西北电力设计院 张乔
1．再生水深度处理的必要性
我国是一个水资源贫乏的国家，人均水资源仅为世界水平的1/4，西北地区尤为严重。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，据统计，全国669个城市中，400个城市常年供水不足，其中110个城市严重缺水，日缺水量达1600万m3 ，年缺水量60亿m3，由于缺水每年影响工业产值2000多亿元。
火力发电厂是用水大户，无论是抽取地下水还是从江河湖泊取水，代价都是非常大的。很多煤炭资源丰富的地区因水资源匮乏，电站建设时不得不舍近求远。而另一方面，随着城市规模的不断扩大和人民生活水平的不断提高，大量城市污水外排，既污染了环境，又浪费了资源。城市污水作为新开发的第二种水源具有水量大而稳定的特点，是一种比较可靠的水资源，而且水价便宜。若将经过适当处理后的城市污水作为电厂的水源（主要是循环冷却水）， 一方面能够解决因水资源短缺限制电厂的发展问题，另一方面也促进了城市污水对环境污染的治理。
反映水质的重要参数有悬浮物、有机物、生化耗氧量、反应值、细菌及有毒物质等。
1）悬浮物 水体中悬浮物含量是水质污染的基本指标之一，指的是水中的不溶解的悬浮、漂浮物质，包括有机物和无机物。
2）有机物 生活污水和许多工业废水中均含有有机物。生活污水中的有机物主要是动植物的残体和排泄物，主要是碳水化合物、脂肪和蛋白质。
有机物分解分好氧分解和厌氧分解，好氧分解在好氧细菌的作用下进行，分解过程较短，分解产物主要是CO2，H2O，NO3-,SO42-，PO43-等，分解产物以酸性状态存在，可与污水中的碱性物质发生中和反应；厌氧分解过程慢，分解产物主要是CH4，CO2，H2O，NH3，H2S，H2等，分解过程放出恶臭。
氨氮是指水中以游离氨（NH3）和铵离子（NH4+）形式存在的氮。氨氮是水体中的营养素，可导致水富营养化现象产生，是水体中的主要耗氧污染物，对鱼类及某些水生生物有毒害。氨氮主要来源于人和动物的排泄物，雨水径流以及农用化肥的流失也是氮的重要来源。另外，氨氮还来自化工、冶金、石油化工、油漆颜料、煤气、炼焦、鞣革、化肥等工业废水中。
3）生化需氧量 有机物在好氧分解过程中，需要消耗一定的氧气，我们常常以此值作为计量水中有机物的代表。实验表明，污水有氧分解完全稳定需要很长的时间，为快速测定，将污水在20℃温度下培养5天，在此条件下测得的结果称作5日生化需氧量，记做BOD5。
4）化学需氧量 在酸性环境下，用强氧化剂氧化污水中有机物所消耗的氧量为化学耗氧量。氧化剂一般为高锰酸钾（KMnO4）和重铬酸钾（K2Cr2O7）。
一般情况下， CODMn < BOD5 < BOD20 < CODCr。
废水处理的主要任务是去除废水中的悬浮物和BOD。一般分为三级处理，一级处理，又称物理处理，主要去除水中的悬浮状态的固体物质，经一级处理的城市废水BOD仅去除30%；
二级处理，又称生化处理，一级处理是二级处理的预处理，二级处理能大幅度去除水中呈胶体和溶解状态的有机污染物，BOD去除率达90%以上，BOD降低至20~30mg/l；三级处理，又称深度处理，其目的在于进一步去除二级处理未能处理的污染物质，其中包括微生物未能降解的有机物和磷、氮等。
3. 污水排放和再生水利用水质标准
电厂中水回用水一般用于工业冷却水，再生水深度处理系统出水指标首先满足污水综合排放标准（GB18918-2002），也要满足污水再生利用工程设计规范（GB50335-2002）和工业循环冷却水处理设计规范（GB50050-2007），现将这几个标准中的水质控制指标摘录如下：
GB18918-2002基本控制项目最高允许排放浓度（日均值）
序号 | 基本控制项目 | GB18918-2002一级标准 mg/l | 二级标准 | 三级标准 |
A标准 | B标准 |
1 | 化学需氧量CODcr | 50 | 管道防爬刺60 | 100 | 120① |
2 | 生化需氧量BOD5 | 10 | 20 | 30 | 60① |
3 | 悬浮物SS | 10 | 20 | 30 | 50 |
4 | 动植物油 | 1 | 3 | 5 | 20 |
5 | 石油类 | 1 | 3 | 5 | 15 |
6 | 阴离子表面活性剂 | 0.5 | 1 | 2 | 5 |
7 | 总氮（以N计） | 15 | 20 | - | - |
8 | 氨氮NH3-N（以N计） | 5(8) | 8(15) | 25（30） | - |
9 | 总磷（以P计） | 0.5 | 1 | 3 | 5 |
10 | 度（稀释倍数） | 30 | 30 | 40 | 50 |
11 | pH | 6~9 | 6~9 | 6~9 | 6~9 |
12 | 粪大肠菌数（个/l） | 103 | 104 | 104 | - |
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注：①下列情况下按去除率指标执行：当进水COD大于350mg/l时，去除率应大于60%；进水BOD大于160mg/l时，去除率大于50%。
②括号外数值为水温大于12℃的控制指标，括号内的数值应为水温≤12℃的控制指标。
GB50335-2002再生水用作冷却水的建议水质标准
序号 | 项目 | 直流冷却水 | 循环冷却补充水 |
1 | pH | 6.0~9.0 | 6.5~9.0 |
2 | 悬浮物（mg/l） | 30 | - |
3 | 浊度（度） | - | 5 |
4 | 生化需氧量BOD5 | 30 | 10 |
5 | 化学需氧量CODcr | 芯模- | 75 |
6 | 铁（mg/l） | - | 0.3 |
7 | 锰（mg/l） | - | 0.2 |
8 | 氯化物（mg/l） | 300 | 300 |
9 | 总硬度（以CaCO3计mg/l） | 850 | 450 |
10 | 总碱度（以CaCO3计mg/l） | 500 | 350 |
11 | 总固体（mg/l） | 1000 | 1000 |
12 | 游离氯（mg/l） | - | 0.1~0.2 |
13 | 异养菌总数（个/ml） | - | 5×105 |
| | | |
GB 50050-2007 直接补入循环水系统的再生水水质指标
管道巡检机器人序号 | 项目 | 单位 | 循环冷却补充水 |
1 | pH | - | 7.0~8.5 |
2 | 悬浮物 | mg/l | ≦10 |
3 | 浊度 | NTU | ≦5 |
4 | 生化需氧量BOD5 | mg/l | ≦5 |
5 | 化学需氧量CODcr | mg/l | ≦30 |
6 | 电子发声挂图铁 | mg/l | ≦0.5 |
7 | 锰 | mg/l | ≦0.2 |
8 | 氯化物 | mg/l | |
9 | 碳酸盐硬度 | | |
10 | NH3-N | mg/l | ≦5（当凝汽器为铜管时，<1） |
11 | 总磷 | mg/l | < 1 |
12 | 游离氯 | mg/l | 0.1~0.2 |
13 | 石油类 | mg/l | ≦5 |
14 | 细菌总数 | 个/ml | < 1000 |
| | | |
4. 几个电厂运行出水控制指标
4.1华电邹县电厂再生水深度处理系统（石灰）出水控制指标：
浊度 < 2NTU
CODcr < 30 mg/l
BOD5 < 2mg/l
NH3-N < 1 mg/l
总磷（以P计） < 1 mg/l
4.2北方电力内蒙金桥热电厂再生水深度处理系统（MBR）出水控制指标：
浊度 < 1NTU
CODcr < 30 mg/l
防静电涂层 BOD5 < 5mg/l
NH3-N < 1 mg/l
4.3华能北京热电厂再生水深度处理系统（石灰）出水控制指标：
浊度 < 2NTU
BOD5 < 2mg/l
PH 7~8
细菌总数 500个/ml
4.4国电康平电厂再生水深度处理系统（曝气生物滤池+石灰）出水指标：
浊度 < 5NTU
CODcr < 30 mg/l
BOD5 < 5mg/l
NH3-N < 3 mg/l
家用供暖系统总磷（以P计） < 1 mg/l
5. 再生水深度处理的工艺方案
再生水深度处理有以下几种方案可供选择：
方案一： 单纯过滤或凝聚过滤处理
方案二： 石灰凝聚澄清过滤处理
方案三： 曝气生物滤池和砂过滤处理
方案四： 膜法处理系统
5.1 单纯过滤或凝聚过滤处理
单纯过滤或凝聚过滤处理系统简单，运行安全，操作方便，投资也小，但受限制的条件较多，一般较少采用。
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