再生水回用处理方案研究
2022-06-09
【摘要】新疆某电厂采用再生水作为全厂用水水源，本文根据再生水水质，结合锅炉补给水处理系统中反渗透装置的运行要求，将石灰法和膜生物反应法（MBR）进行技术经济综合比较，确定一种技术可靠、经济合理的再生水回用处理方案。
【关键词】再生水；石灰法；MBR；磷酸钙垢；碳酸钙垢
1.概述
新疆某电厂建设2×350MW间接空冷发电机组，配2×1200t/h超临界、一次中间再热燃煤锅炉。全厂水源为污水处理厂来再生水。再生水主要水质指标为：溶解固形物1286.6mg/L，重碳酸根离子333.2mg/L，氯离子135.4mg/L，磷酸根离子5.9mg/L，氨氮26.6mg/L，钙离子180.4mg/L，镁离子47.1mg/L。
2.再生水处理系统方案
电厂建设一套再生水处理系统，根据再生水水质指标，拟采用以下两种再生水深度处理方案：
方案一：石灰法；方案二：膜生物反应法（MBR）。
3 .技术比较
3.1再生水处理系统出水用途
再生水处理系统产水不仅作为循环冷却水系统补充水和机组的工业水，还用作锅炉补给水处理系统的水源。其用户用水量见表3-1。
表3-1再生水深度处理系统的出水用途
3.2再生水处理系统设计出水水质
由上可知，锅炉补给水处理系统及循环水系统作为再生水的主要用户，其对进水的水质要求决定了再生水的处理方案。
3.2.1 锅炉补给水处理系统对进水水质要求锅炉补给水处理系统采用超滤、反渗透、一级除盐和混床系统，其中，反渗透的设计回收率为75%，被处理水在反渗透内将浓缩4倍。根据再生水水质，经过膜软件计算，当反渗透的回收率为75%时，即使使用阻垢剂也不能阻止磷酸钙和碳酸钙的结垢，当反渗透的回收率降至70%时，使用阻垢剂的情况下，磷酸钙仍有结垢倾向，所以锅炉补给水处理系统要求必须对原水采取除磷措施。
3.2.2 循环水系统对补充水水质要求GB50050-2007《工业循环冷却水处理设计规范》中规定，再生水作为间冷开式循环系统补充水时，其总磷应小于1mg/L；根据循环水的运行工况，其浓缩倍率为4，经过计算，磷酸钙和碳酸钙在浓缩4倍的循环水中有严重的结垢倾向，所以循环水补充水要求必须对再生水采取除磷和降低暂硬措施。
3.3 再生水深度处理方案的选择
综上所述，再生水深度处理系统不仅要降低再生水的暂硬，还要有效降低再生水中的总磷，并且要求磷的残留尽量低（原水中钙离子含量较高，达180.4mg/L），以便符合后续系统进水水质要求。
3.3.1 石灰法深度处理系统的功能石灰法主要用作除去原水中的暂时硬度、总磷、重金属离子和悬浮物，同时辅以杀菌剂，可以达到有效除去有机物的效果，能对再生水污染物进行更为全面的净化，满足设计出水水质要求。其出水水质如下：
碱度≤50mg/L（以CaCO3计）；总磷≈0；SS≤2mg/L。
结合再生水水质分析报告和系统设计出水水质得知，再生水深度处理系统需要除去再生水中的碱度、硬度、总磷，石灰法正好可以满足这些要求。
3.3.2 MBR深度处理系统的功能MBR是由高效膜分离技术与传统活性污泥法相结合的新型污水处理工艺。它采用膜分离取代传统的重力沉降过程，实现了高效的固液分离效果。MBR对水中COD、BOD、SS、氨氮的去除效果可以达到90%、93%、95%和90%，但是它只有在一定氨氮含量的情况下才能部分除去碱度。采用生物法除磷时，磷一般以生物质的方式储存在污泥中，最终通过排泥才能除去，而MBR的特点是泥龄长，排泥量少，反而不利于磷的排出，造成磷在水中二次溶解，最终除磷效果一般；而且MBR不能除去硬度，所以MBR方案不能很好满足锅炉补给水处理系统和循环水系统的补水要求。
3.3.3 再生水处理方案的选择综上所述，石灰法处理系统能有效去除再生水中的暂硬、总磷、重金属离子和悬浮物，满足后续水处理系统的运行要求，而MBR法只能除去部分碱度，不能有效除去再生水中的总磷，造成后续反渗透设备易结垢，回收率降低等，故推荐再生水采用石灰法深度处理方案。
具体工艺流程如下：污水厂来再生水→机械搅拌加速澄清池→双室过滤器→循环水系统和补给水处理系统
4.经济比较
方案一初投资约580万元，年运行费用约70万元；方案二初投资约950万元，年运行费用约139万元。
5.结论
在技术上，方案一比方案二更能有效去除再生水中的暂硬、总磷、重金属离子和悬浮物，满足后续水处理系统的运行要求。
在经济上，方案一比方案二节省投资约370万元，而且其运行费用远低于方案二。
综上所述，方案一在技术上可行，在经济上合理，因此本工程的再生水推荐采用石灰软化处理方案。
【参考文献】
[1]戴建强，郑敏.城市中水回用于电厂循环冷却水的处理技术实例[J].环境科学与管理.2008，8：108～111
[2]冯荣芬.浅谈MBR在污水处理中的研究及应用状况[J].河北建筑工程学院学报.2010，1：64～66