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城镇中水回用可行性,热电厂中水回用工程可行性研究报告,上海中水回用工程,热电厂可行性报告

时间:2012-08-14 来源: 康兴达文摘网

山东某某热电有限责任公司中水回用可行性研究报告 11 第四章 中水回用系统工程方案 4.1 中水回用系统简介 来自市政管网的中水进入热电厂区首先进行消毒处理,然后分三 路分别...

第一章 1.1 企业概况 概 述 某某热电有限责任公司位于山东省某某市城区南部,该厂始建 于 19 年 月, 经过技术改造, 现已形成 1×35T/h 循环流化床锅炉, 2×75T/h 循环流化床锅炉和 3×6000KW+1×15000KW 机组规模。

现拥 有固定资产 1.2 亿元, 职工 607 人, 其中专业技术人员 192 人。

2004 年 9 月份,某某市委、市政府决定对企业进行改制,实行国有参股, 经营者持大股,吸收职工自愿入股,实现产权多元化,将热电厂整 体改制为公司制企业。随着城市规模的扩大,公司已处于城区中心 位臵。

建厂以来,热电厂领导不断探索,狠抓技术改造、综合利用和 科学管理,坚持向技术、管理要效益,先后对技术及设备进行了多 次合理改造,取得显著的经济效益和社会效益。 1.2 项目背景 水是人类生存必不可少的条件之一,没有水,也就没有生命的 存在。据统计地球表面的水储量大约有 140 亿亿立方米,但淡水资 源只有 3.5 亿亿立方米, 在这有限的淡水资源中, 仅有 0.34%是人类 可以利用的,由于分布不平衡,生活浪费,全世界 60%的地区供水不 足,严重缺乏用水,情况严峻。

我国是一个洪涝灾害频繁、水资源短缺、水生态环境脆弱的国 家。新中国成立后,我国水利事业发展迅速,有效地促进了经济发 展和社会进步,取得了举世瞩目的成就。在对水资源进行开发利用 治理的同时,注重水资源的节约和保护工作,基本形成了社会主义 现代化建设相适应的水资源开发、利用、管理与保护体系。但是, 随着人口的增长和经济社会的快速发展,水资源问题,尤其是水资 源短缺与经济社会发展的矛盾已经充分暴露出来。全国平均每年因 旱受灾的面积约 4 亿亩。

正常年份全国灌区每年缺水 300 亿立方米, 城市缺水 60 亿立方米。在缺水的同时,还存在着严重的用水浪费, 全国农业灌溉用水利用系数大多只有 0.4 ,而很多国家已达到 0.7~0.8;我国工业万元产值用水量为 103 立方米,是发达国家的 10~20 倍, 水的重复利用率我国为 50%左右, 而发达国家为 85%以上。

水污染严重,全国年排放污水总量近 600 亿吨,其中大部分未经处 理直接排入水域。

在全国调查评价的 700 多条重要河流中, 有近 50% 的河段、90%以上的城市沿河水域遭到污染。水污染不仅破坏了生态 环境,而且使水资源短缺问题更为严重。

严峻的水资源形势,对我国的可持续发展构成了极大的威胁。

从人口增长看,2030 年左右,我国人口将达到 16 亿,人均占有水资 源量将减少 1/5,降至 1700 立方米左右。从经济增长看,今后几十 年,我国经济仍将处于快速增长期,到本世纪中叶,国内生产总值 要增长 10 倍以上,城市和工业用水将有较大幅度增长,废污水排放 量也将相应增加。从城市发展看,21 世纪中叶我国城市化率可能达 到 70%,城市水供求矛盾必将更加尖锐。从粮食生产看,我国北方产 粮区水资源条件并不富余,2050 年前国家需要增加 1.4 亿吨粮食的 要求,将导致水资源短缺的形势更加严峻。因此,开源节流和保护 水资源的任务十分艰巨。

最近几年,各地新建的污水处理厂越来越多,但污水处理后的 中水一般都排放水体,没有得到充分的利用;另外,绝大部分污水 处理厂面临着建设、运行资金困难问题,迫切需要推动中水商品化 从市场上筹集资金。因此,中水回用既是建设节约型、环境友好型 社会的必然要求,也是确保经济社会可持续发展的现实需要。山东 省政府对中水回用工作高度重视, 在 2008 年省财政厅和省环保总局 下发的“关于印发《2008 年山东省生态补偿项目申报指南》的通知 (鲁财建[2008]10 号) ”中,将中水回用列为财政专项补助项目。

山东某某热电有限责任公司现有 3×35T/h 链条炉,1×35T/h 循环流化床锅炉, 2 × 75T/h 循环流化床锅炉和 3 × 6000KW+1 × 15000KW 汽轮发电机组。目前,企业夏季用水量:282.66t/h,冬季 用水量:307.89t/h,全年用水量大约 220 万 t,全部采用水库水。

为了更好的节约水资源,减少污水中 COD 对水体的污染,某某热电 有限责任公司征得泰安环境保护局同意,决定利用某某市污水处理 厂排放的中水,对全厂给水及化学水处理系统进行改造,对中水进 行深度处理,用于企业的生产用水。某某市污水处理厂是国家南水 北调项目的水污防治工程,目前已建成投产,日处理污水量 1.5 万 吨,完全能够满足某某热电有限责任公司的生产需要。

某某热电有限责任公司委托我院对热电中水回用工程编写可行 性研究报告书。我院接受委托后,立即组织有关人员进行现场踏勘, 收集有关资料,在此基础上编制完成。 1.3 设计依据 (1) 《火电厂大气污染物排放标准》 (GB13223-2003) ; (2) 《火力发电厂烟气脱硫设计技术规程》 (DL/T5198-2005) (3) 《火力发电厂设计技术规程》DL5000-2000; (4) 《小型火力发电厂设计规范》 (GB50019-94) (5)山东省财政厅、山东省环境保护局:关于印发《2008 年山 东省生态补偿项目申报指南》的通知(鲁财建[2008]10 号) (6) 《城市污水再生利用 19923-2005) (7) 《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB 18918—2002) (8)厂方提供的相关技术资料和要求。

工 业 用 水 水 质 》 标 准 ( GB/T 1.4 设计参数 本方案所依据的设计参数主要是山东某某热有限责任公司提供 的资料,其中未提供的部分数据,暂取经验值作为设计参考数据。

主要设计参数见表 1.1、表 1.2。

表 1.1 水处理系统用水量 采暖期 最大时 平均时 非采暖期 平均时 最小时 单位:t/h 外供汽量 锅炉排污损失 汽水损失 启动或事故损失 小计 化水站自用水(15%) 合计 180 3.00 6.42 7.50 196.92 34.75 231.67 160 3.00 6.42 7.50 176.92 31.22 208.14 32.6 1.34 2.88 7.50 44.32 7.82 52.14 25 1.27 2.72 7.50 36.49 6.44 42.93 表 1.2 凝汽量 循环水系统用水量 循环水量 凝汽器 夏季 冬季 35 38 0 35 夏季 3640 3920 0 7560 冬季 1575 1710 0 3285 辅机用水量 夏季 220 220 120 560 冬季 180 180 100 460 单位:t/h 合计 夏季 3860 4140 120 8020 冬季 1755 1890 100 3745 1xC15 2xC6 1xB6 合计 52 56 0 60 1.5 研究范围 设计改造范围为自中水接入热电厂厂区至脱硫塔补水系统之间 的工艺装臵和相应配套的附属设施,具体包括:

(1)改造工程的建设条件; (2)化学水处理系统主体工艺、设备的选择; (3)循环水处理系统主体工艺、设备的选择; (4)自动监控系统; (5)浓缩水的利用及处臵方式; (6)投资估算及运行成本分析; (7)对环境影响的分析。 1.6 主要设计原则 (1) 《火力发电厂设计技术规程》DL5000-2000; (2)选用先进可靠的水处理技术工艺,在确保系统出水效率的 同时,强调系统的安全稳定长期运行; (3)充分结合厂方现有的客观条件,尽量利用原有设备、设施, 因地制宜、优化组合后制定具有针对性的技术方案; (4)对化学水处理系统中的关键参数,如 pH 值、压力、流量、 电导率等,进行自动监控; (5)工艺系统按每年 7500 小时设计。 第二章 2.1 厂址 建设条件 某某热电有限责任公司位于某某市西南部,距市中心约 1km,北 靠气象站,东邻金斗路,南邻济新公路,西靠外贸冷藏库,交通十分 方便。 2.2 水源 某某热电有限责任公司水源来自金斗水库和东周水库。

两座水库 总容积为 1.33 亿 m3,两座水库敷设至热电厂的供水管道为 DN500, 水库日供水量至少为 10000m3,水库水源可满足扩建要求。

在厂内原有四眼深水井作为备用水源,其单井出水量约 100 m3/h。 2.3 工程地质 根据地质勘测报告,本次工程地质勘查钻进最大深度为 15.0m, 在勘探深度范围内地层主要有杂填土,粉质粘土,细砂,河卵石。

各岩土层分述如下:

1)0-1.5m 为杂填土,结构松散; 2)1.5-5.7m 为粉质粘土,棕红色为冲淤积形成,上部含有腐殖 质等杂物,饱合,可塑,Fk=130kPa; 3)5.7-10m 左右,为流砂层,结构疏松,含水丰富,Fk=150kPa; 4)10m 以下为第三系红色粘土岩,从上至下分为强风化、中风化 和微风化。强风化粘土岩 Fk=180kPa; 厂区地震基本烈度为七度。

该厂区为古河道,水量丰富,属第四系潜水,水的来源主要靠大 气降水和上游平阳河潜流补给,水质对混凝土没有侵蚀性。 2.4 气象资料 某某市属暖温带大陆性半湿润季风气候,四季分明,春季干燥多 风,夏季气温较高,雨水多而集中,秋季天高气爽,冬季长而寒冷, 雨雪少。其主要气象条件如下:

多年平均气温:

多年平均气压:

多年平均风速:

全年主导风向:

多年平均降雨量:

12.6℃ 993.5hPa 2.2m/s SE 739.1mm 2.5 交通运输 某某热电有限责任公司热电厂厂区内交通运输已形成道路网,设备 的运输,厂内道路可满足要求。 第三章 污水处理厂简介 某某污水处理厂位于市区东南部,平阳河下游,占地面积 33300 平方米,总投资 3777 万元。该厂于 1998 年 2 月经山东省计委批准立 项,同年开工建设并被某某市列入 1998 年度重点工程项目,2001 年 7 月竣工。设计日处理城市生活污水 3 万吨,服务人口 15 万人,服 务面积 20 平方公里。山东省某某市人民政府和联合环境水处理(某 某) 有限公司于 2005 年 8 月 29 日签订了 《产权出售及特许经营合同》 , 某某污水处理厂整体以 TOT 方式将产权和特许经营权转让给新加坡 联合环境在某某设立的联合环境水处理(某某)有限公司经营管理, 已完成改制。某某市污水厂(3 万吨/日)于 2005 年 11 月 16 日正式 移交给外商经营管理。联合环境水处理(某某)有限公司是新加坡联 合环境技术有限公司在山东省内设立的独资公司, 新加坡联合环境技 术有限公司目前在中国国内的业务领域主要是污水处理及中水回用 工程。

某某污水处理厂设计规模日处理城市污水 3 万吨。

原设计是按照处理出水达到《污水综合排放标准》 ( GB8978 — 1996)中的二级标准进行设计的,设计中没有考虑脱氮除磷问题。按 照国家、山东省政府和泰安市政府环保局的要求,必须达到国家《城 镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB18918-2002)一级标准的 A 标准 (TP≤0.5mg/L) ,因此,某某污水处理厂对原工艺进行了脱氮除磷技 术改造。目前某某污水处理厂的各项进水指标符合设计要求,进水 COD 在 170mg/l 左右,出水指标 100%达到《城镇污水处理厂污染物 排放标准》 (GB18918-2002)一级标准的 A 标准。

某某城区污水收集管网在 2006 年底前,已建成污水收集配套管 网 30 公里,污水收集能力达到 2 万吨/日。某某市政府为进一步提高 城市污水收集率,2007 年年初又投资 1400 万元,开工建设某某污水 处理厂的配套管网 DN1000 管径的管道 2.1 公里,目前,某某污水厂 污水进水量增加 5000 吨/日,满负荷运转率提高到 77%以上。

中水回用工程的供水能力为 1.5~3 万吨/日, 主要取决于厂外的 用户需求量, 目前设计院已经按照日供中水 2 万吨的规模完成了管道 系统的施工图设计,厂外的管网正在施工进行当中。

为了保证中水回用工程的水质要求, 污水处理厂已经在前面的脱 氮除磷技术改造设计当中给予了考虑,可以满足《城市污水再生利用 工业用水水质》 (GB/T 19923-2005)中锅炉补给水和循环冷却水的要 求。污水处理厂利用消毒池作为中水的贮水池,消毒池内已经预留了 安装潜水加压泵的泵坑和出水管防水套管等。 第四章 中水回用系统工程方案 4.1 中水回用系统简介 来自市政管网的中水进入热电厂区首先进行消毒处理, 然后分三 路分别接入热电厂的化学水处理系统、冷却水循环系统和工业水系 统。化学水处理系统原为离子交换二级除盐系统,由于中水含盐量较 高,需改造为超滤+反渗透+混床系统;中水经消毒后可直接补入冷却 水循环系统和工业水系统。

化学水处理系统排除的浓缩水和循环水系 统的排水补入热电厂脱硫系统。中水来水不足或事故时,启动原有水 源供给。

全厂用水量见表 4.1,改造后用水平衡见图 4-1。 表 4.1 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 名称 冷却塔蒸发损失 1.5% 冷却塔风吹损失 0.2% 冷却塔排污损失 0.35% 工业用水 煤场冲洗用水 煤场喷洒用水 脱硫系统用水 调湿灰用水 化学水处理用水 生活用水 其他用水 合计 补充水量表 夏季用水量 120.3 16.04 28.07 18.0 2.0 3.0 32.0 5.0 48.75 3.5 6 282.66 单位:t/h 冬季用水量 56.18 7.49 13.10 18.0 2.0 3.0 32.0 5.0 161.62 3.5 6 307.89 水 量 平 衡 图 化学水车间 52.145(208.14) 234.55(302.91) 182.41(94.77) 35.89(44.32) 44.32(176.92) (图 4-1 锅炉用水 单位:t/h) 32.0 脱硫工艺补水 污水处理厂中水 浓缩排水 7.82(31.22) 43.0 7.11(-1.32) 2.0 煤场冲洗 28.07(13.10) 冷却塔补水 排污 蒸发 84.9(41.9) 3.0 煤场喷洒 风吹 7.58(3.75) 18.0 工业用水 18.0 6.0 调湿灰用水 排至市政管道 10.89(19.32) 备 用 电厂原水源 生活用水 其他用水 4.2 化学水系统改造方案 4.2.1 中水水质 本工程水源来自某某污水处理厂处理后的中水。某某污水处理 厂水质检测中心提供的检测报告如下:

色度 混浊度 NTU 嗅和味 肉眼可见物 PH 总硬度《以碳酸钙计》 铁 锰 铜 锌 挥发酚类 阴离子表面活性剂 硫酸盐 氯化物 溶解性总固体 氟化物 氰化物 20 3.85 无异嗅,异味 无 7.372 230.1mg/l <0.30mg/l <0.10 mg/l <0.007 mg/l <0.18 mg/l <0.002 mg/l <0.1 mg/l 180 mg/l 190 mg/l 876 mg/l 0.29 mg/l <0.002 mg/l 14 砷 硒 镉 铬 铅 银 硝酸盐 细菌总数 总大肠菌群 游离余氯 氨氮 亚硝酸盐氮 耗氧量 电导率 水温 4.2.2 系统出力的确定 4.2.2.1 出力的确定 <0.01 mg/l <0.003 mg/l <0.0013 mg/l <0.004 mg/l <0.00057 mg/l <0.00014 mg/l 4.35 mg/l 0 <2000 0.80 mg/l 0.12 mg/l <0.001 mg/l 1.19 mg/l 27.5ms/cm 22℃ 采用的数据:厂内汽水损失:最大 6.42t/h 锅炉排污汽水损失:最大 3.0 t/h 对外供汽损失(回水率为 20%):冬季最大 144t/h 则机组正常运行最大用水量为 组启动或事故损失: 7.5 t/h 15 153.4 t/h 则系统最大出力为:160.9t/h。

系统设计按 160t/h。

4.2.3 系统的拟定及设备选择 4.2.3.1 系统的拟定 热电厂化学水处理站原供水来自水库水,进入水处理站后首先 经过机械过滤器,然后进入阳离子交换器、脱二氧化碳塔、中间水 箱、阴离子交换器、阴阳混合离子交换器,最后进入除盐水箱,经 除盐泵送入主厂房。

水源改为中水后,由水质分析可知,水质含盐量较高,经比较决 定采用超滤+反渗透系统进行预处理,再经混床除盐后送入主厂房。

由于来水为中水,悬浮物和有机物含量也较高,为了减小超滤设备 的负担,在中水进入化水车间后首先进入原有的机械过滤器过滤, 然后再进入后序的反渗透工艺。

4.2.3.2 流程简述 经过消毒后的中水进入化学水处理站,首先进入机械过滤器, 然后进多解过滤器,多解过滤器出水进精密过滤器,然后通过高压 泵进反渗透装臵,反渗透出水进入中间水箱,再由中间水泵把 R/O 出水送到阴阳离子交换器,离子交换器的出水就是本工程所需的脱 盐水。由脱盐水泵送入主厂房。

其流程如下: 16 机械过滤器 超滤 5μ 过滤器 高压泵 R/O 反渗透 除 CO2 器 中间水箱 中间水泵 阴阳混床 除盐水箱 除盐水泵 主厂房 4.2.3.3 出水水质 本系统出水电导率<5μs/cm 硬度=0 SiO2≤0.05mg/l 根据 GB12145-89 中对次高温次高压锅炉机组补充水的水质要 求导电率≤5μs/cm,因此本工程出水完全可满足要求。

4.2.3.4 主要设备选择 (1)机械过滤器:2x130 m?/h(原有) (2)超滤装臵:产水能力 2x120m?/h。

(3)高压泵两台,与反渗透配套,不设备用。

(3)反渗透(R/O)两组,每组产水量 80m3/h,非采暖季节最小 负荷时可一台运行。反渗透本体将配带完善的加药、清洗等设备。

(4) 除 CO2 器, 1 台 (原有) (5)中间水箱,150m3 x2 (原有) (6)反洗水箱:200m3 x1 (原有) (7)反洗水泵:2 台(原有) (8)无顶压逆流再生阴阳离子交换器,φ3000 x2 (原有) 17 (9)除盐水箱, 2x 400m3 (原有) (10)酸、碱贮罐各一台, 20 吨(原有)。

4.2.4 设备布臵及化验、控制 本工程为改造项目,化学水处理仍在原化学水处理间内进行改 造,需拆除原有阳离子交换器和阴离子交换器,新建 2 组超滤设备 和反渗透设备,其余设备保留,位臵不变。

本化学水处理除 R/O 外,由于其他设备操作均不频繁,因此采 用手动操作,并辅以相应的监测仪表,以便于控制运行和进行反洗、 再生过程。 4.3 工业水、循环水系统改造方案 4.3.1 工业水系统 工业水系统主要为水泵和风机的冷却用水,还有部分厂房冲洗 用水,水质要求不高,中水的水质完全能够满足要求,因此,中水 进入厂区经消毒后,可直接进入原工业水系统。

4.3.2 循环水系统 循环水系统是汽机冷凝器的冷却用水,消毒后的中水水质也可 满足循环水系统的要求,因此,可直接作为循环水系统的补水进入 循环水系统,原有的循环水系统加复合型缓蚀阻垢剂系统保留。 18 第五章 效益评估 5.1 经济效益评估 中水回用系统投运后将替代大部分原有水库水的用水量,用水 成本大大降低。

原水库水到热电厂成本为 1.8 元/m3(含 0.80 元排污费),而污 水处理厂中水收费按照 0.60 元/m3, 热电厂按年运行时间 7500 小时, 替代的水库水量全年为 201.5 万 m3,则用水成本变化如下:

投运前 用水成本为:201.5 万 m3×1.8 元/m3=362.7 万元 投运后 用水成本为:201.5 万 m3×0.60 元/m3=120.9 万元 两项相比,每年节约用水成本:241.8 万元。 5.2 社会效益 用中水替代水库水可以节约水资源。水资源的短缺是困扰我国 经济发展的重要因素,随着我国人口的增加和城市化进程的加快, 能够利用的淡水资源越来越少,节约用水和提高水的利用效率无疑 是解决问题的重要手段,而中水利用则为企业提供了另一水源的选 择。

中水回用可以进一步减少污水对水体 COD 的排放量,减轻水资 源的污染。本项目建成后,按照中水 COD 含量 55mg/l 计算,将减少 COD 排放量 103 吨/年。

因此, 本项目的建设也具有显著的社会效益。 19 第六章 生产管理及人员编制 6.1 生产管理 中水回用工程建成后,应制定严格规范的生产管理制度和定量 考核规定,加强监测监管,确保工程的有效运行。 6.2 人员编制 中水回用工程建成后,可由厂原来化学水车间、循环水系统和 主厂房的工人负责该相应装臵的运行、维护和管理工作。中水回用 工程的大修、维修、化验人员、后勤行政事务均由全厂统一管理。 20 第七章 投资估算及经济评价 7.1 投资估算 工程投资的内容包括化学水处理系统、循环水系统和工业水系 统的设备费用、安装费和材料费用。具体结果见表 7.1。 表 7.1 脱硫系统设备部分投资估算 单价 序 号 名 称 数 量 (万 元) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 超滤装臵 反洗加药计量箱 反洗加药计量泵 反渗透升压泵 保安过滤器 反渗透高压泵 反渗透装臵 反渗透装臵仪表 工艺管道、阀门 监控系统 次氯酸发生器 循环水系统管道、阀门 工业水系统管道、阀门 小 计 2台 2个 2个 2台 2台 2台 2台 2套 1套 1套 1套 1套 1套 155 0.4 1.35 15 45 32 270 9.5 56 22 23 38 32 总价 (万 元) 310 0.8 2.7 30 90 64 540 19 112 22 23 38 32 1283. 5 包括保温 消毒用 包括气动阀门和控制装臵等 添加还原剂、阻垢剂用 添加还原剂、阻垢剂用 备 注 21 表 7.2 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 项 间接费及工程总估算 目 价格(万元) 1283.5 64.18 12.84 25.67 12.84 12.84 64.18 1476.05 直接费 安装费 5% 运杂费 1% 设计费 2% 调试费 1% 管理费 1% 税费 5% 工程总投资 7.2 经济效益分析 本工程为中水回用改造工程,主要收益来源于水费成本的降低, 由于反渗透系统的建设而增加的电费,可以与原离子交换系统的酸 碱消耗相抵消,管理费用、材料消耗、维修费、人工费等均与原改 造前相近,在此不再抵扣。具体计算如下:

全年运行小时数为 7500 小时,全年使用中水量为 201.5 万 m3, 中水水费为 0.6 元/ m3,水库水费为 1.8 元/ m3 ,因此节约的水费:

(1.8-0.6)*201.5=241.8 万元/年 企业收回投资年限为: 1476.05/241.8=6.10 年 22 第八章 8.1 主要技术经济指标 结 论 表 8.1 主要技术经济指标总汇 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 项 目 指 标 201.5 万 m3 55mg/l 103t 0.60 元/ m3 1.80 元/ m3 7500h 241.8 万元 6.10 年 1476.05 万元 年消耗中水量 中水 COD 含量 COD 减排量 中水水费 自来水水费 年工作小时数 年节水费 投资回收年限 工程总投资 8.2 结论 1、本项目有良好的经济效益、环境效益和社会效益; 2、本项目的实施可为国内热电厂其它机组的中水回用项目提供 示范经验, 同时也为当地污水处理厂解决运行资金进行了有益探索, 使当地的污水处理产生良性循环。

3、山东某某热电有限责任公司进行中水回用工程改造后,满足 国家环保标准,节约水库水资源,降低了污水对水体的污染,对当 地环境的改善将起到积极作用。 23 4、对化学水系统进行反渗透改造,是对中水的深度处理,技 术先进,工艺可靠,完全可以满足电厂锅炉用水的水质要求。

5、某某热电有限责任公司具备雄厚的技术力量,对中水回用系 统的建设及投资运行具有一定技术优势和可靠保证。

6、本项目在技术上可行,亦有显著的经济效益和社会效益,项 目的建设是可行的。 24 第一章 1.1 企业概况 概 述 某某热电有限责任公司位于山东省某某市城区南部,该厂始建 于 19 年 月, 经过技术改造, 现已形成 1×35T/h 循环流化床锅炉, 2×75T/h 循环流化床锅炉和 3×6000KW+1×15000KW 机组规模。

现拥 有固定资产 1.2 亿元, 职工 607 人, 其中专业技术人员 192 人。

2004 年 9 月份,某某市委、市政府决定对企业进行改制,实行国有参股, 经营者持大股,吸收职工自愿入股,实现产权多元化,将热电厂整 体改制为公司制企业。随着城市规模的扩大,公司已处于城区中心 位臵。

建厂以来,热电厂领导不断探索,狠抓技术改造、综合利用和 科学管理,坚持向技术、管理要效益,先后对技术及设备进行了多 次合理改造,取得显著的经济效益和社会效益。

某某热电有限责任公司法人代表——XXX, 1.2 项目背景 水是人类生存必不可少的条件之一,没有水,也就没有生命的 存在。据统计地球表面的水储量大约有 140 亿亿立方米,但淡水资 源只有 3.5 亿亿立方米, 在这有限的淡水资源中, 仅有 0.34%是人类 可以利用的,由于分布不平衡,生活浪费,全世界 60%的地区供水不 足,严重缺乏用水,情况严峻。 25 我国是一个洪涝灾害频繁、水资源短缺、水生态环境脆弱的国 家。新中国成立后,我国水利事业发展迅速,有效地促进了经济发 展和社会进步,取得了举世瞩目的成就。在对水资源进行开发利用 治理的同时,注重水资源的节约和保护工作,基本形成了社会主义 现代化建设相适应的水资源开发、利用、管理与保护体系。但是, 随着人口的增长和经济社会的快速发展,水资源问题,尤其是水资 源短缺与经济社会发展的矛盾已经充分暴露出来。全国平均每年因 旱受灾的面积约 4 亿亩。

正常年份全国灌区每年缺水 300 亿立方米, 城市缺水 60 亿立方米。在缺水的同时,还存在着严重的用水浪费, 全国农业灌溉用水利用系数大多只有 0.4 ,而很多国家已达到 0.7~0.8;我国工业万元产值用水量为 103 立方米,是发达国家的 10~20 倍, 水的重复利用率我国为 50%左右, 而发达国家为 85%以上。

水污染严重,全国年排放污水总量近 600 亿吨,其中大部分未经处 理直接排入水域。

在全国调查评价的 700 多条重要河流中, 有近 50% 的河段、90%以上的城市沿河水域遭到污染。水污染不仅破坏了生态 环境,而且使水资源短缺问题更为严重。

严峻的水资源形势,对我国的可持续发展构成了极大的威胁。

从人口增长看,2030 年左右,我国人口将达到 16 亿,人均占有水资 源量将减少 1/5,降至 1700 立方米左右。从经济增长看,今后几十 年,我国经济仍将处于快速增长期,到本世纪中叶,国内生产总值 要增长 10 倍以上,城市和工业用水将有较大幅度增长,废污水排放 量也将相应增加。从城市发展看,21 世纪中叶我国城市化率可能达 26 到 70%,城市水供求矛盾必将更加尖锐。从粮食生产看,我国北方产 粮区水资源条件并不富余,2050 年前国家需要增加 1.4 亿吨粮食的 要求,将导致水资源短缺的形势更加严峻。因此,开源节流和保护 水资源的任务十分艰巨。

最近几年,各地新建的污水处理厂越来越多,但污水处理后的 中水一般都排放水体,没有得到充分的利用;另外,绝大部分污水 处理厂面临着建设、运行资金困难问题,迫切需要推动中水商品化 从市场上筹集资金。因此,中水回用既是建设节约型、环境友好型 社会的必然要求,也是确保经济社会可持续发展的现实需要。山东 省政府对中水回用工作高度重视, 在 2008 年省财政厅和省环保总局 下发的“关于印发《2008 年山东省生态补偿项目申报指南》的通知 (鲁财建[2008]10 号) ”中,将中水回用列为财政专项补助项目。

山东某某热电有限责任公司现有 3×35T/h 链条炉,1×35T/h 循环流化床锅炉, 2 × 75T/h 循环流化床锅炉和 3 × 6000KW+1 × 15000KW 汽轮发电机组。目前,企业夏季用水量:282.66t/h,冬季 用水量:307.89t/h,全年用水量大约 220 万 t,全部采用水库水。

为了更好的节约水资源,减少污水中 COD 对水体的污染,某某热电 有限责任公司征得泰安环境保护局同意,决定利用某某市污水处理 厂排放的中水,对全厂给水及化学水处理系统进行改造,对中水进 行深度处理,用于企业的生产用水。某某市污水处理厂是国家南水 北调项目的水污防治工程,目前已建成投产,日处理污水量 1.5 万 吨,完全能够满足某某热电有限责任公司的生产需要。 27 某某热电有限责任公司委托我院对热电中水回用工程编写可行 性研究报告书。我院接受委托后,立即组织有关人员进行现场踏勘, 收集有关资料,在此基础上编制完成。 1.3 设计依据 (1) 《火电厂大气污染物排放标准》 (GB13223-2003) ; (2) 《火力发电厂烟气脱硫设计技术规程》 (DL/T5198-2005) (3) 《火力发电厂设计技术规程》DL5000-2000; (4) 《小型火力发电厂设计规范》 (GB50019-94) (5)山东省财政厅、山东省环境保护局:关于印发《2008 年山 东省生态补偿项目申报指南》的通知(鲁财建[2008]10 号) (6) 《城市污水再生利用 19923-2005) (7) 《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB 18918—2002) (8)厂方提供的相关技术资料和要求。

工 业 用 水 水 质 》 标 准 ( GB/T 1.4 设计参数 本方案所依据的设计参数主要是山东某某热有限责任公司提供 的资料,其中未提供的部分数据,暂取经验值作为设计参考数据。

主要设计参数见表 1.1、表 1.2。

表 1.1 水处理系统用水量 采暖期 非采暖期 单位:t/h 28 最大时 外供汽量 锅炉排污损失 汽水损失 启动或事故损失 小计 化水站自用水(15%) 合计 180 3.00 6.42 7.50 196.92 34.75 231.67 平均时 160 3.00 6.42 7.50 176.92 31.22 208.14 平均时 32.6 1.34 2.88 7.50 44.32 7.82 52.14 最小时 25 1.27 2.72 7.50 36.49 6.44 42.93 表 1.2 凝汽量 循环水系统用水量 循环水量 凝汽器 夏季 冬季 35 38 0 35 夏季 3640 3920 0 7560 冬季 1575 1710 0 3285 辅机用水量 夏季 220 220 120 560 冬季 180 180 100 460 单位:t/h 合计 夏季 3860 4140 120 8020 冬季 1755 1890 100 3745 1xC15 2xC6 1xB6 合计 52 56 0 60 29 1.5 研究范围 设计改造范围为自中水接入热电厂厂区至脱硫塔补水系统之间 的工艺装臵和相应配套的附属设施,具体包括:

(1)改造工程的建设条件; (2)化学水处理系统主体工艺、设备的选择; (3)循环水处理系统主体工艺、设备的选择; (4)自动监控系统; (5)浓缩水的利用及处臵方式; (6)投资估算及运行成本分析; (7)对环境影响的分析。 1.6 主要设计原则 (1) 《火力发电厂设计技术规程》DL5000-2000; (2)选用先进可靠的水处理技术工艺,在确保系统出水效率的 同时,强调系统的安全稳定长期运行; (3)充分结合厂方现有的客观条件,尽量利用原有设备、设施, 因地制宜、优化组合后制定具有针对性的技术方案; (4)对化学水处理系统中的关键参数,如 pH 值、压力、流量、 电导率等,进行自动监控; (5)工艺系统按每年 7500 小时设计。 30 第二章 2.1 厂址 建设条件 某某热电有限责任公司位于某某市西南部,距市中心约 1km,北 靠气象站,东邻金斗路,南邻济新公路,西靠外贸冷藏库,交通十分 方便。 2.2 水源 某某热电有限责任公司水源来自金斗水库和东周水库。

两座水库 总容积为 1.33 亿 m3,两座水库敷设至热电厂的供水管道为 DN500, 水库日供水量至少为 10000m3,水库水源可满足扩建要求。

在厂内原有四眼深水井作为备用水源,其单井出水量约 100 m3/h。 2.3 工程地质 根据地质勘测报告,本次工程地质勘查钻进最大深度为 15.0m, 在勘探深度范围内地层主要有杂填土,粉质粘土,细砂,河卵石。

各岩土层分述如下:

1)0-1.5m 为杂填土,结构松散; 2)1.5-5.7m 为粉质粘土,棕红色为冲淤积形成,上部含有腐殖 质等杂物,饱合,可塑,Fk=130kPa; 3)5.7-10m 左右,为流砂层,结构疏松,含水丰富,Fk=150kPa; 31 4)10m 以下为第三系红色粘土岩,从上至下分为强风化、中风化 和微风化。强风化粘土岩 Fk=180kPa; 厂区地震基本烈度为七度。

该厂区为古河道,水量丰富,属第四系潜水,水的来源主要靠大 气降水和上游平阳河潜流补给,水质对混凝土没有侵蚀性。 2.4 气象资料 某某市属暖温带大陆性半湿润季风气候,四季分明,春季干燥多 风,夏季气温较高,雨水多而集中,秋季天高气爽,冬季长而寒冷, 雨雪少。其主要气象条件如下:

多年平均气温:

多年平均气压:

多年平均风速:

全年主导风向:

多年平均降雨量:

12.6℃ 993.5hPa 2.2m/s SE 739.1mm 2.5 交通运输 某某热电有限责任公司热电厂厂区内交通运输已形成道路网,设备 的运输,厂内道路可满足要求。 32 第三章 污水处理厂简介 某某污水处理厂位于市区东南部,平阳河下游,占地面积 33300 平方米,总投资 3777 万元。该厂于 1998 年 2 月经山东省计委批准立 项,同年开工建设并被某某市列入 1998 年度重点工程项目,2001 年 7 月竣工。设计日处理城市生活污水 3 万吨,服务人口 15 万人,服 务面积 20 平方公里。山东省某某市人民政府和联合环境水处理(某 某) 有限公司于 2005 年 8 月 29 日签订了 《产权出售及特许经营合同》 , 某某污水处理厂整体以 TOT 方式将产权和特许经营权转让给新加坡 联合环境在某某设立的联合环境水处理(某某)有限公司经营管理, 已完成改制。某某市污水厂(3 万吨/日)于 2005 年 11 月 16 日正式 移交给外商经营管理。联合环境水处理(某某)有限公司是新加坡联 合环境技术有限公司在山东省内设立的独资公司, 新加坡联合环境技 术有限公司目前在中国国内的业务领域主要是污水处理及中水回用 工程。

某某污水处理厂设计规模日处理城市污水 3 万吨。

原设计是按照处理出水达到《污水综合排放标准》 ( GB8978 — 1996)中的二级标准进行设计的,设计中没有考虑脱氮除磷问题。按 照国家、山东省政府和泰安市政府环保局的要求,必须达到国家《城 镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB18918-2002)一级标准的 A 标准 (TP≤0.5mg/L) ,因此,某某污水处理厂对原工艺进行了脱氮除磷技 术改造。目前某某污水处理厂的各项进水指标符合设计要求,进水 33 COD 在 170mg/l 左右,出水指标 100%达到《城镇污水处理厂污染物 排放标准》 (GB18918-2002)一级标准的 A 标准。

某某城区污水收集管网在 2006 年底前,已建成污水收集配套管 网 30 公里,污水收集能力达到 2 万吨/日。某某市政府为进一步提高 城市污水收集率,2007 年年初又投资 1400 万元,开工建设某某污水 处理厂的配套管网 DN1000 管径的管道 2.1 公里,目前,某某污水厂 污水进水量增加 5000 吨/日,满负荷运转率提高到 77%以上。

中水回用工程的供水能力为 1.5~3 万吨/日, 主要取决于厂外的 用户需求量, 目前设计院已经按照日供中水 2 万吨的规模完成了管道 系统的施工图设计,厂外的管网正在施工进行当中。

为了保证中水回用工程的水质要求, 污水处理厂已经在前面的脱 氮除磷技术改造设计当中给予了考虑,可以满足《城市污水再生利用 工业用水水质》 (GB/T 19923-2005)中锅炉补给水和循环冷却水的要 求。污水处理厂利用消毒池作为中水的贮水池,消毒池内已经预留了 安装潜水加压泵的泵坑和出水管防水套管等。 34 第四章 中水回用系统工程方案 4.1 中水回用系统简介 来自市政管网的中水进入热电厂区首先进行消毒处理, 然后分三 路分别接入热电厂的化学水处理系统、冷却水循环系统和工业水系 统。化学水处理系统原为离子交换二级除盐系统,由于中水含盐量较 高,需改造为超滤+反渗透+混床系统;中水经消毒后可直接补入冷却 水循环系统和工业水系统。

化学水处理系统排除的浓缩水和循环水系 统的排水补入热电厂脱硫系统。中水来水不足或事故时,启动原有水 源供给。

全厂用水量见表 4.1,改造后用水平衡见图 4-1。 表 4.1 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 名称 冷却塔蒸发损失 1.5% 冷却塔风吹损失 0.2% 冷却塔排污损失 0.35% 工业用水 煤场冲洗用水 煤场喷洒用水 脱硫系统用水 调湿灰用水 化学水处理用水 生活用水 其他用水 合计 35 补充水量表 夏季用水量 120.3 16.04 28.07 18.0 2.0 3.0 32.0 5.0 48.75 3.5 6 282.66 单位:t/h 冬季用水量 56.18 7.49 13.10 18.0 2.0 3.0 32.0 5.0 161.62 3.5 6 307.89 水 量 平 衡 图 化学水车间 52.145(208.14) 234.55(302.91) 182.41(94.77) 35.89(44.32) 44.32(176.92) (图 4-1 锅炉用水 单位:t/h) 32.0 脱硫工艺补水 污水处理厂中水 浓缩排水 7.82(31.22) 43.0 7.11(-1.32) 2.0 煤场冲洗 28.07(13.10) 冷却塔补水 排污 蒸发 84.9(41.9) 3.0 煤场喷洒 风吹 7.58(3.75) 18.0 工业用水 18.0 6.0 调湿灰用水 排至市政管道 10.89(19.32) 备 用 电厂原水源 生活用水 其他用水 37 4.2 化学水系统改造方案 4.2.1 中水水质 本工程水源来自某某污水处理厂处理后的中水。

某某污水处理厂 水质检测中心提供的检测报告如下:

色度 混浊度 NTU 嗅和味 肉眼可见物 PH 总硬度《以碳酸钙计》 铁 锰 铜 锌 挥发酚类 阴离子表面活性剂 硫酸盐 氯化物 溶解性总固体 氟化物 氰化物 20 3.85 无异嗅,异味 无 7.372 230.1mg/l <0.30mg/l <0.10 mg/l <0.007 mg/l <0.18 mg/l <0.002 mg/l <0.1 mg/l 180 mg/l 190 mg/l 876 mg/l 0.29 mg/l <0.002 mg/l 38 砷 硒 镉 铬 铅 银 硝酸盐 细菌总数 总大肠菌群 游离余氯 氨氮 亚硝酸盐氮 耗氧量 电导率 水温 4.2.2 系统出力的确定 4.2.2.1 出力的确定 <0.01 mg/l <0.003 mg/l <0.0013 mg/l <0.004 mg/l <0.00057 mg/l <0.00014 mg/l 4.35 mg/l 0 <2000 0.80 mg/l 0.12 mg/l <0.001 mg/l 1.19 mg/l 27.5ms/cm 22℃ 采用的数据:厂内汽水损失:最大 6.42t/h 锅炉排污汽水损失:最大 3.0 t/h 对外供汽损失(回水率为 20%):冬季最大 144t/h 则机组正常运行最大用水量为 组启动或事故损失: 7.5 t/h 39 153.4 t/h 则系统最大出力为:160.9t/h。

系统设计按 160t/h。

4.2.3 系统的拟定及设备选择 4.2.3.1 系统的拟定 热电厂化学水处理站原供水来自水库水, 进入水处理站后首先经 过机械过滤器,然后进入阳离子交换器、脱二氧化碳塔、中间水箱、 阴离子交换器、阴阳混合离子交换器,最后进入除盐水箱,经除盐泵 送入主厂房。

水源改为中水后,由水质分析可知,水质含盐量较高,经比较决 定采用超滤+反渗透系统进行预处理,再经混床除盐后送入主厂房。

由于来水为中水,悬浮物和有机物含量也较高,为了减小超滤设备的 负担,在中水进入化水车间后首先进入原有的机械过滤器过滤,然后 再进入后序的反渗透工艺。

4.2.3.2 流程简述 经过消毒后的中水进入化学水处理站,首先进入机械过滤器,然 后进多解过滤器,多解过滤器出水进精密过滤器,然后通过高压泵进 反渗透装臵,反渗透出水进入中间水箱,再由中间水泵把 R/O 出水送 到阴阳离子交换器,离子交换器的出水就是本工程所需的脱盐水。由 脱盐水泵送入主厂房。

其流程如下: 40 机械过滤器 超滤 5μ 过滤器 高压泵 R/O 反渗透 除 CO2 器 中间水箱 中间水泵 阴阳混床 除盐水箱 除盐水泵 主厂房 4.2.3.3 出水水质 本系统出水电导率<5μs/cm 硬度=0 SiO2≤0.05mg/l 根据 GB12145-89 中对次高温次高压锅炉机组补充水的水质要求 导电率≤5μs/cm,因此本工程出水完全可满足要求。

4.2.3.4 主要设备选择 (4)机械过滤器:2x130 m?/h(原有) (5)超滤装臵:产水能力 2x120m?/h。

(6)高压泵两台,与反渗透配套,不设备用。

(3)反渗透(R/O)两组,每组产水量 80m3/h,非采暖季节最小负 荷时可一台运行。反渗透本体将配带完善的加药、清洗等设备。

(4) 除 CO2 器, 1 台 (原有) (5)中间水箱,150m3 x2 (原有) (6)反洗水箱:200m3 x1 (原有) (7)反洗水泵:2 台(原有) (8)无顶压逆流再生阴阳离子交换器,φ3000 x2 (原有) 41 (9)除盐水箱, 2x 400m3 (原有) (10)酸、碱贮罐各一台, 20 吨(原有)。

4.2.4 设备布臵及化验、控制 本工程为改造项目,化学水处理仍在原化学水处理间内进行改 造,需拆除原有阳离子交换器和阴离子交换器,新建 2 组超滤设备和 反渗透设备,其余设备保留,位臵不变。

本化学水处理除 R/O 外,由于其他设备操作均不频繁,因此采用 手动操作,并辅以相应的监测仪表,以便于控制运行和进行反洗、再 生过程。 4.3 工业水、循环水系统改造方案 4.3.1 工业水系统 工业水系统主要为水泵和风机的冷却用水, 还有部分厂房冲洗用 水,水质要求不高,中水的水质完全能够满足要求,因此,中水进入 厂区经消毒后,可直接进入原工业水系统。

4.3.2 循环水系统 循环水系统是汽机冷凝器的冷却用水, 消毒后的中水水质也可满 足循环水系统的要求,因此,可直接作为循环水系统的补水进入循环 水系统,原有的循环水系统加复合型缓蚀阻垢剂系统保留。 42 第五章 效益评估 5.1 经济效益评估 中水回用系统投运后将替代大部分原有水库水的用水量,用水成 本大大降低。

原水库水到热电厂成本为 1.8 元/m3 (含 0.80 元排污费) ,而污水 处理厂中水收费按照 0.60 元/m3,热电厂按年运行时间 7500 小时, 替代的水库水量全年为 201.5 万 m3,则用水成本变化如下:

投运前 用水成本为:201.5 万 m3×1.8 元/m3=362.7 万元 投运后 用水成本为:201.5 万 m3×0.60 元/m3=120.9 万元 两项相比,每年节约用水成本:241.8 万元。 5.2 社会效益 用中水替代水库水可以节约水资源。

水资源的短缺是困扰我国经 济发展的重要因素,随着我国人口的增加和城市化进程的加快,能够 利用的淡水资源越来越少, 节约用水和提高水的利用效率无疑是解决 问题的重要手段,而中水利用则为企业提供了另一水源的选择。

中水回用可以进一步减少污水对水体 COD 的排放量,减轻水资源 的污染。本项目建成后,按照中水 COD 含量 55mg/l 计算,将减少 COD 排放量 103 吨/年。因此,本项目的建设也具有显著的社会效益。 43 第六章 生产管理及人员编制 6.1 生产管理 中水回用工程建成后,应制定严格规范的生产管理制度和定量考 核规定,加强监测监管,确保工程的有效运行。 6.2 人员编制 中水回用工程建成后,可由厂原来化学水车间、循环水系统和主 厂房的工人负责该相应装臵的运行、维护和管理工作。中水回用工程 的大修、维修、化验人员、后勤行政事务均由全厂统一管理。 44 第七章 投资估算及经济评价 7.1 投资估算 工程投资的内容包括化学水处理系统、循环水系统和工业水系统 的设备费用、安装费和材料费用。具体结果见表 7.1。 表 7.1 脱硫系统设备部分投资估算 单价 序 号 名 称 数 量 (万 元) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 超滤装臵 反洗加药计量箱 反洗加药计量泵 反渗透升压泵 保安过滤器 反渗透高压泵 反渗透装臵 反渗透装臵仪表 工艺管道、阀门 监控系统 次氯酸发生器 循环水系统管道、阀门 工业水系统管道、阀门 小 计 2台 2个 2个 2台 2台 2台 2台 2套 1套 1套 1套 1套 1套 155 0.4 1.35 15 45 32 270 9.5 56 22 23 38 32 总价 (万 元) 310 0.8 2.7 30 90 64 540 19 112 22 23 38 32 1283. 5 包括保温 消毒用 包括气动阀门和控制装臵等 添加还原剂、阻垢剂用 添加还原剂、阻垢剂用 备 注 45 表 7.2 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 项 间接费及工程总估算 目 价格(万元) 1283.5 64.18 12.84 25.67 12.84 12.84 64.18 1476.05 直接费 安装费 5% 运杂费 1% 设计费 2% 调试费 1% 管理费 1% 税费 5% 工程总投资 7.2 经济效益分析 本工程为中水回用改造工程,主要收益来源于水费成本的降低, 由于反渗透系统的建设而增加的电费, 可以与原离子交换系统的酸碱 消耗相抵消,管理费用、材料消耗、维修费、人工费等均与原改造前 相近,在此不再抵扣。具体计算如下:

全年运行小时数为 7500 小时,全年使用中水量为 201.5 万 m3, 中水水费为 0.6 元/ m3,水库水费为 1.8 元/ m3 ,因此节约的水费:

(1.8-0.6)*201.5=241.8 万元/年 企业收回投资年限为: 1476.05/241.8=6.10 年 46 第八章 8.1 主要技术经济指标 结 论 表 8.1 主要技术经济指标总汇 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 项 目 指 标 201.5 万 m3 55mg/l 103t 0.60 元/ m3 1.80 元/ m3 7500h 241.8 万元 6.10 年 1476.05 万元 年消耗中水量 中水 COD 含量 COD 减排量 中水水费 自来水水费 年工作小时数 年节水费 投资回收年限 工程总投资 8.2 结论 1、本项目有良好的经济效益、环境效益和社会效益; 2、本项目的实施可为国内热电厂其它机组的中水回用项目提供 示范经验,同时也为当地污水处理厂解决运行资金进行了有益探索, 使当地的污水处理产生良性循环。

3、山东某某热电有限责任公司进行中水回用工程改造后,满足 国家环保标准,节约水库水资源,降低了污水对水体的污染,对当地 环境的改善将起到积极作用。 47 4、对化学水系统进行反渗透改造,是对中水的深度处理,技术 先进,工艺可靠,完全可以满足电厂锅炉用水的水质要求。

5、某某热电有限责任公司具备雄厚的技术力量,对中水回用系 统的建设及投资运行具有一定技术优势和可靠保证。

6、本项目在技术上可行,亦有显著的经济效益和社会效益,项 目的建设是可行的。 48

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