电厂中水回用工程可行性研究报告.docx

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电厂中水回用工程可行性研究报告

电厂中水回用工程可行性研究报告

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第一章

总论

1.1概况

电厂始建于1997年，是经过国家计委批准立项的一座为满足电厂供热同时发电自用的热电厂。

该厂装机容量为2×6MW，安装三台35t/h循环流化床锅炉。

汽轮机为2×6MW抽汽式机组，采用热电联产方式，电厂性质为自备电厂，所发电力除供电厂自身用电外，剩余电力通过厂区110kv升压站以导线型号为LGJ－70一回线路转供二号煤矿110kv变电站，以供该矿生产用电，不足部分由电力网补充。

热电厂供热范围2.5km2，热交换站集中设置于热电厂内。

电厂污水处理厂，2004年投入运行，采用卡鲁赛尔氧化沟处理工艺，现处理能力可达10000吨/天，正常生产时，实际处理量250吨/时，外排污水量每天可达6000吨。

运行以来经过有关部门周期性监测，处理效果稳定，出水指标远低于所在地环保要求排放标准。

电厂水处理系统由锅炉补给水系统和热网补充水系统组成，其中锅炉补给水3台过滤器总进水量为80m3/h，运行流速为5m/h；热网补充水2台过滤器总进水量为60m3/h，运行流速为5.6m/h。

1.锅炉补给水水处理系统

清水池——原水泵——机械滤器——保安滤器——高压泵——RO装置——中间水箱——中间水泵——软化柱——软化水箱——除氧补水泵——加氨泵——主厂房

本系统由预处理、反渗透、自动软化三部分组成。

2.热网补充水系统

清水池——原水泵——机械滤器——软化柱——热网除氧水箱

按照电厂要求，进一步加强水资源利用效率，加快建设资源节约型、环境友好型企业。

加强中水利用，实现废水资源化，是减少新鲜水取用，最大限度地节约水资源的迫切需要；是减少污水排放，保护生态环境的内在需要；是降低生产成本，提高经济效益的重要手段。

城市污水经二级处理后出水直接排入到水体，一方面增加了水体的自净负荷，另一方面也是一种水资源的浪费。

如能把生产中排放的污水全部或部分回收再利用，不但有利于安全生产，同时也会创造出较大的经济效益和社会效益。

为此，企业拟建设中水处理回用系统，将电厂污水处理厂外排污水进行深度处理后回用于电厂生产用水，以此达到资源循环利用，保护环境的目的。

1.1.1项目名称：

电厂中水回用工程

1.1.2主办单位：

电厂

1.1.3编制单位：

1.2研究工作依据

本设计方案以如下文件为设计依据：

（1）中华人民共和国《环境保护法》

（2）《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）

（3）市环境监测站报告，济环（监）字2006年第91号

（4）市水质监测中心报告，（济水监）字第06131号

（5）市疾病预防控制中心检测报告，（济防检）字第（2006）第000980号

（6）《电厂关于开展中水回用工作的意见》

1.3编制原则

（1）严格执行国家环境保护有关法律、法规所规定的排放或回用标准，使处理后的废水各项水质指标达到或优于标准指标。

（2）采用先进、合理、成熟、可靠的处理工艺，并具有显著的环保效益、社会效益和经济效益。

（3）工艺设计与设备选型能够在生产运行过程中具有较大地灵活性和调节余地，能适应水质、水量的变化，确保出水水质稳定、达标。

（4）充分利用电厂股份有限公司电厂已有的公用工程和辅助生产设施，减少基建费用投资，避免重复建设现象发生。

（5）合理匹配设备规格，避免小马拉大车或大马拉小车现象，降低运行成本。

（6）在运行过程中，便于操作管理、便于维修、节省动力消耗和运行费用。

1.4采用的主要规范及标准

（1）《工业循环冷却水处理设计规范》（GB50050-951）

（2）我国再生水用作冷却水的建议水质标准（CECS61-94）

（3）《城市污水再生利用　工业用水水质》（GB/T19923-2005）

（4）《室外排水设计规范》（1997年版）（GBJ14－87）

（5）《给水排水工程结构设计规范》（GBJ69－84）

（6）《污水回用设计规范（CECS61：

94）》

（7）《混凝土结构设计规范》（GBJ10－89）93年局部修订，95年局部修订

（8）《采暖通风与空气调节规范》（GBJ16－87）（1997年版）

（9）《供配电系统设计规范》（GB50052－95）

（10）《低压配电设计规范》（GB50057－95）

（11）《建筑物防雷设计规范》（GB50057－94）

（12）《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB50062－92）

（13）《建筑结构设计统一标准》（GBJ68-84）

（14）《火力发电厂设计技术规程》（DL5000-2000）

（15）《工业循环水处理设计规范》（GB50050-95）

1.5环境概况

1.地形地貌

电厂全厂占地11.882公顷。

厂区地势平坦，地面标高为36.10～36.50米，竖向设计采用平坡式布置，50年一遇的洪水位标高为36.70米。

冻土层厚度为0.4米。

2.气象条件

电厂全年及夏季主导风向为东南风，冬季为东北风，季节性明显，4－9月为东风、东北风，10月至来年3月以北风为主，年平均风速为1.8m/s，由于区域属于半山地形，静风频率31%。

1.6项目建设的背景和意义

1.6.1项目提出的背景

水，是国民经济发展中不可替代的重要资源，也是人类赖以生存和发展的必需品。

随着经济发展和城市化进程的加快，城市缺水问题尤为突出。

当前相当部分城市水资源短缺，城市缺水范围不断扩大，缺水程度日趋严重，引起工业及生活用水紧张。

另一方面生活污水排放量迅速增加，这样势必会造成水资源的浪费和水环境恶化，使原本紧张的用水形势更加严峻。

为缓解这种区域性的水资源短缺和水环境污染问题，国家正在进行大规模的节水和水污染治理工作。

电厂作为工业用水大户，在整个节水工作中应起排头兵的作用，而回收利用工业和生活污水则为电厂节水工作开辟了一种新的思路，它不但有着良好的经济效益，同时也减轻了水环境污染，具有十分重要的经济效益和社会效益。

电厂利用现有电厂污水水量大、来源可靠、水量稳定的特点，提出污水经过深度处理后作为电厂循环水的补水等生产用途，是解决污水出路，降低电厂生产经营成本的一个很好的办法，符合国家节能减排，倡导循环经济的政策精神，也符合集团公司的文件精神。

可深化资源利用效益，为加快建设资源节约型、环境友好型企业做出表率作用。

1.6.2投资的必要性

（1）可以节余大量的新鲜水，降低生产成本，减少排污量，是一项既有明显经济效益，又有突出社会效益的资源化项目。

（2）该项目可以从根本上解决电厂生产用水完全依靠地下取水，浪费宝贵地下水资源的现状。

（3）该项目符合国家产业技术政策，符合当地政策和电厂有限公司提出的关于开展中水回用工作和加强节能减排工作的具体要求。

（4）该工程的实施，其经济效益、社会效益和环保效益都是十分明显，是一项造福于子孙后代的有多重效益的环保工程。

1.6.3该项目的经济意义

（1）该项目属于效益型环保项目，电厂现阶段新鲜水费用为2.18元/吨。

然而随着用水短缺矛盾的日益突出，在未来2—3年内，地下水新鲜水取水费用将达到5～7元/吨。

所以说该项目的建设具有重大的经济效益，是刻不容缓的。

（2）该项目建成后，回用水系统年可处理回用水105万m3，按当前电厂用水费用1.8元/m3（不含污水处理费0.34元/m3）计算，再去除128.52万元处理成本，年利润在60.48万元。

投资回收期7.55年。

根据国家有关排污收费政策，外排废水至少收取0.7元/m3排污费，电厂每年将可减少排污交费73.5万元。

则集团公司的综合效益为133.98万元/年。

因此，该项目建成投产后，除具有可观的社会效益外，经济效益更是十分显著的。

1.7中水回用目前国内外现状

生活污水处理的主要任务是去除污水中的悬浮物、BOD和NH3-N等，处理工艺一般是把格栅、滤网和沉砂作为一级处理。

二级处理（生物处理）能大幅度去除水中呈胶体和溶解状态的有机污染物，污水经处理后可达到排放标准。

生活污水处理目前主要有活性污泥法、SBR法、A/A/O法、氧化沟法、生物膜法等，活性污泥法由于占地面积大，投资大，维护管理麻烦，在中小型污水处理中的应用越来越少。

其它各种方法都有其独自的特点，技术上应该说都没有问题。

其实，污染物在水中的分解是一种热力学过程，在处理工艺中，所使用的不同方法的单元越多，对污染物的去除就会越好。

并且各种工艺的处理效果很关键在于要方便维护、管理，对水质波动有较强的耐冲击能力。

三级处理（深度处理）对工业回用水是必不可少的工艺，其主要目的是进一步去除有机物、悬浮物，杀菌消毒，达到工业用水的要求。

对电厂来说，石灰澄清池和变孔隙滤池的组合工艺有许多成功的应用实例，该工艺对进水水质要求较低，出水水质好且稳定，但缺点是运行、维护较麻烦，工程造价较高。

高效纤维过滤器在深度处理领域也有很多应用的工程实例，其特点是造价低，运行维护方便，但出水水质较差。

目前污水回用成为国际趋势，日本、美国、南非、以色列等国家早已开展经处理后回用的工作。

例如美国的二级污水处理厂基本上都增加了深度（三级）处理系统；佛罗里达州的Tampa市霍特卡伦现代化的污水处理厂，1978年采用Tetra污水处理技术，经处理后的中水全部回用。

我国近十年来，随着对水资源危机认识的提高，城市污水回用已被提到议事日程。

“七五”期间列入国家重点科技攻关计划，“八五”期间，不少城市新建污水处理厂时都包含污水回用。

在大连、太原、青岛、邯郸、泰安等城市相继建成了规模不等、回用目的不同的回用水设施。

此外，污水处理厂出水经过深度处理回用作工业冷却水、城市杂用水的工程在近几年也频频上马。

北京华能热电厂用高碑店污水厂二级处理（活性污泥法）出水作水源，经石灰混凝加速澄清、变孔隙滤池、加氯消毒后用作循环水系统冷却水补充水，按电厂70-90%额定度电负荷计算，每月平均节约自来水45万吨，每年节约自来水540万吨，节水率为40%，或在相同水量情况下，增加发电能力1倍以上。

山西侯马发电厂二期工程利用侯马市城市污水作为水源，经过流动床生物膜法处理后，再经过石灰混凝加速澄清、双流过滤池、加氯消毒后入循环水系统作冷却水补充水，规模为1万吨/天，既解决了电厂的水资源紧张问题，又使侯马市的环境污染大大改善，污水处理费用低于自来水水价，为国内第一家直接从城市污水取水处理后作循环冷却水的电厂。

国内目前的污水二级及深度处理技术完全可以达到循环冷却水的进水水质要求，在很多地区，尤其北方等缺水地区，处理成本也比自来水价格低廉。

第二章工程规模及处理程度

2.1工程规模

根据电厂现有供水水源及用水现状，确定该项目中水回用最大需水量为2492m3/d，其中考虑热网系统不可预见跑冒滴漏和处理站配药用水，设计中水回用最大处理量为3000m3/d。

根据电厂提供用水统计表分析，得知冬春季供水情况与夏秋季供水情况差别较大。

冬春季主要工业用水部门及用水量：

循环水补水最大需水量约1340m3/d；锅炉用水最大需水量约180m3/d，热网用水最大需水量约942m3/d；不可预见及其他用水约20m3/d。

合计用水量约2492m3/d。

夏秋季主要工业用水部门及用水量：

循环水补水最大需水量约1990m3/d；锅炉用水最大需水量约120m3/d；不可预见及其他用水约40m3/d。

合计用水量约2150m3/d。

表一、电厂用水统计表：

季节

月份

月度总用水量表计统计

各用水渠道用水量表计统计

月度各处工业用水

月度生活用水量

循环水+厂区其它部位耗水量

锅炉补水量

热网补水量

冬季

11（05）

66821

30935

2843

30000

3043

12（05）

62704

33571

2269

21807

5057

1

70677

30445

4034

32518

3679

总计

200202

94952

9146

84325

11779

日平均

2176.1

1032.1

99.4

916.6

128

春季

2

74180

34951

2905

32762

3560

3

69390

40506

2629

22890

3362

4

47245

44671

1477

1097

总计

190815

118696

7011

55612

8019

日平均

2144

1333.7

78.8

942.6

90.1

夏季

5

50792

46908

1982

1902

6

56216

48068

2786

5362

7（05）

43291

36405

2515

4371

总计

160163

141245

7283

11635

日平均

1740.9

1535.3

79.16

126.47

秋季

8（05）

61720

55431

3085

3204

9（05）

58695

53594

3108

2993

10（05）

52823

48014

2773

2036

总计

173238

156039

8966

8233

日平均

1883

1696.1

97.46

89.49

502545

32406

139937

总计

714554

674888

39666

2.2进水水质污染因子成分及浓度

2.2.1污染因子的成分

电厂污水处理厂二级出水，尽管去除了绝大部分的BOD、SS和COD，但与新鲜水相比，除磷和氨氮以外，其含Cl-、硬度和无机溶解性盐类较高，若不进行处理直接回用到循环冷却系统，污水在冷却塔中蒸发浓缩，当达到一定的浓缩倍率时，水中的Ca2+、磷酸根等会引起腐蚀结垢，因此，城市污水并不等同于天然水，在冷却水系统中，除了要考虑常规冷却水处理的结垢、腐蚀和杀菌等问题，还要注意城市污水回用带来的以下问题。

（1）氨氮

氨对铜合金有严重的腐蚀作用，少量氨在潮湿的空气或含氧水中会使紫铜和铜合金应力腐蚀开裂，其原因是氨能和铜表面保护膜的铜离子和亚铜离子络合，形成的络合离子具有良好的稳定性和可溶解性，使得铜表面的镀膜很快被破坏，从而引起合金铜腐蚀。

水中的氨还会使氯的杀菌效果降低或使氯的消耗增加。

（2）磷

磷一方面是微生物的营养物质，会滋生大量的微生物，造成循环水中生物粘泥的增多，杀菌剂量的提高；另一方面磷酸盐会引起系统结磷酸钙垢，磷酸钙是一种硬垢，不易除去，清洗困难。

（3）细菌粘泥

生活污水含有较高的碳、氮和磷，而冷却水的温度长期保持在25～40℃，供氧充分，十分有利微生物的滋长，若不加以控制，势必造成设备腐蚀、粘泥和堵塞等问题。

（4）结垢和腐蚀

回用污水的碱度较高，含有比天然水更多的钙、镁和硫酸盐，更易发生结垢。

综上所述：

深度处理的主要作用是除去非溶解盐类,较大分子的有机物（胶体及以上）,部分NH3-N,,磷活性生物,无机胶体物等,以及它们的分解物,衍生物,尸体等，一般不再需要生化处理，经过物化处理后非溶解部分的COD在深度处理中可以大部分去除。

2.2.2设计进水水质

中水处理系统进水为电厂污水处理厂二级出水。

根据市环境保护监测站提供的监测结果，电厂污水处理厂二级出水水质见下表：

表二、环境监测结果报告单

编号：

济环（监）字2006年第91号　　　　　共2页第1页

委托单位

电厂

样品种类

废水

采样日期

7月18日

监测目的

委托监测

采样

点位

监测

项目

方法依据

监测

结果

（mg/L）

标准

限值

（mg/L）

相应判定

标准号

电厂生活污水处理设施出口

pH

GB/T6920-86

8.15

氨氮

GB/T7479-87

1.87

COD

GB/T11914-89

26.8

悬浮物

GB/T11901-89

76

石油类

GB/T16488-1996

0.5

总碱度

（以CaCO3计）

酸碱指示剂

滴定法

310.4

电导率

GB/T13580.3-92

1153

氯化物

GB/T5750-85

60.9

总磷

GB/T11893-89

0.44

浊度

GB/T13200-91

11度

BOD

膜电极法

3.2

结

论

备

注

PH值单位无量纲。

电导率单位us/cm。

环境监测结果报告单

编号：

济环（监）字2006年第91号共2页第2页

委托单位

电厂

样品种类

废水

采样日期

7月18日

监测目的

委托监测

采样

点位

监测

项目

方法依据

监测

结果

（mg/L）

标准

限值（mg/L）

相应判定

标准号

电厂生活污水处理设施出口

总硬度

（以CaCO3计）

GB/T7477-87

376

锰

GB/T11906-1989

0.19

溶解性

总固体

HJ/T51－1999

886

铁

GB/T5750-85

未捡出

色度

GB/T11903-89

无色

阴离子表面活性剂

亚甲蓝

分光光度法

未捡出

硫酸盐

GB/T5750-85

126

结论

备注

铁测定下限0.05mg/L。

阴离子表面活性剂测定下限0.02mg/L。

2.3设计出水水质

本中水处理站处理后的水应用于三个部分：

1）电厂循环冷却水补水；2）锅炉用水；3）热网用水。

2.3.1循环冷却水水质要求

中华人民共和国国家标准《城市污水再生利用工业用水水质》中关于循环冷却水补水标准如下表：

序号

控制项目

冷却用水

锅炉

补给水

直流

冷却水

敞开式循环冷却水系统补充水

1

pH值

6.5－9.0

6.5－8.5

6.5－8.5

2

悬浮物（SS）（mg/L）≤

30

－

－

3

浊度（NTU）≤

－

5

5

4

色度（度）≤

30

30

30

5

生化需氧量（BOD5）（mg/L）≤

30

10

10

6

化学需氧量（CODCr）（mg/L）≤

－

60

60

7

铁（mg/L）≤

－

0.3

0.3

8

锰（mg/L）≤

－

0.1

0.1

9

氯离子（mg/L）≤

250

250

250

10

二氧化硅（SiO2）≤

50

50

30

11

总硬度（以CaCO3计/mg/L）≤

450

450

450

12

总碱度（以CaCO3计mg/L）≤

350

350

350

13

硫酸盐（mg/L）≤

600

250

250

14

氨氮（以N计mg/L）≤

－

10①

10

15

总磷（以P计mg/L）≤

－

1

1

16

溶解性总固体（mg/L）≤

1000

1000

1000

17

石油类（mg/L）≤

－

1

1

18

阴离子表面活性剂（mg/L）≤

－

0.5

0.5

19

余氯②（mg/L）≥

0.05

0.05

0.05

20

粪大肠菌群（个/L）≤

2000

2000

2000

注：

①当敞开式循环冷却水系统换热器为铜质时，循环冷却系统中循环水的氨氮指标应小于1mg/L。

②加氯消毒时管末梢值。

根据《火力发电凝汽器管选导则DL/T712-2000》、《水工设计技术规定》、《污水回用设计规范》、《火力发电厂设计技术规程》以及循环水补充水水质要求（GB350-83工业循环冷却水水质标准）中的规定，根据电厂选用凝汽器管材为铜材，浓缩倍率为2.5～3.0，电厂循环水补水水质需要达到以下水质要求：

电厂循环冷却水水质要求

水质指标

水质要求

PH值

6～9

浑浊度/（NTU）

＜5

电导率/（;/μs/cm）

＜1000

总硬度/（mg/L）

＜200

悬浮物/（mg/L）

＜10

总碱度/（mg/L）

＜350

Ca2+/（mg/L）

＜36

Cl-/（mg/L）

＜300

总磷/（mg/L）

＜1

CODCr/（mg/L）

＜20

NH3-N/（mg/L）

＜1

细菌总数

冬季＜5×105，夏季＜1×105

电厂循环水水质标准部分指标明显高于国家循环水补水水质标准，本设计工艺处理后出水水质标准低于电厂循环水水质要求，具体数值第四章工程设计说明中4.1.2膜分离脱盐工艺。

2.3.2锅炉补水与热网补水水质要求

由于经过深度处理的中水需要进一步软化、脱盐，以满足热网补水及锅炉补水的需要，其水质必需满足钠树脂软化床和反渗透脱盐系统进水最低要求。

根据GB12145-89《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准》和实际运行情况锅炉补水与热网补水的水质要求如下：

锅炉水补水水质：

项目

标准

项目

标准

硬度

≤1..5微摩/升

溶解氧

≤15微克/升

铁

≤50微克/升

铜

≤10微克/升

PH

8.5~9.2

氯根

≤50毫克/升

碱度

≤3毫摩/升

热网补充水水质：

项目

标准

项目

标准

硬度

≤350微摩/升

溶解氧

≤100微克/升

悬浮物

≤5毫克/升

电厂实际运行中，检测锅炉水水质硬度为零，氯根约20～30毫克/升。

第三章处理工艺

处理工艺的选择，直接关系到出水水质指标能否达到处理要求及其稳定性，关系到运行管理是否方便、可靠，以及建设费、运行费、占地面积大小和能耗的高低。

因此，合理选择处理工艺方案是工程建设成功与否的关键。

根据中水进水水质指标和出水水质要求以及中水站处理程度，选择的中水回用处理工艺除了要求对有机污染物和悬浮物有较高的去除率外，还要具有良好的脱盐、除硬度等功能。

3.1工艺方案的选择原则

本项目属废水的资源化回收利用项目。

方案的比较内容分为技术水平比较和经济比较两个方面。

技术水平比较的原则是污水处理基本工艺路线与主要处理单元的技术应先进、可靠，易于操作管理，水质稳定，对污水水质水量的波动有较强的适应能力，保证污水处理站能够保质保量地向电厂供水。

处理厂占地面积、劳动定员等也是技术比较的重要内容。

经济比较的原则是投资回收期的长短。

3.2国内污水处理及回用水平现状

生活污水处理的主要任务是去除污水中的悬浮物、BOD和NH3-N等，处理工艺一般是把格栅、滤网和沉砂作为一级处理。

二级处理（生物处理）能大幅度去除水中呈胶体和溶解状态的有机污染物，污水经处理后可达到排放标准。

生活污水处理目前主要有活性污泥法、SBR法、A/A/O法、氧化沟法、生物膜法等，活性污泥法由于占地面积大，投资大，维护管理麻烦，在中小型污水处理中的应用越来越少。

其它各种方法都有其独自的特点，技术上应该说都没有问题。

其实，污染