肖建群

（中國能源建設集團廣東省電力設計研究院有限公司，廣州510663）

再生水是指污水經適當再生工藝處理后，達到一定的水質標準，滿足某種使用功能要求，可以進行有益使用的水。再生水深度處理是指進一步去除再生水中雜質的凈化處理過程。進入再生水深度處理系統(tǒng)的再生水水質至少應達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）中的二級標準或《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）中的一級標準。

北方缺水地區(qū)電廠已普遍利用再生水作為工業(yè)用水水源，為充分貫徹國家水資源開發(fā)利用方針，體現(xiàn)水資源重復利用的節(jié)水政策，提高水的利用率，減少廢水排放對環(huán)境的影響，越來越多廣東等南方地區(qū)電廠的工業(yè)用水水源也將陸續(xù)采用再生水。

廣東某H 級燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電項目，其工業(yè)用水（包括鍋爐補給水處理系統(tǒng)及循環(huán)冷卻用水等）水源采用附近市政污水處理廠的再生水，其中冷卻用水主要是敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補充水。本文以該電廠為例，通過分析污水處理廠處理工藝、再生水出水水質指標，以及電廠工業(yè)用水水質要求，設計出最適合的再生水深度處理系統(tǒng)方案，也為將來類似水源電廠再生水深度處理系統(tǒng)設計提供可借鑒的方案。

1 污水處理廠簡況

從電廠水資源論證報告書可知，該污水處理廠主要處理市政生活污水。污水廠總設計規(guī)模為40萬m/d，分三期建設，一期工程規(guī)模為10 萬m/d，二期工程規(guī)模為10 萬m/d，三期工程規(guī)模為20 萬m/d。一期工程已于2009 年9 月建成投產，二期工程正在建設中。該電廠工業(yè)用水水源采用污水處理廠一期工程處理后的再生水。

已建成的一期工程設計處理規(guī)模為10 萬m/d，采用改良A2/O 工藝（厭氧-缺氧-好氧法+生物脫氮除磷工藝），工藝流程為：污水經市政管網收集并輸送至廠內粗格柵及進水泵池，粗格柵過濾后經進水泵提升至細格柵，后經細格柵去除固體垃圾后流入旋流曝氣沉砂池，經沉砂池去除固體顆粒物后進入生化系統(tǒng)，生化池由選擇池、厭氧池、缺氧池和好氧池組成，污水經生化池處理和沉淀池沉淀后，再經紫外消毒渠消毒。工藝流程圖如圖1所示。

圖1 再生水處理工藝流程圖Fig.1 Process flow chart of reclaimed water treatment

污水處理廠一期工程處理后的再生水達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）中的一級B 標準及廣東省地方標準《水污染物排放標準》（DB 44/26—2001）中的第二時段一級標準，該廣東省地方標準水質指標嚴于《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）中的一級標準。

從取得的近年逐月共12 份再生水水質全分析資料可知，該污水處理廠處理后的再生水主要水質指標如下：

懸浮物：≤20 mg/L。

BOD：≤20 mg/L。

COD：≤30 mg/L。

氨氮：≤5 mg/L。

總磷：≤1 mg/L。

二氧化硅（SiO）：≤12 mg/L。

碳酸鹽硬度（以CaCO計）：≤66 mg/L。

總硬度（以CaCO計）：≤117 mg/L。

2 再生水深度處理的必要性

再生水不需進行深度處理直接用于敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補充水和鍋爐補給水水源時，其基本控制項目及指標限值應同時滿足《城市污水再生利用工業(yè)用水水質》（GB/T 19923—2005）和《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規(guī)范》（GB/T 50050—2017）中的相關規(guī)定，具體水質指標見表 1。

根據(jù)該污水處理廠再生水主要水質指標和表1中再生水直接用于工業(yè)用水水質指標對比可知，污水處理廠再生水懸浮物和BOD超標，不能直接作為敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補充水和鍋爐補給水水源，為保證機組安全、可靠運行，電廠內應設置再生水深度處理系統(tǒng)。

表1 再生水直接用于工業(yè)用水水質指標Tab.1 Water quality indicators of reclaimed water directly used for industrial water

3 再生水深度處理系統(tǒng)選擇

3.1 再生水深度處理典型方案

設置再生水深度處理系統(tǒng)的主要目的是：

1）進一步去除殘余的懸浮物和膠體。

2）進一步去除污水處理廠處理后殘留的溶解性有機物。

3）去除無機鹽類（如氮、磷、重金屬等）及微生物難以降解的有機物。

4）去除色素。

據(jù)調查，廣東地區(qū)的市政污水處理廠再生水一般會經過二級生化處理，因此，再生水深度處理系統(tǒng)的典型方案主要有以下三種：

a）過濾加消毒處理（方案一）

污水處理廠二級處理后的市政污水如回用于水質要求不太高的工業(yè)企業(yè)，一般只需經過簡單過濾及消毒，去除殘余的懸浮物及細菌即可。消毒的目的是防止回用水系統(tǒng)中滋生微生物黏膜或藻類。

b）混凝澄清加過濾處理（方案二）

混凝澄清加過濾處理是較多用于電廠再生水深度處理系統(tǒng)的工藝方案，一般采用“接觸絮凝斜板沉淀池+過濾池”處理?！敖佑|絮凝斜板沉淀池+過濾池”處理適合用于處理水質相對較好的再生水。

c）石灰混凝澄清加過濾處理（方案三）

石灰混凝澄清加過濾處理也是常用于電廠再生水深度處理的工藝方案，主要用于處理含鈣、鎂、碳酸鹽硬度、硅、氮、磷量等碳酸鹽硬度和有機物高的再生水。對于碳酸鹽硬度（以CaCO計）低于100 mg/L 的再生水水源，不宜采用石灰混凝澄清處理工藝。

3.2 再生水深度處理方案選擇

上述三種典型的再生水深度處理工藝方案中：

過濾加消毒處理（方案一）工藝系統(tǒng)簡單、投資省，但要求污水處理廠出水懸浮物和有機物含量低。方案一主要用于對水質要求不太高的工業(yè)企業(yè)，該電廠如僅采用過濾加消毒處理，不能滿足工業(yè)用水水質指標要求。

“接觸絮凝斜板沉淀池+過濾池”（方案二）主要處理再生水中的懸浮物和有機物，系統(tǒng)流程簡單，占地小，省去了加酸、加石灰裝置，運行費用低。

石灰混凝澄清加過濾處理（方案三）主要處理再生水中的碳酸鹽硬度和氮、磷等有機物，系統(tǒng)流程相對復雜，占地大，運行費用相對較高，除了需配置混凝劑、助凝劑、次氯酸鈉等加藥設備外，還需配置加酸、加石灰裝置，會使運行環(huán)境變差，增加以后運行人員的勞動強度。

該電廠采用的污水處理廠再生水出水水質較好，碳酸鹽硬度、硅和氮、磷等有機物含量均不高，僅懸浮物和BOD未滿足電廠工業(yè)用水的水質指標要求。

綜上所述，該電廠再生水深度處理系統(tǒng)最適合的方案是采用“接觸絮凝斜板沉淀池+過濾池”方案，并配置相應的加藥設備。該方案系統(tǒng)流程簡單，占地小，投資和運行費用低，且能保證系統(tǒng)安全、可靠運行。

4 再生水深度處理系統(tǒng)方案設計

4.1 方案說明

接觸絮凝斜板沉淀池是在斜板沉淀池構筑物中設置整流段，在斜板區(qū)和整流段內形成絮體粒子動態(tài)懸浮絮凝區(qū)，利用接觸絮凝和沉淀原理去除水中固體顆粒。斜板采用乙丙共聚（聚丙稀與聚乙烯按適當比例合成），表面光滑利于排泥，有利于提高上升流速和表面負荷，沉淀效果良好，沉淀后水中懸浮物目標值可保證小于10 mg/L，期望值可小于3 mg/L。

原水在進入接觸絮凝斜板沉淀池處理前，先連續(xù)投加混凝劑、助凝劑（需選擇對后續(xù)鍋爐補給水處理系統(tǒng)反滲透膜運行無影響的產品），間斷投加次氯酸鈉殺菌劑，保證沉淀池處理后出水懸浮物小于10 mg/L。

沉淀池出水一部分自流至循環(huán)冷卻水前池，作為循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補充水；一部分進入過濾池進行過濾，過濾池出水直接進入化學水水池，作為鍋爐補給水處理系統(tǒng)水源。過濾池出水中懸浮物目標值可保證小于5 NTU，期望值可小于2 NTU。

接觸絮凝斜板沉淀池排泥送入污泥濃縮池，然后再通過污泥輸送泵送至污泥脫水機間脫水，泥餅外運處理。過濾池反洗排水經中間水池回收后，送至沉淀池入口，與再生水混合后一起處理后回用，減少了再生水取水量。

4.2 主要處理構筑物及設備

4.2.1 接觸絮凝斜板沉淀池

根據(jù)該電廠全廠水量平衡計算，需沉淀池處理的水量為2 030 m/h。設置4 座處理水量為610 m/h的接觸絮凝斜板沉淀池，每座沉淀池考慮一定的處理裕量，不設備用。斜板沉淀池采用重力排泥，進水管道上安裝流量計，出水管上安裝濁度計，系統(tǒng)運行時，斜板沉淀池之間也能根據(jù)需水量大小進行相互切換或互為備用。

接觸絮凝斜板沉淀池采用鋼筋混凝土結構，地上式布置，包括完整的絮凝設備、斜板、管道、水槽等，其運行流程示意如圖2所示。

圖2 接觸絮凝斜板沉淀池流程示意圖Fig.2 Schematic diagram of contact flocculation inclined plate sedimentation tank

4.2.2 過濾池

需過濾池處理的水量為1 050 m/h，設置4座處理能力為350 m/h 的過濾池，3 用1 備，當有1 臺檢修時，其余過濾池應保證正常供水。過濾池可自動控制反沖洗周期、反沖洗歷時，反沖洗方式為氣水反沖洗，氣源為專用羅茨風機來氣，水源采用經過濾后的清水。過濾池采用混凝土結構，地上式布置。

4.2.3 儲藥及加藥設備

設置1 套次氯酸鈉貯存罐、溶液箱和加藥計量泵，1 套混凝劑貯存罐、溶液箱和加藥計量泵，助凝劑（脫水劑）制備裝置、助凝劑計量泵和脫水劑計量泵。

4.2.4 污泥濃縮池

設置1 座污泥濃縮池，采用鋼筋混凝土結構，半地下式布置。污泥濃縮池采用機械刮泥方式排泥，配套刮泥機，其沉泥用泵輸送至污泥脫水機間脫水，泥餅外運處理。

4.2.5 中間水池

設置1 座中間水池，收集過濾池反洗排水，經泵提升與再生水混合后重新進入絮凝沉淀池處理。中間水池采用鋼筋混凝土結構，地下式布置。

4.3 輔助系統(tǒng)及設備

4.3.1 羅茨風機

設置2 臺羅茨風機，一用一備，供過濾池反洗用。

4.3.2 壓縮空氣系統(tǒng)

系統(tǒng)氣動閥門氣源采用無油干燥壓縮空氣，由全廠空壓機站的儀用壓縮空氣系統(tǒng)供給。設置1 臺儀用壓縮空氣貯存罐。

4.4 主要檢測表計

在接觸絮凝斜板沉淀池進水管及出水管上安裝流量計量裝置，進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，在沉淀池和過濾池出口設有濁度儀，在各水泵、加藥計量泵和羅茨風機出口設置壓力表，在過濾池、污泥濃縮池、中間水池、各藥品貯存罐和溶液箱上設置液位計，便于對各主要工藝系統(tǒng)進行監(jiān)督管理，為電廠水務管理創(chuàng)造條件。

4.5 主要設備規(guī)范

再生水深度處理系統(tǒng)主要設備規(guī)范見表2。

表2 主要設備規(guī)范表Tab.2 Main equipments specifications

4.6 設備布置

再生水深度處理系統(tǒng)設備與鍋爐補給水處理系統(tǒng)、工業(yè)廢水處理系統(tǒng)等集中布置在電廠水務中心，各系統(tǒng)可共用次氯酸鈉和混凝劑貯存罐及溶液箱、助凝劑（脫水劑）制備裝置、污泥濃縮池、脫水機和儀用壓縮空氣貯存罐等，減少電廠投資和運行費用，有利用運行維護管理。

接觸絮凝斜板沉淀池、過濾池、中間水池和污泥濃縮池室外布置，脫水機布置在污泥脫水機間，羅茨風機和過濾池反洗水泵分別布置在風機間和水泵間，藥品貯存罐、溶液箱和加藥計量泵布置在加藥間。

5 結 論

綜上所述，再生水深度處理系統(tǒng)方案設計前應取得市政污水處理廠再生水近年逐月共12 份水質全分析資料。通過分析污水處理廠處理工藝、再生水出水水質指標，以及電廠工業(yè)用水水質要求，設計出最適合的再生水深度處理系統(tǒng)方案。

本文列舉的廣東某2×9H 級燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組電廠，再生水水質在廣東等南方地區(qū)具有一定的代表性，采用的“接觸絮凝斜板沉淀池＋過濾池”方案，系統(tǒng)流程簡單，占地小，投資和運行費用低，且能保證系統(tǒng)安全、可靠運行，可為將來類似水源電廠再生水深度處理系統(tǒng)設計提供可借鑒的方案。