浅谈城市中水回用于火力发电厂
摘要：城市中水中有机物、氨氮等物质含量较高，作为火力发
电厂循环水，需对其进行深度处理。中水深度处理采用石灰软化处
理，并通过澄清、过滤等工艺完成。采用城市中水做为循环水补水
的循环水系统运行时需注意中水水质问题给循环水系统带来的影
响，并合理使用杀菌、防腐等方法来减少中水对循环水系统的影响。
关键词：中水回用 火力发电厂 预处理 防腐 阻垢
0 引言
随着世界经济的高速发展与人口数量的增长，水资源的短缺和
水环境的恶化日益明显，水资源的短缺已成为制约经济发展和人们
生活质量提高的主要问题。在解决这一问题的过程中，水资源的回
用已成为发达国家和发展中国家所需要考虑的关键问题[1]。
火力发电厂一直在工业企业用水中占有较大的份额，水资源的
短缺已经越来越大的制约了火力发电企业的发展，如何节约用水，
提高水资源的利用率已成为火力发电厂目前急需解决的问题。开发
中水回用就成了解决这一问题的关键。在火力发电企业的生产过程
中，循环冷却水消耗占火电厂总耗水量的60%～80％[2]，因此，将
城镇污水处理厂的二级处理水（中水）经过深度处理后作为电厂循
环冷却水的补充水，将会给电力企业带来较好的经济效益，同时也
会产生良好的环境效益和社会效益。
1 中水回用于火力发电厂对循环冷却水系统的影响
1.1 中水的水质特点 做为污水处理厂的排放水，中水中的有机
物含量和氨氮含量远高于自然界水质，且油类物质、色度、 磷含
量也较高。根据对一些城市中水取样化验，中水的含盐量也比较高，
尤其是一些轻化工比较发达的城市，工业废水存在着直接排入城市
排污管网的现象，致使城市污水的含盐量更高。甚至，一些城市的
污水处理厂排水根本达不到二级排放水标准，主要表现在化学需氧
量(cod)、生化需氧量(bod5)、氨氮含量和色度值超标。造成其数
值超标的原因很多，但主要原因有以下几种：①设计处理能力偏低
或进水的有机物含量、氨氮含量远远超过设计数值。②为了降低运
行成本，曝气等动力装置没有按要求正常运行。③北方城市冬季低
温抑制了细菌的生长；④设备运行不正常等。
1.2 中水回用对火力发电厂（循环冷却水系统）的影响 由于中
水的上述特点，其应用于火力发电厂对循环冷却水系统的影响主要
体现在以下两个方面：
1.2.1 腐蚀的多样化：①氨氮发生亚硝化、硝化反应后产生的
酸性腐蚀。②高有机物含量造成细菌大量繁殖后发生的生物腐蚀。
③高含盐量和氨氮含量造成的电化学腐蚀等。这些腐蚀都对循环水
系统金属材料和水泥构件的使用寿命及安全性有着较大的影响。
1.2.2 设备及管道的结垢：①循环冷却水补水中有机物含量高
会促进细菌和藻类的生长，并形成大量粘泥沉积于冷却塔和换热设
备内，造成系统堵塞和结垢。②较高的钙、镁离子在高碱度下可产
生难以去除的碳酸钙等硬垢，影响系统换热效率。③悬浮物能促进
微生物繁殖，产生生物粘泥。④与碳酸钙硬垢混合形成的泥垢沉积
于换热器表面，影响凝汽器的换热效果。⑤部分悬浮物可成为钙、
镁离子的诱发晶核，促进结垢。
2 中水回用于火力发电厂水系统前的预处理
2.1 中水回用深度处理作用 城市污水处理厂的二级生物处理
是生化处理，其主要功能是去除污水中的有机物、微生物和悬浮物，
而对污水中的硬度、碱度、细菌和重金属等均无法去除，城市污水
处理厂二级处理控制的生化指标只满足排放标准。因此，电厂使用
城市污水处理厂二级处理后的污水还必须进行深度处理。其目的
是：①进一步去除残余的悬浮物和胶体。②进一步去除二级生化处
理后残留的有机物。③去除无机盐类(如氮、磷、重金属等)及微生
物难以降解的有机物。④去除色素。⑤杀灭细菌及病毒等。
2.2 中水回用深度处理工艺 石灰软化处理系统作为电厂循环
冷却水的补充水处理早在20世纪50年代就有应用的实例。尽管石
灰软化处理具有运行费用低、不污染自然水体等优点，但由于当时
块状石灰纯度低(40%~60%)，存在排污量大，石灰运输、装卸、制
乳过程灰尘大， 劳动条件差等问题，使其不受运行人员的欢迎。
随着科技的发展，以及石灰处理系统的不断改进，经过近20年的
努力，石灰处理系统又重新被广泛使用。用石灰对城市污水进行深
度处理，可将大肠杆菌去除99%以上，也可去除污水中部分钙、镁、
硅、氟，以及有机物和重金属等[3]。
2.2.1 石灰凝聚澄清处理。石灰处理法是将石灰乳加入水中，
与水中的碳酸盐硬度发生反应，生成caco3和mg(oh)2沉淀物，以
降低水中的硬度和碱度。
2.2.2 过滤作用。混凝澄清池之后设置过滤装置，目前常用的
过滤装置为变孔隙滤池。
3 氨氮的脱除
3.1 氨氮的危害 在城市污水特别是经二级处理后的污水中，
90%以上的氮是以氨的形式存在。工业用水中氨氮的主要危害如下：
①在给水消毒和工业循环水杀菌处理时需增大氯的使用量；②对某
些金属，特别是铜，具有腐蚀性，所以在再生水回用于循环冷却水
时，需考虑冷却设备的腐蚀损害问题；③再生水回用时，水中的氨
氮会加速输水管道和用水设备中微生物繁殖，形成生物垢，堵塞管
道和用水设备，同时影响设备换热效率。
3.2 氨氮的处理 氨氮的去除主要是通过曝气生化处理完成，
为了防止氨氮硝化反应带来的腐蚀，目前新建电厂的中水处理系统
大都在澄清器前设计氨氮曝气处理装置（一些电厂因中水油脂类物
质含量高还设置了除油装置）。
4 电厂在使用中水过程中应该注意的几个问题
经过预处理的城市中水，虽然在各种物质含量上已经大大减少，
但作为发电厂循环水补水依旧存在很多的缺点，因此采用中水作为
循环水系统补水的发电厂在循环水处理问题上仍要有足够的重视。
中水回用电厂的循环水处理所面临的主要问题就是防垢、防蚀及杀
菌。
4.1 中水回用阻垢工艺 我国北方地区发电厂的循环水浓缩倍
率一般控制在3.5以上，而采用中水作为循环水补水的发电厂其循
环水浓缩倍率一般在3.0左右，甚至更低。为了稳定水质并有效的
提高浓缩倍率，循环水阻垢的主要方法有以下几种：①加硫酸调ph
值+复合水质稳定剂处理。②石灰处理+复合水质稳定剂处理。③弱
酸离子交换处理+复合水质稳定剂处理。
4.2 中水回用防蚀措施
4.2.1 凝汽器管材的腐蚀与防护。中水经石灰软化处理后具有
较强的腐蚀性，铜合金管材在中水中会受到严重腐蚀，因此采用中
水回用的发电厂凝汽器水室一般采用不锈钢管材。不锈钢管材的材
料类型可以通过电化学试验进行选择，即采用经过石灰软化处理的
中水加药（阻垢剂）浓缩到设计要求的浓缩倍率后，取浓缩水进行
不锈钢管材的选材试验。
4.2.2 循环水管道的腐蚀与防护。从目前已投产的中水回用发
电厂运行情况来看，循环水碳钢管道（或水泥管道）的腐蚀现象十
分明显，分析其原因主要有以下几点：①浓缩后的中水含盐量较高，
腐蚀性较强；②采用中水回用的发电厂循环水中有机物含量较高，
适合细菌繁殖，细菌繁殖所形成的腐蚀性离子加速了管道的腐蚀；
③氨氮硝化反应生成的硝酸和亚硝酸导致循环水ph值下降，使腐
蚀现象加剧。
4.2.3 冷却塔水泥构件的腐蚀与防护。中水回用发电厂冷却塔
水泥构件的腐蚀主要与氨氮在冷却塔内发生的硝化反应有关。中水
石灰软化处理后循环水中hco-3的含量被大量消耗，导致循环水对
氨氮硝化反应所生成的硝酸和亚硝酸的缓冲作用下降，导致循环水
ph值持续下降，从而造成对冷却塔水泥构件的腐蚀。
4.2.4 工业冷却水系统的腐蚀与防护。现阶段，火力发电厂的
工业冷却水大多数都是采用循环水。当循环水补水为中水时，工业
冷却水系统腐蚀防护主要体现在工业冷却水管道和冷却器（如油冷
器、空冷器等）两部分。工业冷却水管道由于管径较细防腐施工难
度较大，因此建议采用预制成型的衬胶或衬塑管道。工业冷却器由
于无法胶球擦洗系统，且因制造原因无法选择与凝汽器质地相同的
管材，因此系统腐蚀事故的发生率远远大于凝汽器等不锈钢材质设
备。
4.3 中水回用电厂的杀菌工艺选择 城市中水的水质特点决定
了循环水系统中细菌滋生情况比自然水体中要严重的多，因此选择
合适的杀菌工艺、加强循环水的杀菌处理对于采用中水作为循环水
补水的火力发电厂尤为重要。
5 结论
目前，中水回用于发电厂循环补水项目已经在国内逐渐推广开
来，并且取得了一定的效果，同时也暴露出许多的问题。中水回用
仍然是一项长期而艰巨的工作，一方面需要在现有中水回用理论基
础上进一步完善和创新，更好的解决现有的问题，并发展新的中水
回用技术，为电力行业用户安全放心使用城市中水创造更好的技术
条件；另一方面，要协调好污水处理厂、电厂、政府相关部门之间
的利益关系，做到资源的合理分配和利用，充分发挥中水回用的综
合经济性。
参考文献：
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