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[摘 要]将中水回用于火电厂循环冷却水系统，能够极大地节约水资源，为企业创造良好的经济效益。本文首先阐述了中水回用的常用处理方法，然后深入剖析了中水回用于火电厂循环冷却水系统的深度处理和缓蚀阻垢剂选择，具有一定的参考价值。
[关键词]中水；火电厂；循环冷却水系统；深度处理；缓蚀阻垢剂
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）09-0139-01
由于长期以来水资源的缺乏和不合理利用，导致我国正面临严重的水资源短缺问题，极大了制约了经济和社会的可持续发展。回用中水，一般指污水经一级、二级和深度处理后供作回用的水，是工业水循环利用的主要方向之一。水电厂是工业耗水大户，将中水回用于火电厂循环冷却水系统补水，是节能减排和发展循环经济的必须趋势，具有较高的现实意义。
1.中水回用的常用处理方法
（1）生物处理法。生物处理法是利用微生物的代谢作用除去废水中有机污染物的一种方法，实现方法主要有需氧生物处理法和厌氧生物处理法。
（2）膜分离技术。膜分离技术是利用特殊制造的具有选择透过性能的薄膜，在外力作用下对混合物进行分离、提纯和浓缩的一种分离方法，实现方法主要有微滤、超滤、纳滤、渗析、电渗析和反渗透几类。
（3）物理化学处理法。物理化学处理法是以混凝沉淀（气浮）技术及活性炭吸附相结合为基本方式，实现方法主要有废水离子交换处理法、废水光氧化处理法、废水萃取处理法和废水吸附处理法。物理化学处理法具有占地面积较少、对废水水量和浓度变化适应性较强、除磷脱氮的效果好、出水水质比较稳定、可除去有害的重金属离子和管理操作易于自动检测的优点，但是处理系统的设备费和日常运转费用较高。
（4）膜生物反应器。膜生物反应器是由膜分离技术和传统的活性污泥法相结合的新型水处理技术，其具有对污染物的去除率高、设计和操作比较简单、抗冲击能力极强、污泥处理费用低和有利于增殖缓慢的微生物的优点。
2.中水回用于火电厂循环冷却水系统的深度处理
2.1 几种深度处理方案的对比
目前中水回用于火电厂循环冷却水系统时，常见的深度处理方案主要有接触氧化法、曝气生物滤池、混凝澄清法和膜分离技术。其中曝气生物滤池和膜分离技术的处理效果较好，但是一次性投资和运行费用较高，而接触氧化法对充氧浓度有一定要求，且运行管理需要有专人值守，因此本文认为采用混凝澄清法较好。
2.2 混凝澄清法处理中水的工藝流程
污水处理厂来的中水通过金属管道火电厂的调节池内，在特殊情况下（比如系统检修等）中水可以通过管道上的阀门切换，通过旁边把水输送到缓冲水池；中水进入到调节池后经提升泵将水输送到澄清池，溶药池内溶好的PAM溶液经加药泵DN25输送到澄清池内，中水经过混凝处理工艺后，混凝处理后的絮状物在澄清池内搅拌刮泥机作用下沉淀到底部，靠重力回流到回收水池；经过混凝处理工艺后顶部清水通过提升泵输送到无阀滤罐，经无阀滤罐处理后的水存在中水回用蓄水池内；中水回用蓄水池内的中水在循环水补水量正常的情况下通过净压自流到循环水系统的凉水塔内，在循环水系统特殊情况下需要大量补水时方可开启提升泵进行补水。
3.中水回用于火电厂循环冷却水系统的缓蚀阻垢剂选择
3.1 凝汽器换热管腐蚀机理和抑制方法
当水的pH范围超过6-9（尤其是pH<6的酸性水），会腐蚀金属管道设备。循环水中存在大量的氨氮，一方面会消耗大量的氧化性杀菌剂，降低氯的杀菌效果；另一方面氨在硝化菌和亚硝化菌的作用下可使冷却水的pH值降低，加速缓蚀剂聚磷酸盐和有机磷酸的水解，增强正磷酸盐的浓度，加速磷酸钙垢的生成。同时水中存在氧化剂时，氨会选择性腐蚀铜质管材，引起腐蚀问题。
因此，为了防止腐蚀问题，可以采取降低循环水中氨氮含量、有效杀菌和降低富营养物含量等措施。
3.2 凝汽器换热管结垢机理和抑制方法
火电厂循环冷却水系统中的结垢可分为以下两种：（1）化学垢。化学垢是由于循环水冷却系统中的化学反应形成的。循环冷却水通过凝汽器水温上升，回到冷却塔中喷淋散热，随着Ca（HCO3）2浓度的升高，在循环过程中会使得水中的一部分HCO3-变成CO32-，同时pH上升，碳酸钙在水中的量逐渐增多，超过其自身的溶解度，以过饱和的状态存在于水中。而循环冷却水要实现高浓缩倍率运行，必须在高含盐量条件下运行。盐类溶液结垢物质（如CaCO3）的溶解度随着水温的上升而下降。水的温度在传热表面或其附近时，大于在大部分系统中的温度，在这些区域中，某些物质（如CaCO3、SiO2等）的溶解度很小，就趋于沉淀和结垢；（2）生物垢。生物垢是由于循环水冷却系统中微生物的生长而形成的。循环水中存在的大量悬浮物约有4/5可以通过排污被带出系统，其余的则会悬浮在冷却水中，沉积在凝汽器的换热器管壁上形成软垢，降低冷却的效果。此外，补充水会给循环冷却水系统中带人大量的微生物，循环冷却水的水温通常在32℃-42℃左右，往往含有大量的溶解氧和氮、磷等营养成分，这些条件都有利于微生物的生长与藻类生长繁殖，并生成软垢覆盖在换热器的金属表面上，降低换热器的冷却效果。经过一段时问的堆积，软垢层就会变成硬垢，难以清除。
为了控制循环水中硬垢的生成，需要采取适当的控制方法，而采用阻垢剂就是其中最常用的方法之一，其通过分散作用、低剂量效应和晶格畸变作用等对钙垢进行抑制。
3.3 缓蚀阻垢剂的选择
中水经过深度处理后，用作火电厂循环冷却水需要解决的主要问题是系统内管壁的结垢、腐蚀和粘泥等问题，这就需要采取适当的措施保证传热面不结垢、避免引起换热面的大面积腐蚀。而解决这一问题的关键，就是需要根据火电厂的实际情况选择合适的缓蚀阻垢剂。目前国内的循环水缓蚀阻垢剂药品名称繁多，生产厂家众多，效果也各不相同，在选择时需要结合火电厂的实际情况、配方的针对性、加药量和水处理剂厂家的后续技术支持等问题进行选择。
在选择缓蚀阻垢剂时，可以采用挂片腐蚀实验方法，用试片的质量损失计算出腐蚀率和缓蚀率来对缓蚀阻垢剂的缓蚀效果进行评定。挂片腐蚀实验方法的具体操作过程如下：将试片固定在旋转轴叶片上，放入加有缓蚀阻垢剂的水溶液中，在30℃-60℃的温度下，使试片以0.3-0.5m/s的速度在水中旋转，旋转时间在72小时以上。待实验结束后，将试片经清洗、干燥和稳重，并且测量尺寸，根据试片质量变化和尺寸的变化来判断试片的腐蚀情况。
参考文献
[1] 毕衍鹏，段传毅，杨生柳.用于循环水系统的中水稳定处理技术分析[J].内蒙古电力技术，2007，1（25）.
[2] 黄英，王利.水处理中膜分离技术的应用[J].工业水处理，2005，25（4）.
[关键词]中水；火电厂；循环冷却水系统；深度处理；缓蚀阻垢剂
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）09-0139-01
由于长期以来水资源的缺乏和不合理利用，导致我国正面临严重的水资源短缺问题，极大了制约了经济和社会的可持续发展。回用中水，一般指污水经一级、二级和深度处理后供作回用的水，是工业水循环利用的主要方向之一。水电厂是工业耗水大户，将中水回用于火电厂循环冷却水系统补水，是节能减排和发展循环经济的必须趋势，具有较高的现实意义。
1.中水回用的常用处理方法
（1）生物处理法。生物处理法是利用微生物的代谢作用除去废水中有机污染物的一种方法，实现方法主要有需氧生物处理法和厌氧生物处理法。
（2）膜分离技术。膜分离技术是利用特殊制造的具有选择透过性能的薄膜，在外力作用下对混合物进行分离、提纯和浓缩的一种分离方法，实现方法主要有微滤、超滤、纳滤、渗析、电渗析和反渗透几类。
（3）物理化学处理法。物理化学处理法是以混凝沉淀（气浮）技术及活性炭吸附相结合为基本方式，实现方法主要有废水离子交换处理法、废水光氧化处理法、废水萃取处理法和废水吸附处理法。物理化学处理法具有占地面积较少、对废水水量和浓度变化适应性较强、除磷脱氮的效果好、出水水质比较稳定、可除去有害的重金属离子和管理操作易于自动检测的优点，但是处理系统的设备费和日常运转费用较高。
（4）膜生物反应器。膜生物反应器是由膜分离技术和传统的活性污泥法相结合的新型水处理技术，其具有对污染物的去除率高、设计和操作比较简单、抗冲击能力极强、污泥处理费用低和有利于增殖缓慢的微生物的优点。
2.中水回用于火电厂循环冷却水系统的深度处理
2.1 几种深度处理方案的对比
目前中水回用于火电厂循环冷却水系统时，常见的深度处理方案主要有接触氧化法、曝气生物滤池、混凝澄清法和膜分离技术。其中曝气生物滤池和膜分离技术的处理效果较好，但是一次性投资和运行费用较高，而接触氧化法对充氧浓度有一定要求，且运行管理需要有专人值守，因此本文认为采用混凝澄清法较好。
2.2 混凝澄清法处理中水的工藝流程
污水处理厂来的中水通过金属管道火电厂的调节池内，在特殊情况下（比如系统检修等）中水可以通过管道上的阀门切换，通过旁边把水输送到缓冲水池；中水进入到调节池后经提升泵将水输送到澄清池，溶药池内溶好的PAM溶液经加药泵DN25输送到澄清池内，中水经过混凝处理工艺后，混凝处理后的絮状物在澄清池内搅拌刮泥机作用下沉淀到底部，靠重力回流到回收水池；经过混凝处理工艺后顶部清水通过提升泵输送到无阀滤罐，经无阀滤罐处理后的水存在中水回用蓄水池内；中水回用蓄水池内的中水在循环水补水量正常的情况下通过净压自流到循环水系统的凉水塔内，在循环水系统特殊情况下需要大量补水时方可开启提升泵进行补水。
3.中水回用于火电厂循环冷却水系统的缓蚀阻垢剂选择
3.1 凝汽器换热管腐蚀机理和抑制方法
当水的pH范围超过6-9（尤其是pH<6的酸性水），会腐蚀金属管道设备。循环水中存在大量的氨氮，一方面会消耗大量的氧化性杀菌剂，降低氯的杀菌效果；另一方面氨在硝化菌和亚硝化菌的作用下可使冷却水的pH值降低，加速缓蚀剂聚磷酸盐和有机磷酸的水解，增强正磷酸盐的浓度，加速磷酸钙垢的生成。同时水中存在氧化剂时，氨会选择性腐蚀铜质管材，引起腐蚀问题。
因此，为了防止腐蚀问题，可以采取降低循环水中氨氮含量、有效杀菌和降低富营养物含量等措施。
3.2 凝汽器换热管结垢机理和抑制方法
火电厂循环冷却水系统中的结垢可分为以下两种：（1）化学垢。化学垢是由于循环水冷却系统中的化学反应形成的。循环冷却水通过凝汽器水温上升，回到冷却塔中喷淋散热，随着Ca（HCO3）2浓度的升高，在循环过程中会使得水中的一部分HCO3-变成CO32-，同时pH上升，碳酸钙在水中的量逐渐增多，超过其自身的溶解度，以过饱和的状态存在于水中。而循环冷却水要实现高浓缩倍率运行，必须在高含盐量条件下运行。盐类溶液结垢物质（如CaCO3）的溶解度随着水温的上升而下降。水的温度在传热表面或其附近时，大于在大部分系统中的温度，在这些区域中，某些物质（如CaCO3、SiO2等）的溶解度很小，就趋于沉淀和结垢；（2）生物垢。生物垢是由于循环水冷却系统中微生物的生长而形成的。循环水中存在的大量悬浮物约有4/5可以通过排污被带出系统，其余的则会悬浮在冷却水中，沉积在凝汽器的换热器管壁上形成软垢，降低冷却的效果。此外，补充水会给循环冷却水系统中带人大量的微生物，循环冷却水的水温通常在32℃-42℃左右，往往含有大量的溶解氧和氮、磷等营养成分，这些条件都有利于微生物的生长与藻类生长繁殖，并生成软垢覆盖在换热器的金属表面上，降低换热器的冷却效果。经过一段时问的堆积，软垢层就会变成硬垢，难以清除。
为了控制循环水中硬垢的生成，需要采取适当的控制方法，而采用阻垢剂就是其中最常用的方法之一，其通过分散作用、低剂量效应和晶格畸变作用等对钙垢进行抑制。
3.3 缓蚀阻垢剂的选择
中水经过深度处理后，用作火电厂循环冷却水需要解决的主要问题是系统内管壁的结垢、腐蚀和粘泥等问题，这就需要采取适当的措施保证传热面不结垢、避免引起换热面的大面积腐蚀。而解决这一问题的关键，就是需要根据火电厂的实际情况选择合适的缓蚀阻垢剂。目前国内的循环水缓蚀阻垢剂药品名称繁多，生产厂家众多，效果也各不相同，在选择时需要结合火电厂的实际情况、配方的针对性、加药量和水处理剂厂家的后续技术支持等问题进行选择。
在选择缓蚀阻垢剂时，可以采用挂片腐蚀实验方法，用试片的质量损失计算出腐蚀率和缓蚀率来对缓蚀阻垢剂的缓蚀效果进行评定。挂片腐蚀实验方法的具体操作过程如下：将试片固定在旋转轴叶片上，放入加有缓蚀阻垢剂的水溶液中，在30℃-60℃的温度下，使试片以0.3-0.5m/s的速度在水中旋转，旋转时间在72小时以上。待实验结束后，将试片经清洗、干燥和稳重，并且测量尺寸，根据试片质量变化和尺寸的变化来判断试片的腐蚀情况。
参考文献
[1] 毕衍鹏，段传毅，杨生柳.用于循环水系统的中水稳定处理技术分析[J].内蒙古电力技术，2007，1（25）.
[2] 黄英，王利.水处理中膜分离技术的应用[J].工业水处理，2005，25（4）.