市政中水在城市热网补水中的应用探讨

市政中水在城市热网补水中的应用探讨

朱鸿斌，李军

华电新疆发电有限公司昌吉分公司，新疆昌吉市 831100

摘要:华电新疆发电有限公司昌吉分公司（以下简称：昌吉分公司）通过对城市热网二级管网补水系统进行改造，实现一级管网向二级管网补水。电厂水处理车间对市政中水深度处理集中对热网补水，解决了热网补水量大水费高，换热站换热器结垢严重，运行维护费用高等问题，每年可节约生产成本近600万，助力企业提质增效。充分利用市政中水，提高了水资源的利用率，响应了国家节能节水的环保政策。本文对市政中水在城市热网补水中的应用进行探讨。 

关键词：中水；MBR；反渗透；热网

我国的淡水资源相对匮乏，人均淡水资源占有量仅为世界人均占有量的 1/4，特别是北方地区缺水更加严重。国家提倡建设节约型社会，并制定了节能降耗的相关政策。中水利用对我国的环境保护、水资源保护、水污染防治、经济可持续发展能起到重要作用。市政中水用于补充热网，提高了水资源的利用，也降低了供热企业的生产成本。

1、实施背景

1.1地理环境因素的影响

昌吉市位于天山北麓、亚欧大陆腹地、准噶尔盆地南缘，东邻乌鲁木齐市，西毗呼图壁县，南与新疆巴音郭楞蒙古自治州和静县相接，北与新疆塔城地区和布克赛尔县、阿勒泰地区福海县接壤。昌吉市属中温带区，为典型的大陆性干旱气候，具有冬季寒冷、夏季炎热、昼夜温差大的特点。由于地形条件的影响，由南向北气候差异较大，南部夏季降水较多；北部沙漠性气候特征显著。

1.2国家及地方环境保护政策的需要

习近平在十九大报告中指出，坚持人与自然和谐共生。必须树立和践行绿水青山就是金山银山的理念，坚持节约资源和保护环境的基本国策。《昌吉市打赢蓝天、碧水保卫战三年行动计划（2018-2020年）》的实施，要求各乡镇人民政府、街道办事处，市直各有关部门认真组织实施，通过三年的努力，全面加强生态环境保护，打赢蓝天、碧水保卫战，建设美丽昌吉。相继关停昌吉市中小燃煤供热锅炉。面对水资源匮乏，自治州上下同心，打响马拉松式节水之战。昌吉州党委、政府高度重视，认真贯彻落实习近平总书记“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”新时期水利工作方针，实施建设县域节水型社会。

1.3生产成本上升对企业发展的制约

昌吉分公司践行“节水型企业”社会职责，将运行的3台深井泵封堵1台、封停2台。生产用水全部由昌吉市第二污水处理厂处理后达到国家污水综合排放一级A标准的市政中水代替。事故备用水源为自昌吉市第二水源厂的主供水管道供水。目前，昌吉分公司供热面积已达1700余万平方米，每年热网补水需原水约75万吨。昌吉市自来水计划水量单价5.45元/吨，按照昌吉分公司水资源论证报告批复文件，黄河水利委员会及水利厅批复全年地表水用量62万吨，超出部分按照梯级水价，最高可达到27.25元/吨。由此，给企业带来了很大的经营压力。

2、供热现状

2.1供热系统简介

昌吉分公司总装机容量660MW，承担着昌吉市267个小区12万余户居民供热任务，截止2020年4月，供热面积已达1735.59万平方米，换热站150座（直供140座，趸售10座），占昌吉市集中供热面积的53.04%。采用水一水换热间接连接供热方式。电厂高温热水经一级管网送至换热站 ，与二级管网回水换热后回到电厂，二级管网回水升温后为用户供热。一级管网补水由电厂化学水处理集中补充，二级管网由各换热站补水系统补充。补水系统设置软化水装置、补水箱 、补水泵，水源来自市政自来水。

2.2供热系统问题分析

随着供热面积增大，供热成本也大幅度增加。其主要原因有以下几点：

一是，热网补水量增大。昌吉市集中供热已有数年，一些老旧小区供热管道埋地下多年腐蚀严重，存在隐秘的漏点。一些热用户存在偷用热网内水的情况，如用于冲洗马桶，也有一些洗车行用热网内的水洗车等。甚至还存在偷接管网情况。造成二级管网回水压力低，需大量补水提高压力。

二是，工人劳务费用增大。换热站补水用软化装置为钠离子交换器，再生剂为氯化钠。换热站较多，软化水装置也多。补水量增大，软化装置再生也较频繁，且再生操作都需要由人去执行。需要招聘更多的劳务人员，增大了劳务费用的支出。

三是，检修费用增加。外聘的劳务人员文化程度一般都较低，工作责任心也不够强。不能及时对失效的软化装置再生处理或再生操作不彻底，将未经处理的自来水或再生液直接补入二级管网。同时，部分软化装置使用时间较长，维护保养不当造成损坏已无法投入运行。由于水处理效果不理想，换热器二级侧换热面上易出现结垢情况，影响了换热器的换热效率，每两年需对所有板式换热器进行拆解除垢一遍。检修费时费力，且检修费用也较高。

3、利用中水的可行性

3.1市政中水的水质

昌吉分公司化学水处理使用水源为昌吉市第二污水处理厂处理后达到国家污水综合排放一级A标准的市政中水。根据《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002 的规定，一级 A 标准的中水水质如下：

表 1 一级 A 标准中水污染物浓度限值（日均值）单位 mg/L

3.2热网补水水质要求

供热管网系统的补水水质应符合《城镇供热管网设计规范》的规定，水质要求如下：

表 2 热网水质要求

市政中水水质显然不满足热网补水要求，需要进一步深度处理。昌吉分公司将市政中水通个预处理、MBR生化处理、反渗透脱盐处理，反渗透产水作为热网补水。自来水、市政中水深度处理后水质与热网补水标准对比如下：

表 3 热网补水水质指标控制对比

从表中可以看出，用自来水做水源，反渗透产水水质非常好。用市政中水做水源，反渗透产水虽然比自来水做水源时反渗透产水水质差，但水质完全满足CJJ—2002《城市热力网设计规范》规定的热水热力网补水水质标准，因此，确定用市政中水补充热网一、二次网完全满足水质技术要求。

3.3中水处理工艺流程

污水处理厂处理后达到国家污水综合排放一级A标准的市政中水经管网进入我公司中水调节水池，再由中水提升泵加压输送至自清洁过滤器，除去大颗粒杂质及毛发。自清洁过滤器出水经生水加热器加热后进入生化池。中水在生化池中经过生化处理，由潜水轴流泵输送至MBR膜池，通过膜池出水泵抽吸，产水输入工业水池。工业水再经过反渗透供水泵、保安过滤器、高压泵、反渗透装置脱盐处理，产水输入淡水池做深度除盐和热网补水用。

4、解决方案

对化学水处理设备处理中水的能力进行评估，具备同时对热网一级管网和二级管网补水。我们对各换热站二级管网补水系统进行了改造，一种改造是在一级管网回水侧管路与补水箱之间增加一管路，在管路上安装过滤器、减压阀、手动闸阀、电动阀，手动阀常开，电动阀开关与补水箱液位关联，实现自动开关操作。另一种改造是在一级管网回水侧管路与二级管网回水侧管路之间加装一根连通管，在管道上安装过滤器、减压阀、手动闸阀、电动阀，手动阀常开，电动阀开关与二级管网回水侧压力关联，实现自动开关操作。通过此两种改造后，实现了一级管网直接向二级管网补水，原有的自来水软化装置都可以做为事故备用，省去了软化装置频繁再生和维护保养工作。换热站各运行参数可远程监控，人员只需定期巡查即可。

5、经济性分析

5.1经济效益分析

1、以2020年-2021年供暖期为例，整个供暖期热网补水量为56万吨，折合成原水量为75万吨。若采用自来水，单价5.45元/吨，水费为479.6万元；采用中水，单价0.55元/吨，水费为41.25万元。采用中水补水后整个供暖期可节约水费438.35万元。

2、若城市换热站采用软化器处理的自来水补水，软化器自用水率为10%，整个供热期自用水量为5.6万吨，城市排污费为2元/吨，排污费用11.2万元，采用中水补水后，反渗透浓水全部回收供脱硫使用，基本实现零排放，降低外排水环保指标超标风险，保护环境，提升公司环保形象和社会影响力，减少外排水量，降低废水零排放压力。利用现有设施积极实施废水回用，符合国家环保政策要求。

3、城市换热站二级管网通过一级管网补水后，各换热站水处理设备全部退出运行，可以减少劳务人员6人，每年可减少人工费用40万元。

4、换热站补水采用一级管网补二级管网方式后，换热器结垢情况得以改善。改造前每两年需对所有换热器换热片清洗一次，工作量较大，140座直供换热站，每个换热站平均3台换热器，共420台。清洗1台换热器费用约5000元，检修期间对所有换热器清洗一遍需210万元，改造后，调整补水方式，换热器基本不结垢，无需清洗，平均每年节省检修费用105万元。

5.2社会效益

调整城市热网补水结构采用中水补水，目前在新疆区域为首例，这种补水方式得到了市、州、自治区水利部门的肯定；充分利用城市中水，不仅为企业创造了经济效益，而且也符合节能降耗，节约资源的国家政策，为城市持续发展作出贡献。

6、结论

市政中水通过预处理、MBR生化处理、反渗透脱盐处理后，水质指标满足城市供热管网补水标准。采用深度处理的市政中水通过一级管网向二级管网集中补水，解决了换热站换热器二级侧换热面上结垢的问题，减少换热站运行维护人员数量 ，运行维护费用降低，助力企业提质增效。同时充分利用城市中水，提高了水资源的利用率，响应了国家节能节水的环保政策。

参考文献：

[1] 温旺,周建东,董学斌.中水作为热网补水的应用[J].煤气与热力,2008,28（8）：A18-A20.

[2] 高智亮,樊志亮,杨永峰.一级热网回水为二级热网补水的应用与效果[J].煤气与热力,

2018,38（4）：A11-A12.

[3] 陈卓.中水作为长输供热管网补水的可行性[C] .2021供热工程建设与高效运行研讨会论文集,2021:A276-A280.