法。

背景技术

火电厂消耗水量最大的是冷却水，以城市中水为工业循环冷却补充水水源是目前世界各国作为解决缺水问题的首选方案。将城市中水回用作为火电厂循环冷却水将是一举两得的工作，不仅可以扩大中水回用规模，而且为电厂冷却水提供一个水质稳定、水量充足的水源，这样既开辟了第二水源，缓解了水源供需矛盾，又减轻了污染，减少了城市向环境的排污量，具有广泛的应用前景。但城市污水处理厂的中水具有含盐量、有机物含量、氨氮含量高，细菌种群复杂，腐蚀和结垢倾向大的特点，造成换热器等部件的结垢、腐蚀和微生物生长。

循环冷却水的水质经处理必须满足下列条件：(1)保证传热面不结垢；(2)避免引起换热面大面积腐蚀，特别要注意防止点状腐蚀；(3)避免循环系统中微生物聚积、细菌和藻类生长；(4)循环水处理系统应尽可能简单；(5)循环水处理系统运行费用低；(6)循环水处理系统可靠，能防止水质变化，经过长期监测能保证符合规范要求。

为了达到上述要求，城市中水必须进行深度处理，才能达到电厂用水的要求。

发明内容

本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种电厂用城市中水深度处理方法，使城市中水达到电厂循环冷却用水的要求。

本发明的电厂用城市中水深度处理方法，采用以下步骤：

(1)城市污水处理厂中水引入中水池中，分别加入消石灰、混凝剂聚合硫酸铁和助凝剂聚丙烯酰胺，进行澄清；消石灰的加入量为300-500mg/L，聚合硫酸铁的加入量为6mg/L～15mg/L，聚丙烯酰胺的加入量为0.8mg/L～1.2mg/L；

(2)上述澄清液加入杀菌剂进行杀菌后，加入硫酸调pH至8～8.5，过滤；

(3)中水经过滤后加入复合阻垢缓蚀剂，混合均匀后，加入至电厂循环用水；所述的复合阻垢缓蚀剂为是重量配比为1∶1.6～2.4的有机膦阻垢缓蚀剂和聚羧酸阻垢缓蚀剂复合而成，复合阻垢缓蚀剂的加药量为6-8mg/L。

上述本发明的电厂用城市中水深度处理方法，为了进一步降低氨氮、COD、磷的含量，所述的污水处理厂中水引入中水池前，采用曝气生物滤池处理方法进行处理。

上述本发明的电厂用城市中水深度处理方法，为了进一步提高杀菌效果，所述的杀菌剂为氧化类杀菌剂和非氧化类杀菌剂组成的复合杀菌剂，氧化类杀菌为次氯酸钠或二氧化氯作为杀菌剂，用量以有效氯计为3-8mg/L，非氧化类杀菌为季铵盐类杀菌剂，用量为80-120mg/L。

上述本发明的电厂用城市中水深度处理方法，所述的助凝剂优选为阳离子型聚丙烯酰胺。

上述本发明的电厂用城市中水深度处理方法，对中水经深度处理后用于电厂循环水采用电化学腐蚀、循环极化、扫描电镜等方法对循环冷却系统不同设备材料进行腐蚀影响试验。

通过本发明的深度处理方法，解决了中水在电厂同用所涉及的中水深度处理、杀菌、阻垢、防腐、氨氮处理等相关技术难题，为中水在电站安全和经济使用提供了技术支持，中水在电站作为循环水补充水回用，其经济、社会和环境效益都十分显著。

附图说明

图1为本发明的BAF生化装置动态模拟试验框图

具体实施方式

本发明的电厂用城市中水深度处理方法，依托华电国际邹县电厂2*1000MW扩建机组配套的中水深度处理工程，进行具体的实验。中水水源取自邹城市污水处理厂的二级排放水。

一：静态模拟试验

1.本发明的石灰-混凝处理静态模拟试验

静态模拟试验的药剂为消石灰、凝聚剂及助凝剂等：

消石灰：固体粉末，纯度≥94％，细度：325目；

混凝剂：聚合硫酸铁(PFS)：液态，全铁含量≥10％，密度：≥1.45g/cm³；

助凝剂：阴离子、阳离子型聚丙烯酰胺(PAM)，固体粉末，固含量≥95％。

试验水样为污水处理厂正常运行时的中水出水，主要水质指标如表1，试验水温在26.3℃。

表1静态模拟试验水样的主要水质指标

pH	7.09	总P mg/l	1.99
				浊度(NTU)	4.95	全硬度mmol/l	8.60
悬浮物mg/l	10	Ca硬mmol/l	6.45
				BOD5 mg/l	15	暂时硬度mmol/l	6.5
CODcr mg/l	36.21	全碱度mmol/l	6.5
				游离CO2 mg/l	28.75	酚酞碱度mmol/l	0
氨氮mg/l	38	甲基橙碱度mmol/l	6.5

具体的工艺流程为：污水处理厂中水→中水池→中水泵→(混凝剂、助凝剂、加石灰乳)澄清器→杀菌剂(加药杀菌、加硫酸)→过滤器(池)过滤→软水池→至循环冷却水系统。

消石灰加入量为375mg/L，聚铁的加入量范围为12mg/L，助凝剂PAM的加入量为1mg/L。试验结果表明添加一定量助凝剂，可以使矾花粒度增大、沉降速度加快，缩短混凝处理时间，同时可在一定程度上降低出水的浊度，这对于混凝澄清处理过程是有利的。并且在同等加药量的情况下，采用阳离子型PAM的浊度平均去除率比采用阴离子型PAM的浊度去除率高17％。所以采用阳离子型PAM作为助凝剂对浊度的去除效果更加。

固定石灰、混凝剂和助凝剂的加药量，调整加药顺序，试验结果见表2

表2

试验结果显示，不同的加药顺序对处理效果的影响不大，其中以石灰+混凝剂+助凝剂的加药顺序进行混凝-澄清处理的出水浊度更低，效果相对较好一些。

2.中水经石灰-混凝处理后pH随时间变化试验

在旋转挂片仪中，常温通气，测pH随时间变化趋势，经试验，2天后水的pH值降低至8.1。

3.中水经石灰-混凝处理后用作循环水的阻垢缓蚀静态试验

选用四种阻垢缓蚀剂进行静态筛选试验。A、B、D三种阻垢缓蚀剂是复合药品，各成分按不同比例复配，充分发挥阻垢剂与分散剂的协同效应，达到更好的防垢效果。其中A产品(型号为2316A)是wt10％有机膦、wt22％聚羧酸类阻垢缓蚀剂复合而成，是低磷配方，利于环保排放；B(型号为2316B)产品是有wt12％机膦、wt20.5％聚羧酸类阻垢缓蚀剂复合而成；C产品是有机膦阻垢缓蚀剂；D产品主要是有机膦、膦羧酸、聚羧酸和缓蚀剂复合而成。阻垢剂产品的固含量和有机膦含量见表3。

表3阻垢剂产品有效含量

阻垢剂产品	有效固含量	产品中有机膦含量
			A	32％	10％
B	32.5％	12％
			C	50％	50％
D	35％	18％

对选用的各种复合阻垢缓蚀剂产品进行不同剂量下的极限碳硬的测量，以初步确定阻垢剂产品的加药量和其所能稳定的极限碳酸盐硬度。试验结果如表4所示：

表4阻垢剂稳定极限碳硬检测结果

由检测结果可知，阻垢剂产品阻垢效果在加药量8mg/L时好于4mg/L时的效果。阻垢剂阻垢效果为A＞B＞D＞C。

根椐上述的试验结果，采用A和B阻垢缓蚀剂产品，进行中水阻垢试验，对不同加药量时的阻垢效果进行考察，并提出工业运行控制值。

试验水样：经石灰混凝处理-加酸中和-杀菌-过滤后出水，主要水质如表5：

表5

pH：8.21	浊度：1.20NTU
		酚酞碱度：0mmol/L	全碱度：1.0mmol/L
总硬：3.70mmol/L	钙硬：2.10mmol/L
		电导率：958μs/cm	氯根：154mg/L
CODCr：33.6mg/L	NH3-N：4mg/L

利用旋转试验仪进行试验在试验中水水质条件下，阻垢剂A、B产品加药量在达到或超过6mg/L后，阻垢缓蚀效果即达到的极限浓缩倍率基本一致；且同条件下A阻垢剂效果好于B阻垢剂。所以，补充水中阻垢缓蚀剂产品加药量应达到≥6mg/L。阻垢剂各加药量时中水静态试验结果见表6。

表6阻垢剂各加药量时中水静态试验结果

4.中水经石灰-混凝处理后用作循环水的静态浓缩倍率试验

根椐对阻垢缓蚀剂极限碳硬的测量，使用水垢测定仪，确定使用用阻垢剂产品A、B，加药量6-8mg/L(本试验为补水中加入8mg/L)，采用中水深度处理后出水作循环补充水，对其进行静态浓缩倍率试验。阻垢剂所能维持的循环水极限稳定水质，如表7所示。

表7各阻垢剂稳定的循环水水质

补充水	阻垢加药mg/L	碱度mmol/L	硬度mmol/L	钙硬mmol/L
					中水处理出水	2316A，8mg/L	4.01	16.05	15.37
中水处理出水+酸调pH＝8.2	2316A，8mg/L	2.38	21.61	20.41
					中水处理出水	2316B，8mg/L	3.9	15.41	13.41

5.静态烧杯试验研究分析

(1)中水单一混凝处理时，采用聚铁时浊度去除率一般在40％～55％。与本发明的石灰-混凝处理比较而言，单一混凝处理对浊度、COD_Cr等去除率较低，而且处理后不能降低水中有结垢倾向的碳酸盐硬度。

(2)本发明的石灰-混凝处理，碱度去除率在60％左右，总硬度和钙硬去除率分别为60％、40％左右，浊度去除率达70-80％以上，COD_Cr的去除率为25-30％，氨氮的去除率在20-30％。

(3)消石灰、聚合硫酸铁的最佳加药量因具体水质情况而异，消石灰的加入量为300-500mg/L，聚合硫酸铁投加量在6mg/L～15mg/L之间时效果较好。添加0.8mg/L～1.2mg/L的阳离子型聚丙烯酰胺可使沉降速度加快，有利混凝澄清处理。实际运行时，由于存在有活性泥渣和碳酸钙起着接触介质及结晶核心的作用，会增加沉降效果。因此，实际运行中混凝剂加药量会有所变化，助凝剂也可根据实际情况进行添加，动态试验进一步实验确定。

(4)4种阻垢缓蚀剂静态筛选产品中，在以中水深度处理后的出水作循环补充水时，以复合有机膦聚羧酸阻垢缓蚀剂A的阻垢效果最好；

(5)复合有机膦聚羧酸阻垢缓蚀剂A中的缓蚀剂对#20钢的腐蚀都有一定的缓蚀作用；

(6)阻垢缓蚀剂在补充水中的加药量以6-8mg/L为宜，此时中水采用深度处理后的出水作循环水补充水，其可稳定的循环水水质范围可参见表7。循环水动态模拟试验以复合阻垢剂A作为试验用药品。

二：中水深度处理动态模拟试验研究

1.本发明的石灰-混凝处理动态模拟试验

根据静态模拟试验的结果，结合邹县电厂中水深度处理工程情况，确定中水深度处理动态模拟工艺流程为：污水处理厂中水→曝气生物滤池(BAF)工艺处理→(加石灰、凝聚剂、助凝剂)澄清处理→加硫酸、杀菌剂→过滤→加复合阻垢缓蚀剂、杀菌剂→至循环冷却水系统。利用水处理动态模拟试验装置(处理水量1-2m³/h)，对石灰-混凝澄清过滤工艺进行模拟试验研究。

石灰-混凝处理动态模拟试验运行

动态模拟试验水样为邹城污水处理厂运行出水，分四个阶段取水，进行了石灰-混凝处理动态试验。

试验过程中模拟系统运行时正常出力为0.7m³/h～1.0m³/h，停留时间约为1.2h～2.3h。在这种情况下，出水清澈，浊度可达到0.5NTU以下。

正常运行时，石灰、聚合硫酸铁和助凝剂均加入到搅拌室内，三种药剂的加药位置可根据加药顺序进行调整，药剂与原水及泥渣剧烈混合，以促使细小矾花变大。为试验不同加药点对处理效果的影响，还将石灰和聚合硫酸铁调整加药位置，此时出水情况与前者相比变化不明显，两种加药方式均能使药液与原水能得到快速均匀混合，因而均能达到较理想处理效果。实际运行中，一般可将石灰加入进水槽中，混凝剂直接加入第一反应室中，助凝剂可在反应区和澄清区过渡区加入。

试验时石灰加入量通过对进水口的中水水质进行化验后，通过理论计算，得出数值后，按照理论计算量的1.05倍加入。并通过出水酚酞碱度P和甲基橙碱度A的变化来检验，控制2P-A在0～0.50mmol/L之间。消石灰的加入量为300-500mg/L，聚合硫酸铁的投加量在10mg/L～15mg/L之间，由于聚合硫酸铁最佳加药量与水中的胶体含量有关，无法通过计算得知，试验中根据反应区泥渣浓度、泥渣颜色及出水状况等来判断加药量是否合适，试验中当反应室泥渣颜色为淡黄色时，出水水质情况较好，表明加药量比较合适。试验中助凝剂添加量为1.0--1.5mg/L左右，处理效果理想。

选择海砂作为过滤器的滤料，海砂粒径分别为0.8mm～1.5mm占95％，粒径0.5～0.8mm占5％，滤料层高约1m，试验流速分别为7m/h、10m/h、15m/h、20m/h。

试验过程中，滤料没有出现结块现象，过滤器反洗时先用水反洗5min，反洗强度控制在15～16L/m²·s，使滤层膨胀率达到20％左右，可将滤层反洗干净。滤料对比试验采用了石英砂和海砂进行对比。

2.试验期间污水处理厂中水水质分析

试验阶段污水处理厂正常运行，中水深度处理动态模拟试验分别进行了五次取水，水质分析结果如表8：

表8试验期间污水处理厂出水的中水水质分析结果

3.石灰-混凝动态模拟试验结果

采用本发明的中水深度处理后，结果如表9。

表9

动态模拟试验时石灰处理我们采用2P-A规范控制，即控制石灰处理出水中2P-A在0～0.5mmol/L，此时出水的残留碱度可达到2.0mmol/L以下，见表9。从表中可以看出，碳酸盐硬度的平均去除率在80％左右，出水总硬度的在3.7mmol/L～5.3mmol/L之间，平均去除率达44％左右，出水钙硬在2.1mmol/L～4.5mmol/L之间，平均去除率达40％左右。

从理论上讲，石灰处理后水的碳酸盐硬度能降低到只有CaCO₃溶解度的量。但实际上，CaCO₃在水中残留量常高于理论量，因为石灰处理时生成的沉淀物常常不能完全成为大颗粒，而是有少量呈胶体状态残留于水中。特别是水中有有机物存在时，它们吸附在胶体颗粒上，起保护胶体的作用，使这些胶体在水中更稳定，就象溶解的物质一样残留在水中，普通的水分析操作不能将溶解物和胶体分开，所以相当于水中残留的CaCO₃的量增加了，从而使碳酸盐硬度及钙硬的去除率均有所降低。此外，由于单纯石灰处理并不能去除非碳酸盐硬度，当原水非碳酸盐硬度较高时，也影响到总硬度和钙硬度的去除率。

COD_Cr、总磷和浊度的去除率见表10。

表10石灰-混凝处理时COD_Cr、PO₄ ^3-和浊度的去除率

从表10中可见，经石灰-混凝处理后，水中COD_Cr平均去除率平均为22.9％，总磷的平均去除率平均为98.9％，浊度平均去除率平均为82.2％。

BOD₅、Fe和Mn的去除结果见表11

表11石灰-混凝处理后，水中BOD₅、细菌总数的变化

从表11可以看出，石灰-混凝处理可以大幅降低BOD₅，处理后BOD₅小于5mg/L，对细菌也有一定程度的杀灭效果，铁在中水处理中的去除率相对较低，是因为我们混凝剂采用的是聚合硫酸铁。锰通过石灰-混凝处理可以大幅降低，处理后锰含量去除率达到90％以上。

4：加酸试验

加酸试验在模拟试验设备内进行，经过石灰处理后出水，用泵输送至澄清水箱，加入一定量的硫酸中和酚酞碱度，使出水的pH：7.4～8.2。，这样，一方面可以使清水稳定，避免滤池中滤料结块，另一方面，pH的降低有利于改善加氯杀菌的效果。

试验过程中，澄清池出水酚酞碱度一般在0.6mmol/L～1.2mmol/L，浓硫酸(98％)加入量在30mg/L～50mg/L时均可将pH调节到7.4～8.2之间。

5：杀菌试验

试验使用了次氯酸钠作为杀菌剂，从杀菌效果来看，5mg/L的次氯酸钠可将细菌杀灭到较低的水平，杀菌后细菌总数在50个/mL以下，加药后检测水中余氯，一般在0.4mg/L～0.5mg/L之间。而且杀菌后BOD₅均在2mg/L以下。

6：加药顺序试验

经过不同加药顺序的动态模拟试验，结果表明：先加聚铁再加石灰的加药顺序比先加石灰再加聚铁的加药顺序的试验出水的碱度、硬度和浊度都高，所以采用先加石灰后加聚铁的加药顺序更为合适。

7：不同滤料的过滤试验

中水深度处理动态模拟试验采用了石英砂和海砂两种滤料进行了过滤试验，经测试结果如下表12：

表12

次数	1	2	3	4	平均去除率％
						过滤器前浊度，NTU	1.87	4.02	2.02	1.01	/
石英砂过滤后浊度，NTU	0.599	0.47	0.542	0.335	74.1
						海砂过滤后浊度，NTU	0.372	0.35	0.391	0.277	81.2

经滤料选择试验，在同等的试验条件下，采用海砂过滤比采用石英砂浊度去除率提高7.1％。所以海砂的过滤效果优于石英砂效果。

8：上升流速试验：上升流速试验结果见表13：

表13

测试值流速	PH	过滤前浊度NTU	过滤后浊度NTU	酚酞碱度mmol/L	全碱度mmol/L	全硬度mmol/L	钙硬度mmol/L
								0.43mm/s	10.25	2.18	0.347	0.95	1.20	3.95	3.70
0.88mm/s	9.84	4.44	0.44	0.50	0.92	4.95	3.95
								0.97mm/s	10.38	8.23	0.277	1.4	1.7	4.55	4.38
1.04mm/s	10.01	14.35	0.258	0.75	1.00	3.92	3.23
								原水值	7.73	2.02	/	0	5.92	8.10	6.25

分离区停留时间约为1.1h，试验中当将处理水量提高到一定程度时，由于水在澄清池停留时间变短，出水明显变差，清水区出现大量细小的絮状物。随着上升流速的提高，深度处理后的出水水质浊度明显，根据试验情况，上升流速应控制在0.80mm/s以下。

9：石灰-混凝处理动态模拟试验研究分析

①石灰-混凝处理在最佳处理情况下试验时，石灰处理采用2P-A规范控制，即控制石灰处理出水中2P-M在0～50mg/L，出水的残留碱度可达到2.0mmol/L以下，碳酸盐硬度的平均去除率在80％左右，出水总硬度的在3.7mmol/L～5.3mmol/L之间，平均去除率达44％左右，出水钙硬在2.1mmol/L～4.5mmol/L之间，平均去除率达40％左右。

②经石灰-混凝处理后，水中COD_Cr平均去除率平均为22.9％，总磷的平均去除率平均为98.9％，浊度平均去除率平均为82.2％。

③石灰-混凝处理可以大幅降低BOD₅，处理后BOD₅小于5mg/L，对细菌也有一定程度的杀灭效果，铁在中水处理中的去除率相对较低，是因为我们混凝剂采用的是聚合硫酸铁。锰通过石灰-混凝处理可以大幅降低，处理后锰含量去除率达到90％以上。

④中试杀菌试验使用了次氯酸钠作为杀菌剂，从杀菌效果来看，5mg/L的次氯酸钠可将细菌杀灭到较低的水平，杀菌后细菌总数在50个/mL以下，加药后检测水中余氯，一般在0.4mg/L～0.5mg/L之间。而且杀菌后BOD₅均在2mg/L以下。

⑤由于邹城污水处理厂的中水来水浊度2.0NTU左右，深度处理后的出水(过滤器前)达到1.0NTU，所以7m/h---15m/h的过滤流速进行过滤时出水浊度在一般均可达到0.5NTU以下。

⑥中水深度处理试验中当将上升流速提高到一定程度时，由于水在澄清池停留时间变短，出水明显变差，清水区出现大量细小的絮状物。随着上升流速的提高，深度处理后的出水水质浊度明显，根据试验情况，中试试验上升流速控制在0.80mm/s。

⑦中水深度处理动态模拟试验连续运行的湿污泥产生量为4.665kg/m³。中水深度处理中试试验24小时连续运行时，排泥周期为3天/次。

10：城市中水生化深度处理试验

将城市污水处理厂厂中水引入电厂循环冷却水中，由于循环冷却水对氨氮，COD，磷等营养元素的要求较高，营养元素过多将引起细菌的滋生，产生粘泥，尤其是氨氮含量高时，硝化菌的繁殖将消耗碱度，造成pH值下降，严重危害循环水系统的安全运行。因此，需要重点研究将中水进行生化的深度处理，进一步脱除氨氮后再应用于循环水。

(1)生化处理模拟试验系统

跟踪水质生化处理的发展方向，综合扑曝气生物滤池的技术特点，我们认为采用BAF生化处理方法，可以很好的降低城市中水中的氨氮、COD等。我们采用曝气生物滤池，，通过中水生化处理试验来论证生化处理的可行性和效果。

(2)BAF动态模拟试验装置

采用的生化处理模拟试验系统如图1所示。运行流程：通过计量泵将中水打入单级BAF反应池(好氧池)底部进水口，反应池底部为布水区，布水区上部有曝气管，布水区上为反应区，反应区中间充满填料，填料用拦网限制在反应区内。中水自下向上流过填料层，利用填料上生长的硝化菌对原水中氨氮进行硝化，处理后的水从上部溢流口流出，进入二级BAF装置，继续进行生化处理。处理后的水从二级BAF装置上部溢流口流出，即为出水。对出水进行水质分析，计算氨氮和COD去除率。通过一个空压机对生物处理池进行曝气，调节曝气量，维持微生物适宜的溶解氧浓度，曝气头设置在填料垫层下部。调整等参数，获取氨氮最佳去除效果。试验过程中必须维持微生物的活性。

(3)BAF生化装置动态模拟试验运行

将池I/池II内的清水排空，装入填料，填料不需太多，在池内保持松散状态。开启泵，打入中水，池I/池II注满至2.5m高度处，顶部溢流口打开。加入菌种和营养液。开启空压机对池I/池II进行曝气，用调节阀进行调节气量，使鼓泡不过于强烈。泡沫不溢出上部溢流口。曝气24小时后池I/池II溶解氧进行测试.根据DO值调整曝气量，控制DO值在5mg左右。换水曝气，此过程2天。控制DO值在5mg/l的规定范围内。开始进水，按12L/h的流速进水4小时，16个小时后再进水。进水后每隔4小时对进水水质/池I出水水质/池II出水水质进行水质分析。逐渐加大进水频率。逐渐加大进水速度，达到25L/h。

达到连续进水后，开始稳定运行，对进水水质和出水水质进行监测。中水生化处理动态模拟试验结果见表13

表13

生化装置微生物镜检结果：有大量藻类，原生动物有大量纤毛虫、油滴虫，后生动物有猪吻轮虫。

生化试验结果：(1)邹城污水处理厂的中水经过BAF的生化处理后，CODcr的去除率为38％左右，总磷的去除率在83％左右。(2)由于生化处理试验过程中，两次中水取水的氨氮指标变化非常大(第一次生化试验取水中水氨氮值为23.6mg/l，第二次为1.57mg/l，对第一次取水进行生化试验的氨氮去除率达到80％，第二次取水进行生化试验的氨氮去除率达到100％。

11：中水深度处理后出水用作循环冷却水的动态模拟试验

使用WDM-D型循环水动态模拟装置，采用中水深度处理出水条件下，作为补充水进行试验。完全模拟现场循环水系统的运行情况，考察和评估整个工艺和程序的合理性，并根据试验结果确定最终的各种运行参数和防腐防垢情况、加药量、水质稳定情况等。

在试验初期对凉水塔中的填料进行一定数量的称重，试验结束时取相同数量的凉水塔填料进行称重，以检测考察中水作循环补充水动态模拟试验期间的微生物粘泥对凉水塔填料的污堵情况或粘泥的沉积情况。

试验时阻垢缓蚀剂加入到补充水中并随其进行连续补水和加药；试验开始时按水箱体积加入相当于补充水加药浓度的药量。

循环水动态模拟试验中，通过控制补充水量和循环水的排污，来达到控制循环水在一定浓缩倍率下的运行；结垢情况通过水质分析和试验后的凝汽管检查来考察，并可知该种运行情况下的凝汽器年污垢热阻系数，为生产运行提供运行工艺参数的指导。

各种浓缩倍率循环水运行试验后期，监测循环水中的有害菌数量，加入试验中选定的一定剂量的杀生剂，通过有害菌数量测量结果考察该水质循环水运行时的各类杀生剂效果。

试验过程中进行循环水的氨-氮分析及pH检测，以考察补充水中氨-氮对循环水pH值等的影响。

试验后检查凝汽器管内污泥结垢情况和估算沉积速率，为生产运行防止粘泥对凝汽器冷却水管及其它辅机系统冷却水管的污堵及附着提出可行的防范措施。

取试验后循环水，进行循环水对水泥构筑物的腐蚀试验，经循环水对水泥块的长期浸泡后，检测分析试验前后水质的情况及水泥块外观变化，分析判断循环水对水泥结构物的腐蚀。

12：中水深度处理后出水用于电厂循环水系统的各金属材料的腐蚀测量

动态模拟试验对各种金属材料进行了腐蚀速率测量。试验分别在循环水池中和回路中挂入试片，通过测量试片的失重和面积，测得试验水质条件和试验温度下的腐蚀速率。试验结果如下表14。

动态模拟试验同时，进行循环水的管材腐蚀试验，在模拟凝汽器中装入Φ25×0.5，长度650的凝汽器管段，材质取317L不锈钢管，试验开始后在水池中分别挂入与电厂循环水系统相关的各种金属材质的腐蚀试片，分别为317L不锈钢、316L不锈钢、1Cr18Ni9Ti、铸铁、20#钢、B30等，试验前对以上金属腐蚀试片进行除油脱脂、清洗、干燥恒重，称重并编号后挂入水池中，以备试验后期称重检测循环水对以上金属材质的腐蚀或点蚀情况。

表14循环水动态试验时金属腐蚀速率

13：电化学腐蚀测量

循环水动态模拟试验后取水样，对各种金属材料进行电化学腐蚀试验测量。试验用仪器为普林斯顿273A电化学测定仪。试验采用极化曲线测量，通过Tafel区得到电极的腐蚀电流密度，从而得出金属的腐蚀速率。试验温度45℃，试验前将电极打磨至光洁度附合要求，清洗干净，并在测量水质下浸泡2小时以上至电极电位稳定。表15为电化学测量结果。

表15金属腐蚀电化学测量结果

由电化学测量结果可见，各种金属材质在循环水中的腐蚀速率数值，基本与循环水动态试验时的腐蚀速率相仿。由金属腐蚀检测结果综合分析判断，在试验条件下，试验所采用的不锈钢基本未发生腐蚀或点蚀。

14.不锈钢在中水深度处理出水作为循环水的耐蚀性能试验

为更好的探讨中水深度处理后出水用于循环水时317L、316L、1Cr18Ni0Ti不锈钢耐点蚀或局部腐蚀的能力，利用电化学测试仪和扫描电镜进行循环极化测量。

通过电化学测试，得到317L、316L、1Cr18Ni0Ti不锈钢，在循环水水质条件下的点蚀击穿电位Eb和保护电位Ep，如表16所示。

表16各不锈钢材质在试验的循环水条件下的点蚀电位测量结果

材质	击穿电位Eb(vs，SCE)mV	保护电位Ep(vs，SCE)mV
			317L	540	152
316L	456	131
			1Cr18Ni0Ti	400	55

由试验结果知：317L、316L不锈钢的耐点蚀能力要强于1Cr18Ni0Ti不锈钢，且317L、316L不锈钢再钝化能力或点蚀后的修复能力要好于1Cr18Ni0Ti不锈钢。其中以317L不锈钢的耐局部腐蚀或耐点蚀的能力及再钝化修复能力为最强。采用中水深度度处理出水作循环水动态试验时的不锈钢腐蚀试片，进行了扫描电镜试验及晶间腐蚀敏感性试验。扫描电镜的型号是：AMRAY 1830，倍数：1240。把做过实验的试样放在扫描电镜下观察，形貌为：未见腐蚀。三者无明显差异。通过晶间腐蚀敏感性试验，组织形态特征为晶界无腐蚀沟，晶粒间呈台阶状。

15：本发明的电厂用城市中水深度处理工艺系统的总结

(1)石灰混凝处理工艺虽然较复杂，运行管理工作量大，需要处理泥渣量较多，但可以有效的去除碳酸盐硬度等，同时可大幅度降低水中的悬浮物、BOD₅、磷、浊度等。对COD、NH₃-N、微生物等也有一定的去除率。

(2)通过石灰混凝处理试验结果表明：消石灰+聚合铁+阳离子型助凝剂的处理效果较好。其加入量与中水水质有关，针对技术研究试验期间的水质、水温情况及模拟设备的运行情况，静态试验聚合铁剂量6mg/L～15mg/L，动态模拟试验投加量在10mg/L～15mg/L时较合适；消石灰的剂量按照计算的理论加药量的1.05-1.1倍加入，阳离子型助凝剂剂量为0.8mg/L～1.5mg/L时，处理效果较理想。

(3)通过技术研究，采用石灰--混凝动态模拟深度处理，试验出水水质见表17

表17动态模拟深度处理试验出水主要水质

项目	处理前	处理后	去除率，％
				全碱度，mmol/L	～6.0	～1.3	～78.3
总硬度，mmol/L	～8.2	～4.5	～45.1
				钙硬度，mmol/L	～6.3	～3.8	～39.7
镁硬度，mmol/L	～1.9	～0.7	～63.1
				浊度，NTU	～2	＜0.5	～81.7
总磷，mg/L	～1.4	～0	～100
				CODCr，mg/L	～35.8	～27.7	～22.7
BOD5，mg/L	4--14	～2	＞50
				NH3-N，mg/L	＜2	0	100
Fe mg/L	＜0.1	＜0.1	---
				Mn mg/L	＜0.02	＜0.001	＞90
游离余氯mg/L	---	----	＜0.5
				细菌总数，个/mL	＞3.0×104	＜50(加杀菌剂后)	--

(4)石灰-混凝处理对COD、NH₃-N等有一定的去除能力。

(5)经石灰-混凝处理的水还必须经过杀菌及过滤等工艺。对于加酸工艺，要根据深度处理后水质的碱度值进行调整，保证进入循环水系统后有一定的碱度且PH控制在7.4-8.2之间。

(6)从杀菌效果来看，5mg/L的有效氯可将细菌杀灭到较低的水平。

(7)通过中水生化处理动态试验表明：生化处理可对COD、氨氮和总鳞有较好的处理效果。在生化处理试验过程中，城市污水处理厂通过对处理系统进行优化调整，中水的氨氮值从试验开始的23.6mg/l，逐步降为小于1mg/l，说明污水处理厂处理效果可以达到将中水的氨氮降低到循环水使用要求。中水当中的总磷可在石灰-混凝处理中全部去除。所以在污水处理厂保证处理系统优化运行和加强中水氨氮、总磷、COD等指标在线监控的基础上，需综合考虑是否设置生化处理装置。

(8)根椐阻垢剂性能试验，选用的四种阻垢剂产品中，SD-2316A的阻垢剂阻垢性能更好，在加药量为8mg/L时所稳定的极限碳硬约为8.60mmol/L，加药量在6-8mg/L时即可达到稳定的阻垢效果；此阻垢缓蚀剂产品对#20钢的有一定缓蚀效果，缓蚀率约为70.5％。

(9)通过中水深度处理后的静态循环水浓缩试验，阻垢剂产品加药量为8mg/L时，阻垢剂2316A可稳定的钙硬在15.37mmol/L；补充水若加酸调pH＝8.2时，2316A可稳定的钙硬为20.41mmol/L。

(10)中水深度处理后(石灰处理-加酸调pH约为8.2-过滤-杀菌)作补充水，并加入少量阻垢剂2316A产品计6mg/L，循环水极限浓缩倍率为5.5倍，稳定运行时最大浓缩倍率为5.0倍。此条件下循环水质稳定，无结垢现象，凝汽器管内水侧无硬垢，此时模拟凝汽器污垢热阻为0.58×10^-4m²℃/W，循环水水质如表18所示。

表18中水(加酸调pH＝8.2)作补充水、A阻垢剂加药6mg/L，循环水稳定水质

碱度mmol/L	硬度mmol/L	钙硬mmol/L	氯根mg/L	pH	电导率μs/cm
						3.95～4.2	17～18.8	10.5～11.5	749～792	8.55～8.70	4550～4600

(11)中水深度处理后出水作循环水时，317L、316L、1Cr18Ni9Ti不锈钢材质未发生腐蚀或点蚀。试验后的不锈钢试片的电镜扫描照片也未发现明显的腐蚀迹象。

(12)循环水正常运行过程中，要采用ClO₂发生器或NaClO杀菌剂进行杀菌操作。每天至少加药一次，加药量可按5mg/L有效氯计量，控制循环水中活性余氯在0.1～0.5mg/L即可。如一台1000MW机组循环水系统水容积按35000m³计，每天加氯1小时，需20kg/h的加氯机8台。

(13)循环水系统在春、夏、秋等季节，会出现细菌、微生物黏泥和藻类的大量繁殖，应进行冲击式的加入杀菌灭藻剂的工作。

由于运行时投加ClO₂一类的氧化性杀菌剂，为提高杀菌灭藻效果，应加入SD-7102、SD-7105或SD-7106等以季铵盐类等为主的非氧化性杀菌剂和新型易降解的复合杀菌剂，加药量大于100mg/L即可，这样可使非氧化性杀菌剂与运行时加入的氧化性杀菌剂配合使用，更加提高冲击式加杀菌灭藻剂的效果；在试验中，SD-7102杀菌剂的效果更好些。此类杀菌剂能满足环保方面的要求。

在某些方面，非氧化性杀菌剂比氧化性杀菌剂更有效或更方便。在循环水系统多年运行过程中，冲击式加入的杀菌灭藻剂品种要经常更换，以有效防止微生物、藻类等产生抗药性。

(14)中水深度处理后作循环补充水时，在此水质下循环水浓缩至4倍运行，(加酸调中水出水pH约8.2时最大浓缩倍率达5倍)，水中氨氮含量基本在5mg/L以下；建议在今后循环水运行时，水中氨氮含量以不超过10mg/L为宜。

Claims (4)

1、一种电厂用城市中水深度处理方法，其特征是采用以下步骤：

(1)污水处理厂中水引入中水池中，分别加入消石灰、混凝剂聚合硫酸铁和助凝剂聚丙烯酰胺，进行澄清；消石灰的加入量为300-500mg/L，聚合硫酸铁的加入量为6mg/L～15mg/L，聚丙烯酰胺的加入量为0.8mg/L～1.5mg/L；

(2)上述澄清液加入杀菌剂进行杀菌后，加入硫酸调pH至8～8.5，过滤；

(3)中水经过滤后加入复合阻垢缓蚀剂，混合均匀后，加入至电厂循环用水；

所述的复合阻垢缓蚀剂为是重量配比为1∶1.6～2.4的有机膦阻垢缓蚀剂和聚羧酸阻垢缓蚀剂复合而成，复合阻垢缓蚀剂的加药量为6-8mg/L。

2、根据权利要求1所述的电厂用城市中水深度处理方法，其特征是：所述的污水处理厂中水引入中水池前，采用曝气生物滤池处理方法进行处理，进一步降低氨氮、COD、磷的含量。

3、根据权利要求1或2所述的电厂用城市中水深度处理方法，其特征是：所述的杀菌剂为氧化类杀菌剂和非氧化类杀菌剂组成的复合杀菌剂，氧化类杀菌为次氯酸钠或二氧化氯作为杀菌剂，用量以有效氯计为3-8mg/L，非氧化类杀菌为季铵盐类杀菌剂，用量为80-120mg/L。

4、根据权利要求1或2所述的电厂用城市中水深度处理方法，其特征是：所述的助凝剂为阳离子型聚丙烯酰胺。

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