2.2.7 微生物

城市二级污水作为循环冷却水，是否引起疾病的传播是需要特别注意的问题。尽管绝大部分致病细菌被过滤掉或被杀菌剂和阳光杀死，但不能保证所有的传染性生物都被消灭。刘智安等[20]研究呼和浩特市辛辛板污水处理厂的二级出水用于工业循环冷却用水、景观环境用水、城市杂用水时发现，大肠菌群的杀灭率分别达到91.6%、95.8%、99.9%以上时，才能符合安全使用的要求。Adams[14]等人的研究表明，一座使用经过氯化杀菌二级处理污水作循环冷却水的冷却塔散发的细菌颗粒平均数少于使用污染河水的冷却塔散发出的细菌数，不会对健康增加危险。

3 工业废水回用

3.1 工业废水概述

工业废水是指工业生产过程中产生的废水和废液，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物、副产品以及生产过程中产生的污染物。

按工业废水中所含主要污染物的化学性质分类，分为无机废水、有机废水、混合废水、重金属废水、放射性废水和热污染冷却水等。按工业企业的产品和加工对象可分为造纸废水、纺织废水、制革废水、农药废水、冶金废水和炼油废水等。

工业废水的水质和水量因生产工艺和生产方式的不同而差别很大。如电力、矿山等部门的废水主要含无机污染物，而造纸和食品等工业部门的废水中有机物含量很高。即使同一生产工序，生产过程中水质也会有很大变化，如氧气顶吹转炉炼钢，同一炉钢的不同冶炼阶段，废水的pH值可在4~13之间、悬浮物可在250~25000 mg/L之间变化。除间接冷却水外，工业废水都含有多种同原材料有关的物质，而且在废水中的存在形态往往各不相同，如氟在玻璃工业废水和电镀废水中一般以HF或F-形态存在，而在磷肥厂废水中是以SiF4的形态存在;镍在废水中可呈离子态或络合态。这些特点增加了工业废水净化的难度。

3.2 工业废水回用于循环水系统

工业是用水大户，在发达国家工业用水量占全部取水量的1/2~3/4，我国每年的工业用水量约为1100亿m3，工业循环冷却水占其中的50%以上[21]。随着国家环保政策法规的不断出台，社会循环、节约意识的不断增强，企业生存压力增大，国内很多企业都将中水回用于循环冷却水系统。因企业选用的中水水质不同，循环水系统凝汽器材料和结构各异，必须从各生产企业的实际情况出发，研究适合本企业的中水处理方法，满足循环水系统的阻垢、防腐和去除粘泥的需要，保证设备高效稳定地运行。

3.2.1 水质不稳定

由于中水的来源和各自水量大小的不同，水质随时间、地点和季节的变化很大。对中水水质进行检测已不能仅仅停留在常规项目和阴阳离子的分析上，而是要善于利用各种现代化精密仪器对所有可能引起水质恶化和对回用具有重要影响的成分、协同作用因素进行全面细致的研究[22]。

中水回用后，必须密切监督中水对循环水系统的影响，寻找和掌握回用水对系统结垢和腐蚀的规律，确定行之有效的监测手段，从而及时准确地采取相应措施以防止循环水水质恶化，减少水质变化对系统造成的危害。必要时可将中水与新鲜水混合使用，满足系统运行的要求。

3.2.2 腐蚀和结垢问题

中水回用于工业循环水最大的问题就是对循环水系统金属的腐蚀。

(1)氨氮

中水氨氮含量较大，使冷却水的pH下降，会引起冷凝器换热面铜管的快速腐蚀，换热面腐蚀的特征为在铜管表面形成沟槽，凝汽器铜管管壁变薄导致凝汽器铜管漏穿。

为了减少由于氨氮过高给循环水系统带来的不利影响，通常需要对中水中的氨氮进行去除处理。常用的氨氮处理方法有空气吹脱及蒸汽汽提法、折点加氯法、选择性离子交换法及生物脱氮法等。生化处理脱氮工艺能较彻底地脱除中水中的氨氮，并且不会造成二次污染，能耗较物理化学法低，更适合于中水回用工程。在各种生化处理方法中，曝气生物滤池(BAF)基建投资少、处理效果好、占地面积小，非常适合中水回用的氨氮处理[22]。

(2)细菌

中水中含有大量的细菌，细菌新陈代谢过程中分泌的粘液可使悬浮于水中的固体粒子和无机沉淀物粘合起来，附着于传热面形成粘泥，污泥下因水流不畅、离子浓度较高，很容易产生污泥下腐蚀。

通常是投加适量的专用杀菌灭藻剂，对水中的细菌进行杀菌处理。

华能北京热电厂[23]在其循环水系统中连续投加氧化性杀菌剂次氯酸钠，控制循环水中余氯含量0.2-0.5mg/L。夏季冲击式投加与阻垢缓蚀剂相匹配的非氧化性杀菌剂，每周一次。为了加强杀菌效果，使用氯锭(有效成分为三氯异氰尿酸，又称强氯精来)配合次氯酸钠进行杀菌，每月冲击式投加1~2次，加入量为20~25mg/L。按照这种投加方式，使细菌含量控制在要求的范围内，保证了系统的正常稳定运行。李爱玲[24]通过试验证明，在常规加氯的情况下，用8-10mg/L的氯锭每月冲击投加数次即可使系统细菌及粘泥得到有效控制。现场使用情况证明，液氯、氯锭和非氧化性杀菌剂配合、交替使用，异养菌一直能控制在要求的范围之内，同时还能减少非氧化性杀菌剂的用量。

(3)凝汽器材质及保护

目前，凝汽器的换热管基本采用黄铜管和TP304、TP316不锈钢管，循环水输送管道及凝汽器水室为普通碳钢材质。凝汽器换热管的材质耐腐蚀性相差很大，不锈钢管耐腐蚀性能相对较好，但其对氯离子浓度有一定限制，否则易引起不锈钢管的应力腐蚀 。黄铜管耐腐蚀性稍差，氨氮浓度对其影响较大。普通碳钢耐腐蚀性能最差。

中水中各种离子的浓度较大，回用会引起循环水系统金属的腐蚀，除了在水质调整和控制方面可采取适当防止腐蚀措施外，还可在设计建设阶段就选用耐腐蚀的金属及混凝土材质，减少系统腐蚀[25]。

同时还应对凝汽器保护到位，运行中应注意保持循环水系统的清洁和凝汽器管材的畅通、无污堵，防止杂物进入循环水系统;保证胶球系统良好运行，防止粘泥等沉积的发生[22]。

宋正昶等[26]选用了更加耐氨腐蚀的白铜作为冷凝器换热管，同时往循环水中加入氨基三亚甲基膦酸阻垢剂，并保持PO43-浓度在2~3mg/L范围内;此外，在正常加药的情况下，每周胶球清洗冷凝器一次，还采用前置过滤方法除去入水的悬浮物。这样，有效地抑制了系统腐蚀。

(4)水质稳定药剂

中水较新鲜水有更高的含盐量，当作为工业循环水补水时，不断浓缩蒸发，含盐量继续增加，使系统腐蚀速率增大。影响腐蚀速率的因素很多，如Ca2+，pH，Cl-，SO42-，水中溶解气体、水温等，且中水来源各异、水质差别大。因此，需通过实验室静态缓蚀试验及现场动态缓蚀试验研究特定的中水对循环水系统腐蚀的影响，找出系统腐蚀的原因和规律，制定相应的处置措施。一般向循环水系统投加一定量的缓蚀药剂使金属表面生成一层致密而连续的膜，从而达到缓蚀的目的。投加阻垢剂提高循环水的极限碳酸盐硬度，使碳酸钙晶体畸变，并起分散鳌合作用，达到阻垢的目的。

华电包头分公司[27]2×600MW是蒙西地区第一个使用中水作为循环冷却水补水、且凝汽器为不锈钢TP317的电厂。冷却系统采用了20#、Q235两种材质。该厂所使用中水特点是氯根高、硬度大、有挥发性碱度、氨氮含量变化大。根据该厂的水质和材质特点，内蒙古电科院自行研发JDZ-211阻垢缓蚀剂，使系统的缓蚀阻垢速率达到国家标准。