| 【全部正文】 | 【内容简介】我国经济发展面临着严重缺水问题，城市可开发的水资源大部分已利用，新增水源已相当困难，水资源不足已成制约经济发展主要因素，大规模利用城市中水已显得尤为重要。
【关键词】中水回用、缺水问题、节约水资源
前言：长时间以来，城市自来水价格非常便宜，低廉的水价淡漠了公众节水意识。近年来，城市经济快速发展，水资源需求增多用水价格上涨，部分地区工业用水价格达到6元/吨以上，由于中水使用价格相对便宜，经济杠杆作用使城市中水成为部分地区开辟新水源的重要途径。
目前，城市中水主要用于人工河流、湖泊补水、广场喷泉、道路洗洒、公厕冲洗及降尘绿化，由于回用水量不大需求不连续，中水系统运行不稳定。因此，探索与寻找中水用量大，运行稳定系统试验一直备受关注。
据有关方面报道：“现在居民用水量50%左右非饮用水实际上无端地浪费掉了，如果这些非饮用水由中水替代即可解决50%饮用水源问题” 其节约水资源比城市枯水年缺水量100%还要多。
通过一系列物理、化学、生物手段进行不同深度处理的城市中水，按照水质要求分类满足各种用水需要或者将某些环节用水经过适当处理后重复利用，不仅节约水资源同时减少环境污染。
本文介绍武威热电厂使用武威市中水作为主要供水水源可行性研究的部分情况
1 项目概况
武威市地处甘肃省中部河西走廊东端，地形南北长而东西窄，海拔1367～3045米，境内有30多矿产资源，其中探明储量的15种。现辖凉州区、民勤县、古浪县、天祝藏族自治县三县一区，聚居着汉、藏、回、蒙、土等民族。武威城市经济开发区是甘肃省循环经济示范区，建设起点高、后劲足。
武威热电厂厂址建在武威市经济开发区，总占地约35公顷。规划建设规模为1200MW，本期建设2×300MW国产亚临界超高压、中间再热抽汽供热燃煤机组，它是一家国家电力投资公司控股的合资公司。
2. 城市供排水现状
武威市居民生活用水主要为地下水源。长期以来除城市自来水厂向城市居民供水外，部分企业、学校还有自备水源井供水，供水总量约6.8×104m3/d 。1998年后武威市对城市供水工程进行改造，新增供水规模8.0×104m3/d，自来水厂供水总规模达到10×104m3/d，并实行地下水资源统一管理逐步取缔关闭小水源井。
城市污水由居民生活污水与企业工业废水组成，按照2001-2020年武威市总体规划市区人口规模、人均最高日综合用水量与排水率；按照2010年规划工业总产值、万元工业总产值用水量以及废水排除率，武威市建成了一座规模为9.0×104m3/d污水处理厂。截止2005年10月武威市污水处理厂工程施工已全部完成，预计2005年12月份工程投产运行。
武威市污水总量表
序号
名 称
合计m3/d
1
生活污水总量
人口规模（万人）
30
47200
排水定额（升/日人）
144
生活排水量（m3/d）
43200
未予见水量（m3/d）
4000
2
工业废水总量
工业产值（万元）
16×104
39450
万元产值用水量 m3
200
废水排除率
0.48
3
污水总量
86650
3 城市中水水量、水质与运行
武威市污水处理厂处理流程：粗格栅（截流较大杂物）－－污水泵房－－细格栅（截流小漂浮物）－－沉砂池—氧化沟—沉淀池（消毒）－－接触池—排水（回用）。污水处理厂建设规模为9.0×104m3/d，污水总变化系数为1.3，日变化系数为1.1，小时变化系数为1.18。最高日最大时排水量4875 m3/h，最高日平均时排水量4131m3/h平均日平均时排水量3750m3/h。污水处理后出水水质达到《城市综合排放标准GB8978-96》二级污水处理厂排放标准，可以用于农业灌溉、城市景观用水等，在灌溉季用于扬家河下游乡镇农田灌溉，其他季节直接排入杨家坝河。
水质排放控制指标
编 号
项目
单位
数值
备注
1
BOD5
mg/L
≤30
2
CODCr
mg/L
≤120
3
SS悬浮物
mg/L
≤30
4
NH3
mg/l
≤25
5
P
mg/L
≤1.0
污水处理厂正常状态有四组氧化沟、沉淀池运行，四个DN600出水口分别对应着1座接触池（污水出水前消毒）一根DN1200总出水管。如果采用设备分组检修，可以保证四分之三的出水量6.75×104m3/d（相当于2813m3/h），最少可以保证二分之一水量45000m3/d（相当于1875m3/h）。污水处理厂采用双电源供电，从法放与白圪塔变电站各引一条10Kv专用线至10KV/0.4KV变配电室，整个处理系统由计算机进行实时监控。因此只要合理安排设备检修，城市中水可以稳定供给。当然污水水量受人口变化、季节改变影响，也受设备检修与管网维护影响，为提高供水可靠性必须加强城市排水系统管理，提高污水处理系统的稳定性。
4中水在电厂的利用
根据国家环保政策与循环经济可持续发展政策、结合武威市供水现状，拟用城市中水作为主要供水水源。城市中水平均日平均时排水量3750 m3/h，建设2×300MW国产亚临界超高压、中间再热抽汽供热燃煤机组，热电厂夏季最大时供水水量为1850m3/h，因此还有1900m3/h尾水盈余直接排放。
从满足电厂工业用水安全出发，尾水需要进行深度处理才能利用，电厂内设置中水再生处理系统，出水水质满足工业冷却水水质控制指标。
工业冷却水水质控制指标
编号
项目
单位
数值
备注
1
BOD5
mg/L
≤10
2
CODCr
mg/L
≤60
3
SS悬浮物
mg/L
≤30
4
NH3
mg/l
≤1.0
5
P
mg/L
≤1.0
6
总硬度（以CaCO3计）
mg/L
≤450
《污水再生利用工程设计规范GB50335-2002》
因此在进行中水处理系统工艺选择时，充分考虑以下因素：
技术经济性：考虑武威市经济技术条件，以较少投资最大限度保障电厂生产用水水量和水质。
工艺先进性：技术先进可靠处理效果好、高效节能运行稳定、耐冲击负荷能力强、运行费用低。
布置合理性：水处理构筑物与附属物布置合理节省用地，管理方便，并留有发展的可能。
主要技术措施如下：
1.污水处理厂出水处设置调节水池平衡水量波动，建设大型中水升压站，通过管道将中水输送至电厂
2.在电厂中水再生处理系统出水处设置清水池，建设工业水升压站，将合格的工业中水输送至电厂各工业用水系统中，供电厂循环水系统补充与工业水设备冷却。
工艺选择：依照设计原则以及工业冷却水水质控制指标，选择以下的处理工艺流程：
加混凝剂
↓
原水（尾水） → 曝气生物滤池 → 列管式混合器 → 翼片隔板絮凝池 → 接触絮凝沉淀池→出水
曝气生物滤池是将接触氧化工艺和悬浮物过滤工艺结合在一起的污水处理工艺，用于去除污水中的有机物，通过硝化和反硝化去除氨氮，在生物滤池的滤料上发生有机物的代谢过程，将生物转化过程产生的剩余污泥和进水带入的悬浮物进一步截流在滤池内进行生物过滤。
电厂1850m3/h供水量相当于中水处理水量45000m3/d。采用一座曝气生物滤池对称布置分成8格，滤速6m/h，每格滤池的尺寸为7.00×6.00×8.60m，滤料采用陶粒滤料，其厚度为4.0m，承托层厚度为400mm，每格滤池采用4根反冲洗排水槽，其中心距为1.75m。配水、配气系统采用长柄滤头，冲洗时空气从滤柄上部的气孔进入，水则在滤柄下部的缝隙和底部进入。反冲洗过程采用气、水反冲洗。气水比为3 ：1。
絮凝沉淀池：拟建2组絮凝沉淀池，每组絮凝沉淀池处理水量为22500m3/d。絮凝沉淀池尺寸为21.60m×9.00m×5.60m。絮凝沉淀池功能简述：
混合：采用一个DN600列管式混合器安装于絮凝沉淀池进水管上，混合时间3s，水头损失0.5m，混凝剂投加于列管式混合器前端加药口处。
絮凝：采用翼片隔板絮凝设备。絮凝池水力分级为3级：一级设计流速0.12m/s，二级设计流速0.09m/s，三级设计流速0.06m/s。絮凝池分为15格，絮凝时间8分钟；絮凝池及配水区尺寸9.10m×9.00m×5.60m。絮凝池及配水区排泥采用重力斗式排泥,采用DN200排泥管，每根排泥管管端设手动蝶阀、电动蝶阀各一个，快开排泥。
沉淀：采用接触絮凝沉淀设备，安装倾角60度，上升流速2.5mm/s，沉淀池尺寸为12.50m×9.00m×5.60m。采用5根钢制穿孔集水槽集水，以保证出水均匀, 再汇集到总出水渠中。
沉淀池排泥采用重力斗式排泥DN200排泥管，管端设手动蝶阀、电动蝶阀各一个，快开排泥。
经絮凝沉淀池处理后出水浊度稳定在1NTU左右。
中水再生处理系统技术特点：
出水水质好：“湍流凝聚接触絮凝沉淀水处理技术”利用湍流涡旋控制原理和边界层理论，混合效率高，药剂利用充分。絮凝形成的矾花粒度好、密度大。沉淀既利用了浅池沉淀原理，又增加和强化了接触絮凝及过滤网捕作用，小颗粒泄漏少，絮凝沉淀池沉后出水浊度稳定在1NTU左右。
处理效率高：由于混合、絮凝、沉淀部分都采用了高效处理设备，整体技术与传统工艺技术相比混合高效、充分，絮凝时间短（仅为8分钟）等特点。沉淀池上升流速大大提高，达到2.5mm/s，缩短了水在处理构筑物中停留时间，处理效率高，节省占地，大大降低絮凝沉淀池的土建投资，较其它常规水处理工艺节省占地近40～50％,同时节省基建投资40%以上。
抗冲击负荷能力强：由于混合充分、絮凝效果好及絮凝池、沉淀池利用接触絮凝过滤网捕作用，因此抗冲击负荷能力强。当水量、水质变化时接触絮凝沉淀设备加强了接触絮凝及过滤网捕作用，使沉淀池上升流速达到2.5mm/s，沉淀设备斜板区以及整流段絮体粒子动态悬浮区充分发挥作用，去除水中粒子。且此项工艺设备对处理低温低浊水、高浊水、微污染水来说都是非常有效。
制水成本低：由于采用先进的混合、絮凝、沉淀设备，比常规工艺节省投药量；主体设备使用年限长；本工艺操作简单，降低运行管理费；设备整体水头损失小，降低了水泵的经常运行费用。
运行方便操作简单：工艺设备运行不需复杂的启动调试，工艺设备安装完毕后，投药正常1小时即可得到理想出水水质。无机械设备，操作管理更简单、方便。
施工简便：絮凝沉淀池采用矩形池体更便于施工，
总之，此项水处理技术具有占地小、效率高，出水水质好、投资省、成本低、经济效益显著。
达到工业冷却水水质控制指标中水进入化学水处理车间后继续采用一级除盐+混床系统处理系统才能作为电厂锅炉补给水。
因此，城市中水作为电厂供水水源技术上可行的。只是电厂取得的供水协议上应该明确：正常条件下污水处理厂保证电厂1850m3/h中水供水量，在分组检修条件下至少保证电厂1390m3/h供水；在最不利情况下（全厂断水）时间限制的具体措施和相关责任.
5. 备用水源（应急水源）
借鉴国内在建电厂目前使用城市中水经验，城市中水作为电厂水源时应该考虑其他应急水源的相关措施。本项目采用水库水源与自来水备用水源方案
水库备用水源：1958-1974年武威市先后建成13座水库，其中3座中型水库10座小型水库，3座中型水库中南营水库最为合适。
南营水库位于武威市城东18 km金塔河干流出山口处，是一座防洪、灌溉为主，兼顾发电功能中型水库。金塔河发源于祁连山天祝藏族自治县冷龙岭北麓，分左、右两条干流，左干流主要有大水河、细水河、白水河，右干流主要有南岔河和冰沟河，干流长45公里，流域面积852平方公里，其中大水河约占60%，冰沟河占40%。平均海拔高程3010米，水库坝址河道高程1897米。水库于1958年开始建设1970年开始蓄水，1977年竣工运行，1989年、2002年水库进行加固除险改造。南营水库部分特性如下：
总库容 2000万立方米，对应水位1941.5米；
调洪库容1205万立方米，对应水位1938.0米；
兴利库容1080万立方米，对应水位1938.0米；
死库容652万立方米 水库死水位：1919.9 已淤积量406万立方米
水库设计标准为100年一遇洪水，1000年一遇洪水校核；
多年年平均流量4.95 m3/秒，多年平均来水量：14267万m3
集雨面积： 852 km2 多年平均降水量：306 mm
主坝坝顶高程：1943 m
设计洪水位(P=1%)：1433.3 m 校核洪水位(P=1%0)：1941.5 m
南营水库年径流量受自然地理条件和气候因素影响年际变化大，年内分配极不平衡。6-9月径流量占年径流量的73%为全年主汛期。最小径流量0.7979亿立方米，1991年最底年份最低月平均来水0.49万立方米。可以防御百年一遇洪水灾害，设计农业灌溉面积13.85万亩，发电装机2×1000KW年发电量640万度兼有部分水面养殖与绿化等。
南营水库距电厂18-20公里，兴利库容1080万立方米大部分作为灌溉使用。电厂全年补给水量约780万立方米。根据水资源特征与用水要求相适应原则，结合供水水源现有条件，考虑城市中水的可靠性，可以采用水库兴利库容中一定的库容量为备用水源，通过水利管理处调节部分灌溉用水来满足电厂用水。
城市自来水备用水源：自来水厂设计日供水总规模10×104m3/d，现水厂日最大供水量仅4.6×104m3/d，一些单位和企业自备水源供水能力(含单位绿化用水0.45万吨)为2.5×104m3/d，城市共计日供水能力为7.1×104m3/d，尚有日供水5.4×104m3/d能力，
至2010年城市日供水能力总计为15.74×104m3/d，其中市自来水厂10×104m3/d，城东工业区水厂2.74×104m3/d、企业自备井3×104m3/d。实际日最大耗水量为10.7×104m3/d，自来水厂日供水剩余4.3×104m3/d能力。截止2004年底，武威市城区供热锅炉310台，容量总计为1240吨，锅炉供暖天数为150天，日最大耗水量7395吨，每年耗水量110万吨。武威热电联产项目投产后绝大多数将被拆除，其耗水量可以作为电厂供水补充水量。
自来水厂到电厂厂址的补给水管长度5.0（公里）比水库补给水管短13公里，补给水系统运行维护比水库方便，管道漏损少，征地少.可见自来水备用水源系统的投资费用最少、工程量最少、建设周期最短，经济技术上是可行的。因此，城市自来水作为电厂备用水源是可行的。
6结论与建议
根据电厂建设规模、结合武威市现有供水现状与当前火力发电厂工程建设的产业政策，本工程拟用武威市中水作为主要供水水源在技术上是可以实现的。应急水源选择：关注自来水新的供水政策及电厂建设同步扩建水厂供水管网可行性。建议《水资源论证报告》专题研究南营水库取水调度方案，满足电厂用水量并报水利主管部门批准实施。
中水作为电厂主要供水水源水量大、需求连续、系统运行稳定。不仅节约水资源同时减少环境污染，符合国家积极推广循环经济，建立节约型社会的理念。
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