污水深度處理在古交電廠的應(yīng)用

王文忠

水是人類及各種生物賴以生存的基本物質(zhì)，是萬物之本。我國(guó)水資源十分貧乏，而且空間分布很不均衡，山西省缺水情況尤為突出，已嚴(yán)重制約了工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，并影響了人民的正常生活。另一方面，隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大和人民生活水平的不斷提高，大量市政污水外排，既污染了環(huán)境，又浪費(fèi)了資源。城市污水作為新開發(fā)的第二種水源具有水量大而穩(wěn)定的特點(diǎn)，是一種比較可靠的水資源，古交污水經(jīng)深度處理后回供于電廠作為電廠輔機(jī)循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水具有深遠(yuǎn)的意義。

古交電廠如采用傳統(tǒng)的水冷卻方式，僅一期工程2×300 MW機(jī)組耗水量就達(dá)4萬t/日，采用空冷節(jié)水、中水復(fù)用工程后，用水量?jī)H相當(dāng)于傳統(tǒng)火電廠用水量的1/4，節(jié)水率在70%以上，符合國(guó)家循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求。

古交給排水公司凈化水廠是中水復(fù)用工程的重要組成部分，是古交電廠的配套工程，主要承擔(dān)污水深度處理并向古交電廠輸送輔機(jī)循環(huán)冷卻水任務(wù)。其核心處理系統(tǒng)—凈化水廠深度處理車間的進(jìn)水水源為古交污水處理廠二級(jí)出水，出水水質(zhì)達(dá)到電廠循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水標(biāo)準(zhǔn)。處理水量：規(guī)劃531 t/h，一期177 t/h。采用的工藝主要是石灰凝聚澄清過濾處理工藝。

1 石灰處理法原理

石灰處理法是利用化學(xué)沉淀原理去除水中硬度的方法，工藝歷史很長(zhǎng)。水中碳酸鹽硬度可以用石灰去除。

化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

1)石灰處理法去除碳酸鹽硬度：

2)石灰處理法對(duì)鐵、硅化合物的去除：

3)石灰處理法去除氮、磷原理。

石灰反應(yīng)去除磷：

磷吸附在碳酸鈣粒子的表面上一起沉淀。

石灰處理加藥后澄清池出水pH值一般在10～10.5左右，使水中的氮主要呈游離氨形態(tài)逸出，通過強(qiáng)制曝氣去除。

具體措施是在澄清池出水清水池反應(yīng)溝內(nèi)設(shè)置曝氣管道進(jìn)行曝氣，氣源使用螺桿空壓機(jī)減壓后的壓縮空氣。

2 主要工藝流程

主要工藝流程如下：

二級(jí)污水首先進(jìn)入空氣分離器進(jìn)行曝氣，然后進(jìn)入機(jī)械加速澄清池。石灰乳及聚合鐵分別投加到澄清池第一反應(yīng)室內(nèi)，經(jīng)混合、反應(yīng)并澄清的清水流入澄清水池。澄清水池設(shè)計(jì)為迷宮式，在該池入口處加入硫酸及次氯酸鈉，降低澄清水的pH值，防止碳酸鈣在纖維過濾器中沉淀，并進(jìn)行殺菌滅藻，防止微生物滋生。加酸加NaClO后的澄清水經(jīng)澄清水泵進(jìn)入過濾器，過濾器出水進(jìn)入清水池，使用清水泵送至古交電廠循環(huán)水蓄水池供循環(huán)水系統(tǒng)使用。過濾器的反洗水排至回收水池，用回收水泵打至澄清器入口母管。澄清器排泥至泥漿池，通過泥漿泵送濃縮池濃縮后，使用脫水機(jī)進(jìn)行脫水處理。

3 深度處理系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)

深度處理系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)為中心污水處理廠二級(jí)出水。主要指標(biāo)如下：

BOD5≤20 mg/L

COD≤60 mg/L

SS≤20 mg/L

NH3－N≤15 mg/L

T －P≤0.5 mg/L

4 經(jīng)過深度處理后，出水水質(zhì)

經(jīng)過深度處理后，出水水質(zhì)達(dá)到電廠冷卻水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)：

SS＜10 mg/L

COD＜30 mg/L

C(NH3)＜5 mg/L

C(O2)＞2 mg/L

pH：7.0 ～8.0

Cl－＜300 mg/L

碳酸鹽硬度＜80 mg/L(以CaCO3計(jì))

溶解性總固體＜1 222 mg/L

5 設(shè)備布置

凈化水廠深度處理車間設(shè)有化學(xué)試驗(yàn)室、電氣設(shè)備間、控制設(shè)備間、過濾設(shè)備間、水泵間、石灰筒倉間、次氯酸鈉加藥間、硫酸和聚合鐵加藥間、脫水機(jī)間。室外設(shè)有機(jī)械加速澄清器、濃縮池和壓縮空氣儲(chǔ)罐。

6 工藝系統(tǒng)介紹

1)污水凝聚澄清過濾系統(tǒng)。

機(jī)械加速澄清池設(shè)置1臺(tái)，出力為200～300 t/h。澄清池的底部泥漿根據(jù)水質(zhì)及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)定時(shí)自動(dòng)排放，排放時(shí)間定值可調(diào)。排泥閥關(guān)閉前先開啟沖洗水閥門沖洗泥漿管，以避免泥漿在管道中沉積。

纖維過濾器設(shè)置2臺(tái)，單臺(tái)出力180 t/h。1臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用。過濾器根據(jù)壓差及累計(jì)制水量自動(dòng)反洗，當(dāng)壓差或累計(jì)制水量達(dá)到設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉進(jìn)出水門，打開反沖洗進(jìn)出水閥及進(jìn)空氣閥等，進(jìn)入反洗程序。反洗持續(xù)時(shí)間約10～20 min，具體反洗時(shí)間可根據(jù)實(shí)際情況予以調(diào)整。反洗排水排入回收水池。

為了監(jiān)視澄清池出水水質(zhì)，在其澄清水泵出水管上設(shè)置了在線pH監(jiān)測(cè)儀，在每臺(tái)過濾器進(jìn)口管上設(shè)置了流量表。澄清池出水經(jīng)石灰處理后pH值較高，在澄清水池入口處加硫酸中和。加酸量根據(jù)pH值及過濾器入口流量自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。同時(shí)，在澄清水池入口處加次氯酸鈉殺菌，加藥量根據(jù)機(jī)械加速澄清池的入口流量自動(dòng)調(diào)整。聚合鐵加藥量根據(jù)機(jī)械加速澄清池的入口流量自動(dòng)調(diào)整。

清水泵、澄清水泵、過濾器反洗水泵均和對(duì)應(yīng)的水池液位連鎖，當(dāng)?shù)鸵何粫r(shí)報(bào)警、低低液位停泵。

2)加藥系統(tǒng)。

各加藥裝置的加藥泵和其對(duì)應(yīng)的藥品貯存罐液位連鎖，當(dāng)液位低時(shí)報(bào)警停泵。每種計(jì)量泵均設(shè)置2臺(tái)，1用1備。

石灰加藥系統(tǒng)采用干粉計(jì)量系統(tǒng)。在石灰筒倉設(shè)有高、中、低料位開關(guān)(阻旋式)，當(dāng)出現(xiàn)超高或超低時(shí)，出現(xiàn)報(bào)警。當(dāng)超低時(shí)，停止星形給料機(jī)、螺旋輸送器、振打電機(jī)、攪拌器、石灰乳泵的運(yùn)行，并出現(xiàn)嚴(yán)重報(bào)警。石灰乳泵設(shè)置2臺(tái)，1用1備，當(dāng)輔助箱液位開關(guān)出現(xiàn)動(dòng)作時(shí)停止泵的運(yùn)行并報(bào)警。

3)壓縮空氣系統(tǒng)。

壓縮空氣系統(tǒng)包括過濾器反洗用空氣系統(tǒng)和儀用壓縮空氣系統(tǒng)。

羅茨風(fēng)機(jī)設(shè)置2臺(tái)，1用1備，程序控制啟動(dòng)、停運(yùn)，當(dāng)一臺(tái)出現(xiàn)故障時(shí)報(bào)警，另一臺(tái)自動(dòng)投運(yùn)。

儀用壓縮空氣系統(tǒng)包括空壓機(jī)、干燥器、緩沖罐和儲(chǔ)氣罐。空壓機(jī)本身配有控制箱，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，可根據(jù)儲(chǔ)氣罐壓力高低自動(dòng)啟停;干燥器帶有控制柜，可以輸出故障和運(yùn)行狀況;空壓機(jī)為2臺(tái)，1用1備，也可以實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)同時(shí)啟動(dòng)。

4)污泥濃縮脫水系統(tǒng)。

污泥濃縮脫水系統(tǒng)包括泥漿池、泥漿輸送泵、泥漿濃縮池、泥漿泵、脫水機(jī)、螺桿輸送機(jī)和助凝劑加藥裝置。

泥漿池上設(shè)置超聲波液位計(jì)，泥漿輸送泵和泥漿池液位計(jì)連鎖，高液位啟泵，低液位停泵，泥漿泵設(shè)置2臺(tái)，1用1備。

污泥濃縮池上設(shè)置料位開關(guān)2套，當(dāng)料位低時(shí)停止電機(jī)運(yùn)行，當(dāng)料位高時(shí)出現(xiàn)報(bào)警，提示操作人員進(jìn)行操作，并停運(yùn)泥漿輸送泵。泥漿泵設(shè)置2臺(tái)，1臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用。

脫水機(jī)本身配帶控制柜，控制柜內(nèi)部主要設(shè)備為2臺(tái)變頻器(對(duì)應(yīng)脫水機(jī)的2個(gè)電機(jī))。

污泥濃縮脫水系統(tǒng)設(shè)備間聯(lián)動(dòng)，即濃縮池出口泥漿泵，助凝劑加藥裝置，脫水機(jī)，螺桿輸送器要求按照脫水系統(tǒng)操作步驟，進(jìn)行相應(yīng)的同時(shí)啟動(dòng)或停止。助凝劑加藥裝置設(shè)置為1箱2泵，2臺(tái)泵1用1備，泵和計(jì)量箱液位連鎖，當(dāng)液位低時(shí)報(bào)警停泵。

5)廢水回收系統(tǒng)。

為節(jié)約用水，減少廢水排放，本工程設(shè)置了廢水回收系統(tǒng)，主要回收過濾器反洗排水和脫水機(jī)排水，包括1座回收水池和2臺(tái)回收水泵。回收水泵和回收水池液位連鎖，當(dāng)高液位時(shí)自動(dòng)啟泵、低液位時(shí)報(bào)警、低低液位停泵。當(dāng)水泵啟動(dòng)時(shí)，隨后打開其出口到加速澄清池的氣動(dòng)閥門。

7 石灰處理工藝主要特點(diǎn)

1)水質(zhì)適用范圍廣，運(yùn)行費(fèi)用低，對(duì)環(huán)境污染小。2)可以除氮、磷。3)可以部分去除鈣、鎂、硅、氟，對(duì)水質(zhì)可進(jìn)一步軟化。4)可以去除重金屬及其離子。5)可以降低細(xì)菌及病毒含量。6)可以降低懸浮態(tài)無機(jī)物和有機(jī)物。7)可以降低堿度。8)基建投資低，運(yùn)行費(fèi)用低。

8 污水深度處理后水質(zhì)處理效果

污水深度處理后水質(zhì)處理效果見表1。

表1 污水深度處理后水質(zhì)處理效果表

結(jié)果分析：電廠水質(zhì)主要指標(biāo)碳酸鹽硬度去除率達(dá)到了89%，保證了水質(zhì)在管道內(nèi)不結(jié)垢，同時(shí)其它水質(zhì)指標(biāo)也達(dá)到了電廠要求。

9 效益分析

中水復(fù)用實(shí)現(xiàn)了污水資源化，為古交礦區(qū)水生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)做出巨大貢獻(xiàn)，年可減少污染物排放量COD 540 t，SS 180 t，NH3－ N 100 t。

10 結(jié)論

古交中水復(fù)用工程深度處理車間經(jīng)過幾年運(yùn)行，處理效果良好。

從現(xiàn)場(chǎng)化驗(yàn)的結(jié)果來看，SS＜10 mg/L，碳酸鹽硬度＜60 mg/L，pH：7～8，完全能夠達(dá)到給電廠供水的要求。

古交中水復(fù)用工程的建成投產(chǎn)，開辟了城市第二水源，實(shí)現(xiàn)了污水的循環(huán)再生利用，為創(chuàng)建綠色古交礦區(qū)，保護(hù)西山礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，貫徹落實(shí)水資源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，妥善處理好西山經(jīng)濟(jì)發(fā)展同人口、資源、環(huán)境的關(guān)系具有重要的意義。