崔萌陳北洋

（1天津華電福源熱電有限公司 天津 300170 2華電水處理技術(shù)工程有限公司 天津 300170）

1 工程概況

京津地區(qū)是我國(guó)重要的政治經(jīng)濟(jì)中心，該區(qū)域作為環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈的核心，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，日趨惡化的環(huán)境問(wèn)題引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注。天津華電武清燃?xì)夥植际侥茉凑疽蕴烊粴鉃槿剂?，通過(guò)能源的梯級(jí)利用，實(shí)現(xiàn)熱電冷及生活熱水多聯(lián)供，綜合能源利用效率可以達(dá)到70%，并收集開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)污水，經(jīng)過(guò)再生處理后回用于電廠，滿足循環(huán)冷卻用水、余熱鍋爐補(bǔ)給水及熱網(wǎng)補(bǔ)給水用水需求。具有較好的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)效益，并為電力發(fā)展拓展空間[1]。

天津華電武清燃?xì)夥植际侥茉凑疚挥谔旖蛭淝彘_(kāi)發(fā)區(qū)三期西區(qū)，規(guī)劃建設(shè)4×200MW燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)供熱機(jī)組，一期工程建設(shè)2×200MW機(jī)組，利用武清開(kāi)發(fā)區(qū)三期西區(qū)污水處理廠的再生水作為生產(chǎn)水源，采用改良A/O工藝（二級(jí)處理），經(jīng)高密度沉淀池及纖維轉(zhuǎn)盤過(guò)濾、消毒（三級(jí)處理）后排放；污泥采用機(jī)械直接濃縮、脫水方式。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)采用經(jīng)“石灰軟化+變空隙濾池過(guò)濾技術(shù)”處理后的一級(jí)A中水。循環(huán)冷卻水經(jīng)過(guò)“活性炭過(guò)濾加超濾反滲透工藝”處理后用作補(bǔ)給水及熱網(wǎng)循環(huán)水補(bǔ)充水。

2 污水處理工藝

2.1 污水處理廠水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)調(diào)查，武清開(kāi)發(fā)區(qū)三期西區(qū)污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)如表1所示，出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中城鎮(zhèn)污水處理廠一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

表1 武清開(kāi)發(fā)區(qū)三期西區(qū)污水處理廠進(jìn)出水水質(zhì)

2.2 污水廠設(shè)計(jì)規(guī)模

根據(jù)武清開(kāi)發(fā)區(qū)三期西區(qū)污水量核算及現(xiàn)有企業(yè)單位建設(shè)及運(yùn)營(yíng)進(jìn)度，設(shè)計(jì)污水處理廠分兩期建設(shè)。一期建設(shè)規(guī)模：10000 m3/d，近期總變化系數(shù)：k=1.58，近期最大設(shè)計(jì)流量：Q=0.183 m3/s，設(shè)計(jì)水溫：12℃；二期建設(shè)規(guī)模：20000 m3/d，總計(jì)建設(shè)規(guī)模：30000 m3/d。

2.3 污水廠處理工藝

采用改良A/O工藝（二級(jí)處理），經(jīng)高密度沉淀池及纖維轉(zhuǎn)盤過(guò)濾、消毒（三級(jí)處理）后排放；污泥采用機(jī)械直接濃縮、脫水方式。

2.4 能源站臨時(shí)再生水水源

天津華電福源熱電能源站循環(huán)冷卻水補(bǔ)水量15000 m3/d，預(yù)計(jì)2014年底武清開(kāi)發(fā)區(qū)三期西區(qū)污水量為6000m3/d，為保證能源站循環(huán)冷卻水補(bǔ)水，暫時(shí)考慮引進(jìn)外調(diào)水源，引水規(guī)模為10000 m3/d。

實(shí)際引水從武清第一污水處理廠（設(shè)計(jì)水量30000 m3/d，實(shí)際水量26000-27000 m3/d，污水以工業(yè)污水為主，污水符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。

在武清第一污水處理廠附近設(shè)臨時(shí)輸水泵站一座，輸水量10000 m3/d，占地80m2，潛水泵 3臺(tái)（2用1備），流量210m3/h，揚(yáng)程30m。

輸水管線一條總長(zhǎng)2530米，選用DN315PE塑料管。

3 再生水回用作燃?xì)鉄犭姀S循環(huán)水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 燃?xì)鉄犭姀S水系統(tǒng)基本流程

本工程新建2套（1+1+1）型式的燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組，即1臺(tái)燃機(jī)、1臺(tái)余熱鍋爐和1套汽輪發(fā)電供熱機(jī)組，總裝機(jī)容量為2×（120+60 MW）。主要工藝流程如圖2所示?？諝饨?jīng)由壓氣機(jī)壓縮后，進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室中參與天然氣燃燒，產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈳?dòng)燃?xì)廨啓C(jī)做功。燃?xì)廨啓C(jī)排出的高溫排氣在余熱鍋爐中放熱，使余熱鍋爐內(nèi)的給水（主要是補(bǔ)給除鹽水）變成蒸汽，再送入蒸汽輪機(jī)中做功。做功后的排汽由蒸汽輪機(jī)低壓缸排至凝汽器，在凝汽器中的低壓缸排氣被銅管中流動(dòng)的循環(huán)冷卻水冷卻后形成凝結(jié)水，凝結(jié)水經(jīng)加熱器加熱后由給水泵輸送至余熱鍋爐實(shí)現(xiàn)水循環(huán)。循環(huán)冷卻水在循環(huán)水泵的作用下，進(jìn)入凝汽器銅管冷卻蒸汽輪機(jī)排汽，最終回到冷水塔[2]。

圖2 燃?xì)鉄犭姀S基本生產(chǎn)流程

燃?xì)鉄犭姀S的水系統(tǒng)主要分為循環(huán)水系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)以及熱網(wǎng)循環(huán)水系統(tǒng)。循環(huán)冷卻水的主要作用是將凝汽器中低壓缸排氣冷卻成凝結(jié)水。凝結(jié)水構(gòu)成了燃?xì)鉄犭姀S的基本水循環(huán)，在化學(xué)除鹽水不斷補(bǔ)給的情況下可以實(shí)現(xiàn)余熱鍋爐-蒸汽輪機(jī)的汽水循環(huán)。熱網(wǎng)循環(huán)水在熱網(wǎng)加熱器被蒸汽汽輪機(jī)抽氣加熱，經(jīng)熱網(wǎng)循環(huán)泵輸送到熱用戶，熱網(wǎng)循環(huán)水在用戶側(cè)完成放熱后，最終返回?zé)峋W(wǎng)首站，這一循環(huán)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)熱用戶的熱供給。

3.2 再生水回用作循環(huán)冷卻水處理

循環(huán)水源主要采用天津市武清區(qū)污水處理廠的再生水，備用水源為由龍鳳河水，根據(jù)水質(zhì)采樣及全年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)龍風(fēng)河水水質(zhì)、水量符合循環(huán)水水源標(biāo)準(zhǔn)。

循環(huán)冷卻水處理的任務(wù)是防止凝汽器管結(jié)垢、腐蝕以及微生物的繁殖，保證凝汽器安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。循環(huán)冷卻系統(tǒng)為配有冷水塔的二次循環(huán)系統(tǒng)。

本工程循環(huán)水補(bǔ)水水源為經(jīng)深度處理后的再生水，擬采用加阻垢劑、加殺菌劑處理和適當(dāng)排污處理。進(jìn)廠的中水采用：石灰軟化處理+PCF過(guò)濾，加阻垢劑、殺菌劑、緩蝕劑。

3.2.1 石灰深度處理的主要作用

（1）對(duì)污水處理廠中水水質(zhì)波動(dòng)有緩沖作用[3]

中水在大容積澄清池中停留時(shí)間較長(zhǎng)，反應(yīng)物表面積大，吸附能力強(qiáng)，使溶解、非溶解有機(jī)物顆粒得到分離。

（2）降低中水碳酸鹽硬度，有效防止結(jié)垢

（3）對(duì)水中殘留有機(jī)物有凈化作用

石灰處理形成碳酸鈣微晶體、氫氧化鎂絮狀體及凝聚劑加入后形成的泥渣都參與顆粒相互碰撞，活性泥渣對(duì)于有機(jī)物能進(jìn)行有效吸附。

3.2.2 石灰處理系統(tǒng)基本工藝流程

再生水經(jīng)生物濾池處理后，進(jìn)入機(jī)械加速澄清池，加入石灰乳、混凝劑處理后，在管道混合器中經(jīng)過(guò)pH調(diào)節(jié)、投加殺菌劑后，進(jìn)入變空隙濾池，經(jīng)過(guò)濾后進(jìn)入清水池，經(jīng)送水泵送入循環(huán)水系統(tǒng)。變空隙濾池的反洗水回收到機(jī)械加速澄清池。機(jī)械加速澄清池的污泥經(jīng)泥漿提升泵進(jìn)入貯泥池，再經(jīng)脫水機(jī)脫水處理后外運(yùn)。

圖3 石灰處理系統(tǒng)基本流程圖

PCF過(guò)濾器主要工作分為過(guò)濾和反洗兩個(gè)階段[4]：（1）過(guò)濾

使用回轉(zhuǎn)機(jī)具對(duì)纖維絲進(jìn)行壓榨，使其縱向孔隙變小，水中懸浮物被截留在纖維絲之外，得到清潔的處理水。

（2）反洗

當(dāng)過(guò)濾器內(nèi)截留的懸浮物雜質(zhì)過(guò)多時(shí)，處理水量下降，壓力達(dá)到設(shè)定值，自動(dòng)進(jìn)行反洗。

反洗時(shí)過(guò)濾機(jī)具放松，纖維絲孔隙增大，用壓縮空氣和處理水反洗纖維絲，污物通過(guò)排放管排出，合格后自動(dòng)進(jìn)入過(guò)濾程序。

4 鍋爐補(bǔ)給水及熱網(wǎng)循環(huán)水制備系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為回收循環(huán)水排污水本工程鍋爐補(bǔ)給水及熱網(wǎng)補(bǔ)水處理系統(tǒng)采用循環(huán)水排污水。處理后的反滲透水回用至循環(huán)水系統(tǒng)，冬季工況反滲透水回用為21 t/h；夏季工況反滲透水回用42 t/h。

反滲透產(chǎn)水一部分作為鍋爐補(bǔ)給水，其余部分作為熱網(wǎng)補(bǔ)充水，這樣節(jié)約了水資源又改善了熱網(wǎng)及循環(huán)水的水質(zhì)。經(jīng)計(jì)算，本工程鍋爐補(bǔ)給水水量為22 t/h，冬季熱網(wǎng)補(bǔ)水量為16 t/h。

根據(jù)鍋爐給水質(zhì)量要求、水源水質(zhì)、投資及制水成本等因素考慮，循環(huán)水排污水處理系統(tǒng)如圖4所示。

圖4 循環(huán)排污水處理系統(tǒng)流程圖

處理后的出水質(zhì)量為：

電導(dǎo)率（25℃） ≤0.2μS/cm

SiO2≤0.02mg/L

5 結(jié)語(yǔ)

污水再生直接用于燃?xì)鉄犭姀S的循環(huán)冷卻用水，并通過(guò)對(duì)循環(huán)水的進(jìn)一步處理，滿足鍋爐補(bǔ)給水和熱網(wǎng)補(bǔ)給水的需求，使得燃?xì)鉄犭姀S生產(chǎn)全部使用再生水，既節(jié)約了水資源、又實(shí)現(xiàn)了熱電生產(chǎn)污水零排放的目標(biāo)，通過(guò)在今后生產(chǎn)過(guò)程中積累經(jīng)驗(yàn)、不斷優(yōu)化，將成為電廠節(jié)水工程的典范。

[1]許立國(guó),沈競(jìng)為,張懷軍等.城市中水回用于電廠循環(huán)水的技術(shù)方案選擇[J].山東電力技術(shù),2005,4(1):10-14.

[2]張志良,龍?jiān)?天然氣發(fā)電在中國(guó)的應(yīng)用前景分析 [J].浙江電力,2003,5:8-10.

[3]張行赫.石灰深度處理在電廠中水回用中的應(yīng)用[J].中國(guó)電力,2007,40(2):39-41.

[4]王萍,李會(huì)海.變孔隙濾池在電廠回用水處理中的應(yīng)用[J].環(huán)境工程,2012(3):36-40.