化学氧化（折点加氯） 氮 生物硝化和反硝化 离子交换 炭吸附 生物滤池 堆肥过滤
三、废水再生和工业水的回用
工业水的回用意味着再生水潜在的巨大用途。如城市再生废水等来自外部的再生水用于工业上的冷却水、锅炉给水、工艺用水以及工业场地的绿化和管理等。在工厂内部循环的水通常是工业过程的一个组成部分。经处理的再生水的循环使用，既节约了水，又回避了严格的排放标准。
1. 回用作冷却塔补充水
冷却塔补充水是目前工业水回用的主要应用。对于发电站以及其他类型的制造厂，相当于总用水量的四分之一到一半以上是用作冷却塔的补充水。因为冷却塔通常是作为一个闭路系统运行的，并有自己专门的水质要求，所以可以将其看作为一个单独的水系统，将再生水用于此独立系统相对容易，目前美国许多地方已在实践。
在工业冷却塔运行中常见的四种水质问题：结垢；金属的腐蚀；生物生长；换热器和冷凝器中的污垢。新鲜水和再生水两者都可能含有引起上述问题的组分，只是这些组分在再生水中的浓度会更高。 (1)结垢
结垢通常是指在受热表面上形成的硬垢，它能降低换热器的效率。钙垢(碳酸钙、硫酸钙、磷酸钙)是冷却塔结垢问题的主要原因。镁垢(碳酸镁和磷酸镁)同样会造成问题。硅在换热器表面上的沉积物很难除去，不过，大多数水中的硅含量都比较低。
降低废水结垢的可能性可通过控制磷酸钙垢的形成达到，如果水中有磷存在，其钙盐是最先沉淀的。通常所要完成的处理就是通过沉淀将磷除去。还有一些其他方法，如离子交换，通过除去钙和续可减少垢的形成，但是，这类技术的使用因其比较昂贵而受到一定限制。
(2)金属的腐蚀
在冷却系统，不同金属间表面有电位产生时，则发生腐蚀。水质对金属的腐蚀有很大影响。正如TDS这类的污染物，由于增加了溶液的电导率而加速腐蚀反应。溶解氧和某些金属(镁、铁和铝)是因其相对高的氧化电位而加速腐蚀。通过投加化学腐蚀抑制剂，有可能控制冷却水的腐蚀。为了控制腐蚀，再生水所需的化学药剂量往往远高于新鲜水，这是因为再生水TDS的浓度通常高出新鲜水两倍到五倍。
(3) 生物生长
冷却塔内湿热的条件为促使生物的生长营造了一个理想的环境。营养物特别是N和P以及可供利用的有机物更加助长了微生物的繁殖，它们能附着、沉积在换热面表面，阻碍传热和水的流动。生物的生长还可沉降并黏固冷却水中的其他碎屑，进一步阻碍了热的有效传递。某些微生物在生长期间还会产生腐蚀性的副产物。对生物的繁殖，通常可以添加
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杀生物剂作为内部化学处理过程中的一部分而予以控制。内部化学处理包括加酸控制pH，使用杀生物剂、结垢和生物污垢的抑制剂等。由于再生水中含有浓度较高的有机物质，因而需要杀生物剂的量较高。不过，再生水中的营养物和可供利用的有机物中的大多数在进行生物和化学处理时可被除去。 （4）污垢
污垢形成是指在冷却塔循环系统中，各种不同类型的沉积物附着和增长的过程。沉积物由生物的繁殖、悬浮固体、淤泥、腐蚀产物以及无机垢所组成，其结果会阻碍换热器的传热。可通过添加化学分散剂防止颗粒的聚集、沉降来控制污垢的形成。分散剂也可在即将使用时加入。另外，除磷所需的化学混凝作用和过滤过程也能有效降低形成污垢的污染物浓度。
大多数情况，对于要求不苛刻的直流冷却，可供给消毒的二级出水。对于循环冷却塔系统，假如大多数废水所含的组分未被去除，则限制了工业的冷却塔只能在很低的浓缩倍数下运行。补充处理包括石灰澄清、硫酸铝沉淀或离子交换等。冷却或锅炉补充水的处理过程汇总于表7-6。许多情况下使用再生水和使用新鲜水的水质要求是相同的。用于直流的和循环补充的冷却水水质要求列于表7-7。
表7-6 冷却或锅炉补充水的处理过程 过 程 SS和胶体的去除： 粗滤 沉降 混凝 过滤 曝气 微滤 软化： 冷石灰 热石灰苏打 热石灰沸石 钠阳离子交换 纳米过滤 降低碱度： 氢 氢－钠阳离子交换 阴离子交换 SS的去除： 冷却 直流 × × 循环 × × × × × × × × × × 锅炉 补充 × × × × × × × × × × × × × 过 程 反渗透、纳米过滤 离子交换 溶解气体的去除 脱气 机械法 真空法 加热法 内部调节： 调节pH 硬度的多价螯合 硬度的沉淀 全面抑制腐蚀 脆裂 降低氧 污泥分散 生物控制 化学药剂 臭氧 冷却 直流 × × × × × 循环 × × × × × × × × 锅炉补充 × × × × × × × × × × 7
蒸发 除盐
× × 紫外线 × 表7-7 蒸汽发生部位和换热器冷却部位的水质要求a
冷却水 性质 电力装置 锅炉给水 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.07 0.5 c c，e 0.5 0.01 0.01 0.07 1 8.8～9.4 1.0 c 0.007 0.05 新鲜 50 c c c 200 c c 600 680 600 1000 c c 850 500 5.0～8.3 75 - 有 5000 直 流 咸水b 25 c c c 420 c c 140 2700 19000 35000 c c 6250 115 6.0～8.3 75 c 有 2500 新鲜 50 0.1 0.5 0.5 50 c c 24 200 500 500 c c 650 350 c 75 c c 100 循环补充 咸水 25 0.1 0.5 0.02 420 c c 140 2700 19000 35000 c c 6250 115 c 75 c c 100 二氧化硅 铝 铁 锰 钙 镁 氨 碳酸氢盐 硫酸盐 氯化物 溶解固体 铜 锌 CaCO3硬度 CaCO3碱度 pH 化学需氧量 硫化氢 溶解氧 悬浮固体 a 根据NAS（1972）
b 咸水指溶解固体超过1000mg/L c 认可接受，从未遇到过有问题的浓度 d 零，试验未能检出
e 通过处理其他组分予以控制
2. 回用作锅炉补充水 （1）锅炉水的循环
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对各种类型的锅炉，水的循环可以简单地概述如下：
锅炉给水包括不同比例的回收冷凝水（称为回水）和经不同程度净化的洁净水（称补充水）。
水转变为蒸气，从锅炉逸出到外面。假定这些蒸气由纯水分子组成，但实际上经常含有液滴（蒸气带水，气水共腾）和气体（特别是由碳酸盐分解产生的二氧化碳），在高压时，通过真正的“蒸气气提”，还带有挥发性盐类如氯化物和二氧化硅等。
在锅炉底部仍是液体的水中积存了全部蒸发水中的杂质（除了上述由蒸气带走的物质外）。所以为避免在剩余液体中的杂质浓度越来越大，需要从锅炉排掉一些水进行系统的“排污”，同时不断引入补充水（强制循环的常规锅炉除外）。而且为保障锅炉以一连续的额定功率运行，应该是补充水带进的含盐量等于排污水排走的盐量，补充水流量远大于排污水，所以它的含盐量应该很低。
（2） 锅炉补充水的软化
如上所述，未经软化的水是不能为锅炉接受的。因为水中存在的碳酸钙和硫酸钙在热水中的溶解度比在冷水中的小，容易沉积在锅炉壁上，或者由于锅炉水中的二氧化硅的浓度对于碱度的浓度而言太高，都会造成结垢现象。结垢妨碍传热而且可能形成过热点，引起局部过热。另外碱度和总含盐量对造成蒸气带水的现象有一定作用，蒸气带水会降低蒸气的能量效率，并导致盐的结晶沉积在过热器上或汽轮机上。所以废水经二级处理再生后用作补充水时，一般都必须用离子交换法处理，使总硬度（TH）尽可能接近与零。（详见本章第四节）
（3）锅炉补充水的完全去离子
当传统的除碳酸盐和软化的方法不能得到表7-7要求的水质时，必须完全去除锅炉补充水的离子。目前各种膜处理工艺在此得到广泛应用，如反渗透、纳滤处理、膜微滤技术等。由于膜处理技术这类高新科技的发展应用，使废水的再生回用成为现实。
第二节 火力发电厂废水及其水质特性
火力发电厂化学废水包括经常性排水和非经常性排水两大部分。经常性排水包括：锅炉补给水处理再生废水、化学试验室排水、凝结水精处理再生废水、澄清、过滤设备排放的泥浆废水、锅炉排污水、生活污水、冲灰废水、烟气脱硫废水等；非经常性排水包括：锅炉化学清洗废水、空预器碱冲洗废水、机组启动时排水、 凝汽器、冷却塔冲洗废水、煤厂废水等。各排水性质及水量见表7-8。
表7-8 火力发电厂化学废水性质 项目 经 常 工业废水名称 锅炉补给水处理系统再生排水 凝结水精处理装置再生排水 循环水软化处理再生排水 废水水质 pH、SS、TDS pH、SS、TDS、Fe、Cu pH、SS 备注 宜中和预处理后集中 可集中处理后回用 可集中处理后回用 9
性 废 水 生活工业水预处理装置排水 锅炉排污水 实验室排水 主厂房地面及设备冲洗水 输煤系统冲洗煤场排水 SS pH、PO43- pH SS SS pH、COD、SS、Fe- pH、COD、SS pH、COD、SS pH、SS、油、重金属 NH3、N2H4 可集中处理后回用 可集中处理后回用 宜单独处理 可集中处理后回用 宜沉淀预处理后集中 可集中处理后回用 可集中处理后回用 可集中处理后回用 可集中处理后回用 可集中处理后回用 非 经 常 性 废 水 空气预热器清洗废水 除尘器冲洗水 锅炉水侧化学清洗废水 锅炉火侧清洗废水 停炉保护废水
一 经常性废水
1．化学酸碱废水
化学酸碱废水包括澄清设备的泥浆废水、过滤设备的反洗排水，离子交换设备的再生、冲洗废水以及凝结水净化装置的排放废水。澄清设备排放的泥浆废水的污染物是生水在混凝、澄清、沉降过程中产生的，其化学成分与原水水质、加入的混凝剂等因素有关，废水中主要有CaCO3 、 CaSO4 、 Fe(OH)3 、 Al(OH)3 、 Ca(OH)2 、 Mg(OH)2 、 MgCO3 、各种硅酸化合物和有机杂质等。泥浆废水中的固体杂质含量在1% ～ 2%， 废水量一般为处理水量的0.1% ～ 0.5%。过滤设备反洗排除的废水，其悬浮物含量可达300 ～ 1000 mg/L，废水量约是处理水量的3% ～5%离子交换设备在再生和冲洗时，会产生一部分再生、冲洗废水，其废水量约为处理水量的1%左右。这部分废水中pH 值过高或过低，还含有大量的溶解固形物，平均含盐量为7000 ～10000mg/L。
凝结水精处理设备排出的废水只占处理水量的很少一部分，而且污染物质的含量都比较低，主要是热力设备的一些腐蚀产物，再生时的再生产物以及氨、酸、碱、盐类等。
2. 锅炉排污水
在锅炉运行时，含有杂质的给水进入锅炉后，随着不断地受热蒸发、浓缩，炉水中的杂质逐渐增多。这些杂质除少量被饱和蒸汽带走外，大部分留在炉水中。当它们的含量超过一定数值后，即可能造成蒸汽品质恶化，锅炉受热面结垢，炉管流通面积变小或被堵塞，而造成水循环不良及金属腐蚀等现象的发生。为了控制炉水的含盐量，防止因炉水含盐量过高而带来的危害，和排除积存在炉内的水渣，防止水渣在锅炉内的某一部位聚集而形成二次水垢，通常采用从锅炉中不断排除含盐量较大的炉水和沉积的水渣，同时补入含盐量较低的给水，这个过程称为锅炉排污。
锅炉的排污方式有连续排污和定期排污两种。连续排污是连续不断地从汽包中排放锅炉水。主要是为了防止锅炉水中的含盐量和含硅量过大；另外它也能排除锅炉水中的细微的悬浮水渣。定期排污是指定期从锅炉水循环系统的最低点（一般都是从水冷壁下联箱处）
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