谈论HEROTM在处理空冷联合循环电厂中高含硅量污水的应用

　　Central el Bajio是一座600MW的联合循环电厂，位于墨西哥中部San Luis de La Paz 城的附近。InterGen 电力公司和AEPResources 联合拥有此企业，并于2002年初投入商业运行。大约495MW的电力供给墨西哥的国家公用事业。CFE在电力采购协议中，建立一个建造-拥有-运行的合同。余下的105MW的电力，供给第三方的工业用户。
　　此企业有三台双燃料的燃气轮机发电机组（CTGs），三台三压式余热锅炉（HRSGs）和一台再热蒸汽透平发电机组（STG）。从低压透平排出的蒸汽进入空气冷却的凝汽器凝结，然后回到HRSGs.在这工程项目中，最突出和有发展前途的项目可能就是水源的获得和需要如何处理使其能满足电厂不同工序的要求。
　　San Luis de La Paz城是一个约有50，000人口的城市，位于墨西哥的一个干燥区域。该地区缺水而且水是主要供民用和农业。该城市的水源是井水。但市政府的官员（CNA），负责墨西哥水的供应，他规定，不允许在该地区抽取地下水作为工业用途。因此，就需考虑其它的供应来源。在电力采购协议中允许使用50%的城市污水作为电厂的补给水。经研究确定认为，包括冬天燃油时，水需要量最大的情况，这些水量是足够了。于是决定建造一座污水二级处理厂来处理多达125m3/小时处理过的污水（Gray water）给Bajio 电厂。
　　通常，电厂所使用的处理污水，是依靠较大城市或乡镇处理过的城市废水，这有足够的质量数据可以得到。但Bajio工程必需在建电厂的同时，平行地建造污水处理厂（STP）。这样就有一个紧跟的日程，才能满足电厂建造，调试和起动时，对处理水的需要。
　　原废水的有限数据，被用来汇编和分析，以建立设计的特点。另外还进行一些取样，来论证和补充重要的参数。这些初始的数据被用来开发污水设计的分析并包含在规范中，并用来设计和建造污水处理厂（STP），制定采购一交钥匙的合同。另外，业主在STP设计和建造时对原污水进行了12个月的取样和分析。仅有的小时流量数据被分析以保证有足够的流量来供给电厂。原污水特性的设计进展，需要每个参数都是在施加流量负荷时的值。在12个月的取样过程中，流量数据被补充用来证实开始时的设计基础。
　　San Luis de La Paz城原有一个污水系统，但该城尚未得到联邦的资金来建造它自己的STP。污水是收集在污水系统，并在地区周围的四个点（利用土地的实际情况）排放。另外，一条污水管线在城市郊外建造出去，该处可建造今后的STP。
　　 污水处理系统
　　工程评估了二种选择：一是将STP建造在城市里，另一种是将它建在电厂内。若将处理厂放在水源处（城市内），这样就要将处理污水通过大约12 .6Km长管道，用泵送到电厂，而不是将原污水通过这长管道送到电厂。若采用后者，则泄漏和溢流原污水的危险性就比用泵送处理污水要大得多。一项有效的STP设计，与是否能够在短期内满足由于烧油要求而增加补给水有关。生化处理的系统不可能在如此短时间内搞成的。因此，计划将STP保持在稳定的，接近设计容量125m3/小时运行，而多余的水给地区提供作不同的用途。将STP设置在城市边界内，有利于输送多余的处理污水给城市。因此，业主就决定将STP设置在城市内（即建在土地蓝图内，有利于今后城市的STP）。
　　在此工程设计和建设期间，发生了三个对STP的设计有影响的问题。第一个是发现了一个新的进入城市污水的废水流来自地方的屠宰场。从有关的拦截器（排放点）取样，发现污水样品的BOD值，通常在1000~2000mg/l。这就引起从4个取得的混合原污水的值达到700~900mg/l。这样，STP就得按平均BOD 400mg/l，短期最高值为800mg/l设计。显然，这是个问题。与地方污水管理当局联系，他们和屠宰场联系，减少流至Bajio电厂的STP的废水分配，其方法是改线，将它的废水排放点，从现有的拦截器排放点改至供应STP支管的下游。
　　第二个问题关系到STP的流量控制。在与城市执行原先合同时，地方废水管理当局是将现有四个排放拦截器关闭的，这样所有从San Luis de La Paz来的污水流，全部从STP流出。STP平衡池的水力设计是能够接受125m3/小时的原污水。多余的原污水是排至一个新的排放点。城市当局负责建造一个新的多余污水的排放管道和排放建筑。但在STP的建造中，城市当局告诉业主，他由于缺乏资金，不能完成这新设备。但他答应，在原有四个排放管上，新安装调节滑动门，以保证有足够的水流进入平衡池，达到平衡流量125m3/小时。这样，STP的控制就从过去不用运行人员关注，变为需要运行人员密切关注，并要与当地污水管理当局联系的方式。
　　最后一个主要问题是在建造中，由于城市当局无力建造新的多余污水的管道和排放建筑引起的。如前所说，多余的电厂不需要的处理污水，是给城市作为它自己的用途。为此目的，STP工程建造了一个600 m3处理污水存储箱。其目的是让城市在它需要时，从箱中取处理污水。任何多余的处理污水，将从箱溢流至新管道和多余的原污水混合。由于建设此管道已被取消，市区便在临近STP处建一个大的处理污水池以收集多余的处理污水。城市当局和当地农民商量一个安排，从水池送水到地方的灌溉系统以防止水池的溢流。
　　此STP已运行超过了一年。此系统包含有二个污水处理系列（2 x 50%）。STP的总容量是基于燃气轮机在燃油时水的需要量。然而STP在一个系列运行的条件下，STP能足够地在电厂燃气轮机燃用天然气时，为电厂的正常运行，供应处理污水。
　　有一个平衡/收集池从城市污水系统收集原污水。原污水通过提升站从收集池送到STP.污水处理系统装有蓖子筛，细筛和除油脂，除砂系统，以及带有曝气箱，二级澄清器和沉渣再循环的曝气活化沉渣系统。生化处理系统包含有硝化和脱硝步骤以除去氨（总氮）。多余的沉渣经消化，脱水然后排出至地面。处理污水经氯化处理，然后通过处理污水泵站，排至电厂范围内的处理污水井。
　　 水处理系统
　　起初，考虑采用一个带有自动反洗（使用空气-水的混合物）的微滤（MF）系统作为处理污水的前处理以代替原来的软化/澄清和过滤方法。MF不能除去硬度，硅和其它溶解物质，但能显著降低SDI值和细菌，不然烛状过滤器会被堵塞，RO膜会被污染。但后来通过进一步考虑还是决定将选用MF的方案取消了。这是由于处理污水的水质变化较大，而且由于时间太紧，没有时间去进行MF的试验台试验，因为当时尚没有处理污水。
　　最后，高效反渗透系统（HERO）被选用来代替带有澄清软化和除硅的常规反渗透RO系统。这是根据如下几点判定来确定的：
　　为了保证常规RO工艺的正常运行，在预处理系统中除去硅，钡和剩余的TOC是必需的。
　　用氢氧化镁沉淀吸附法除去硅，即使是常规的水源，也是难以控制的。要除去处理污水中的硅，由于它含有TOC，就更难，因为TOC会影响沉渣的沉降特性和沉淀过程。以前水处理厂的运行，缺少对于高含硅量的处理污水软化所需要高除硅率的数据。
　　常规的软化和除硅会产生大量的沉渣，在排走和运输这些沉渣时，需要较多人力。
　　常规的软化工艺不能完全自动化，需要较多运行人员的关注，特别是间断运行时，更需这样。
　　以前HERO系统没有用来处理过处理污水，但它的运行实例说明它在处理高TOC浓度的水，也就是对常规RO系统会产生严重污染的水，以及那种水质变化较大的水，具有很高的容忍度和成功的运行经验。HERO工艺特别适宜用于处理高含硅量的水。
　　RO的高pH运行，这也就是HERO的运行模式，能将硅和有机物保持为溶解状态，这样，膜的清洗频率就预计比较低。进入HERO的水中残余硬度，必需在上游，用弱酸离子交换器（WAC）中除去，以防止硬度在膜上沉淀。
　　 电厂补给水处理系统的描述
　　从STP出来的处理污水用泵送至电厂中的处理污水池。池的液位由供水管道上的控制阀来保持。处理污水在反应式澄清器（1）中处理，澄清器中加入碱，凝聚剂（FeCL3）和助凝剂。澄清的出水进一步通过重力式过滤器（3）和压力式过滤器（2）过滤。过滤水储存在一箱内。箱液位用调节处理污水去澄清器的水流量来维持。化学药品的剂量同步于进入澄清器的流量。次氯酸钠的剂量是同时加入到处理污水池以及压力过滤器的进水中。澄清器进出水的浊度和pH值有表计监控。假如需要的话，二氧化碳可用来调节澄清器出水的pH值。亚硫酸盐是加入到弱酸离子交换器（WAC）设备（2）给水中进行脱氯。在WAC出水送至脱碳器（1）之前，能加入HCL来调节其pH值。WAC进出水的硬度和pH值用仪表检控。RO设备（2）给水的pH值用加入碱来调节。RO给水和渗透液的导电率和硅含量用仪表监控，离子交换混床（2）的出水也用仪表监控。WAC和混床的再生废液进行中和并与RO的浓水合在一起。RO浓水在与除盐设备再生废液混合之前，要先中和，然后通过层状分离器除去沉淀的硅。
　　除盐水用来补给蒸汽系统，控制燃气轮机（CTs）的NOX，以及清洗燃气轮机（CTs）。过滤水储存在过滤水存储箱中，也用来根据服务用水系统，防火用水系统以及生活用水（非饮用）的需要，来提供水。
　　 电厂废水排放方案的选择
　　电厂会产生如下所说的专门的废水流，而需要将其排出设备外。评估了如下的废水排放方案：
　　储存 / 蒸发池：在缺水地区，蒸发池是不可接受的。要得到这个地方也受到限制。
　　注入井：废水的质量要考虑对环境的影响。要得到环境部门的许可过程，可能是最长的（假如需要进行水利-地质研究的话）。
　　带有小蒸发池或结晶器的盐水浓缩器：会有高的运行和维护费用，并需要有经培训的运行人员。
　　排回至STP：此方案需要将高TDS的废水从电厂返回到污水处理厂，此厂位于城市单独分开的管道。为了防止建立起一个浓水的回路，电厂的废水是排至城市里污水处理厂的入水侧，并与多余的处理污水混合。可使用补给水供水管道所使用的同一管沟，以减少此方案的费用。预计的电厂废水和处理污水混合后的质量被评估以保证适合用于市区的用途。此返回到STP的方案被选用，这是因为它的费用低而且较易被批准。
　 　STP的运行
　　STP的合同商同意处理水能保证符合表1的质量。总结STP的运行数据，列于表2和表3。在将钥匙交给业主之前，合同商进行了和通过了一个七天的性能试验，表明此处理厂达到了所保证的水质量。