關(guān)于電廠生產(chǎn)廢水綜合處理與回用的工程實(shí)踐

張欣 邢嘉珅 趙永平

摘 要：文章以西部某電廠為例，對(duì)該電廠生產(chǎn)廢水綜合處理工程進(jìn)行分析，其廢水處理采用的是機(jī)械加速澄清池-變孔隙濾池-雙膜法工藝，該工藝處理穩(wěn)定可靠，出水可回用作為循環(huán)水補(bǔ)充水。

關(guān)鍵詞：生產(chǎn)廢水；預(yù)處理；雙膜法；回用

中圖分類號(hào)：TM621.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）21-0007-03

水是人類生活和生產(chǎn)活動(dòng)中不可缺少的資源。我國(guó)的水資源不足已成為制約國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要因素。火力發(fā)電廠在生產(chǎn)過程中需要消耗大量的水，每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都要排放大量的廢水。電廠所排放廢水對(duì)環(huán)境污染越來越嚴(yán)重，因此如何處理電廠生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水并最大限度地回用于生產(chǎn)過程中，已成為行業(yè)內(nèi)普遍受到關(guān)注的問題。

本項(xiàng)目結(jié)合西部某電廠的工程實(shí)踐，采用預(yù)處理—雙膜法脫鹽作為核心工藝，出水作為循環(huán)水補(bǔ)充水，反滲透濃水作為脫硫系統(tǒng)補(bǔ)充用水，具有典型的代表意義。

1 系統(tǒng)進(jìn)出水水質(zhì)及工藝流程

1.1 進(jìn)水水質(zhì)

根據(jù)電廠所提供的水質(zhì)報(bào)告，循環(huán)冷卻水排污水處理系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)，見表1。

1.2 出水水質(zhì)

根據(jù)《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》（GB50050-2007）中再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合循環(huán)冷卻水排污水的水質(zhì)情況，確定深度處理系統(tǒng)產(chǎn)水水質(zhì)達(dá)到《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范》（GB50050-2007）中再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，具體的水質(zhì)指標(biāo)，見表2。

1.3 系統(tǒng)工藝流程

設(shè)計(jì)進(jìn)水量為1 100 m3/h，淡水產(chǎn)量為825 m3/h。系統(tǒng)來水包括：循環(huán)排污水、除鹽及中水站高含鹽廢水等。水中主要污染物為硬度，懸浮物及有機(jī)物。工藝流程，如圖1所示。

三種廢水經(jīng)混合后直接進(jìn)入調(diào)節(jié)池，在調(diào)節(jié)池經(jīng)過均質(zhì)后，提升至機(jī)械加速澄清池，在澄清池中降低懸浮物、暫硬后自流入變孔隙濾池，濾池出水至生水池，經(jīng)自清洗過濾器、高效纖維過濾器后進(jìn)超濾、反滲透裝置，反滲透產(chǎn)水作為循環(huán)水補(bǔ)充水。反滲透濃水作為脫硫系統(tǒng)補(bǔ)充用水。

機(jī)械加速澄清池底部污泥排入泥漿池，泥漿水經(jīng)泵提升至污泥濃縮池，濃縮池上清液返回到調(diào)節(jié)池，底部濃縮的污泥經(jīng)污泥泵提升至離心脫水機(jī)。離心脫水機(jī)產(chǎn)生的污泥儲(chǔ)存在污泥斗中，定期用車拖運(yùn)，離心脫水機(jī)沖洗水返回至泥漿池。

整個(gè)系統(tǒng)采用DCS控制系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。可自動(dòng)/手動(dòng)運(yùn)行，現(xiàn)場(chǎng)就地控制柜實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)緊急狀況下的手動(dòng)操作，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)無人值守，操作運(yùn)行簡(jiǎn)單且監(jiān)控方便。

2 單元設(shè)計(jì)

2.1 調(diào)節(jié)池

本工程設(shè)調(diào)節(jié)池一座，調(diào)節(jié)池有效容積為14 m×16 m× 5 m=1 120 m3，水力停留時(shí)間=1.02 h。調(diào)節(jié)池將三股廢水均質(zhì)，經(jīng)暫時(shí)停留后由泵送入機(jī)械加速澄清池。

2.2 機(jī)械加速澄清池

本工程采用新型的高效機(jī)械加速澄清池，對(duì)水質(zhì)及水量的變化適應(yīng)性強(qiáng)，廢水中懸浮物和暫硬去除率高。

水量1 100 m3/h，設(shè)計(jì)進(jìn)水量考慮10%的裕水量為1 210 m3/h。分離室上升流速0.9 mm/s，直徑24 m，總?cè)莘e2 650 m3，回流量/進(jìn)水量=3～5。設(shè)置兩座，一用一備。

原水泵選用四臺(tái)，三用一備，Q=400 m3/h，P=0.2 MPa，N= 37 kW。

機(jī)械加速澄清池池體采用混凝土，內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu)。鋼構(gòu)件包括橋架、內(nèi)外反應(yīng)筒、集水槽、支撐件、固定件和取樣裝置等，全部構(gòu)件外部涂防腐涂料3道。

2.3 變孔隙濾池

變孔隙濾池是以“同向絮凝”理論設(shè)計(jì)的正流深床濾池，采用的濾料粒徑及所占的比例相差較大，過濾阻力小，濾速大，不易堵塞，且納污容量高，反洗周期較長(zhǎng)，加入有限量的細(xì)濾料，提高對(duì)細(xì)小懸浮物的去除效果。變孔隙濾池進(jìn)一步降低廢水中的濁度和懸浮物。

本工程采用四臺(tái)，三用一備，額定出力400 m3/h ，最大出力450 m3/h，濾池面積21 m2，濾池尺寸為5.5×3.82×5.25 m，運(yùn)行時(shí)間18～24 h，變空隙濾池的設(shè)計(jì)流速19 m/h。

水沖洗強(qiáng)度為15.8 L/s.m2，反洗水量為1 195 m3/ h ，選用反洗水泵四臺(tái)，Q= 300 m3/h，P=0.2 MPa，N=37 kW。

空氣沖洗強(qiáng)度為52.4 m3/m2.h，反洗風(fēng)量18.5 m3/min ，選用反洗風(fēng)機(jī)兩臺(tái)，一用一備，Q=20.8 m3/min ，P=58.8 kPa。

配水裝置采用支母管型，進(jìn)氣裝置采用支母管水帽型，支母管采用SS316L不銹鋼，水帽采用SS316L不銹鋼，其它鋼構(gòu)件為Q235—A鋼材，墊層和濾料采用天然海砂。

2.4 生水池

設(shè)生水池一座，生水池有效容積為14 m×16 m×4.8 m= 1 008 m3，水力停留時(shí)間=0.98 h，對(duì)濾池出水進(jìn)行短暫停留，經(jīng)生水池后由泵送入自清洗過濾器和高效纖維過濾器。

2.5 高效纖維過濾器

高效纖維過濾器作為膜處理的預(yù)處理，具有過濾速度高，去濁效果好，自用水量低的特點(diǎn)。

高效纖維過濾器額定出力350 m3/h，最大出力420 m3/h，直徑θ3 000 mm，設(shè)計(jì)濾速為49.5 m3/h，共計(jì)五臺(tái)，四用一備。清水泵四臺(tái)，三用一備，Q=420 m3/h P=0.4 MPa，N=75 kW。

反洗氣強(qiáng)度60 L/s.m2，反洗風(fēng)量：25.4 m3/min ， 反洗風(fēng)機(jī)兩臺(tái)，一用一備，Q=25.4 m3/min，P=70 kPa。

反洗水強(qiáng)度10 L/s.m2，反洗水量254 m3/h ，反洗水泵一臺(tái)；與變孔隙濾池反洗水泵共用，Q=300 m3/h，P=0.2 MPa，N=37 kW。

2.6 超濾裝置

經(jīng)自清洗過濾器和高效纖維過濾器處理后的水，在外力作用下，以一定流速進(jìn)入超濾系統(tǒng)，沿著超濾膜表面流動(dòng)，溶液中的溶劑和低分子，無機(jī)鹽類透過膜進(jìn)入低壓側(cè)，溶液中的高分子，膠體和微生物則被截留。

本工程采用龍膜，膜型號(hào)為L(zhǎng)WU-P1150。超濾裝置為6×220 m3/h，膜面積為51 m2，運(yùn)行通量為50 L/m2.h，單套膜數(shù)量為86只。

單只膜反洗水量為6.4 m3/h，反洗水泵為三臺(tái)，兩用一備，Q=550 m3/h，P=0.2 MPa，N=55 kW。

氣擦洗量單只膜為9 Nm3/h，反洗風(fēng)機(jī)為三臺(tái)，兩用一備，Q=12.8 m3/min，P=60 kPa， N=22 kW。

2.7 超濾產(chǎn)水箱

設(shè)超濾產(chǎn)水箱兩座，θ12 000 mm，有效容積為1 000 m3/座，經(jīng)超濾產(chǎn)水箱后由反滲透供水泵送入反滲透裝置。

反滲透供水泵為三臺(tái)，兩用一備，Q=392 m3/h ，P=0.32 MPa， N=55 kW。

2.8 反滲透裝置

超濾出水經(jīng)高壓泵送入反滲透裝置，在一定的壓力下將溶液中的溶劑分離出來。卷式反滲透膜具有操作壓力低，水通量大，抗污能力強(qiáng)，脫鹽率高等特點(diǎn)。

本工程采用陶氏反滲透膜BW30FR-400/34i設(shè)計(jì)。34mil的進(jìn)水流道，降低了膜元件被污堵的幾率，并明顯提高了膜元件的清洗效果。反滲透裝置為6×196 m3/h，回收率為75%。膜組件一級(jí)兩段式排列，單套膜系統(tǒng)排列方式為23：11。

反滲透沖洗水泵為一臺(tái)，Q=250 m3/h，P=0.18 MPa， N=37 kW。

2.9 淡水箱

設(shè)超淡水箱一座，θ12 000 mm，有效容積為1 000 m3，經(jīng)淡水箱后由循環(huán)水補(bǔ)水泵送入循環(huán)水補(bǔ)水用水點(diǎn)。循環(huán)水補(bǔ)水泵為四臺(tái)，三用一備，Q=300 m3/h，P=0.50 MPa，N=75 kW。

2.10 污泥處理

設(shè)泥漿池一座，泥漿池有效容積為12 m×4 m×3.5 m= 168 m3，停留時(shí)間=1.68 h，機(jī)械加速澄清池污泥自流入泥漿池。泥漿池設(shè)置穿孔曝氣管對(duì)污泥進(jìn)行攪拌。穿孔管孔徑θ8，間隔 100 mm，向下45 °交替排列。考慮到污泥容易堵塞的特性，對(duì)穿孔管孔徑進(jìn)行適當(dāng)放大。

石灰污泥產(chǎn)量850 kg/h，SS污泥產(chǎn)量36 kg/h，總污泥量約為900 kg/h，

機(jī)械加速澄清池出泥含水率98%。

污泥泵兩臺(tái)，一用一備，Q=100 m3/h，P=0.2 MPa，N=22 kW。

污泥濃縮池一座，θ12 000 mm，污泥經(jīng)濃縮后由污泥輸送泵送至離心脫水機(jī)。

污泥輸送泵兩臺(tái)，一用一備，Q=35 m3/h，P=0.2 MPa，N=7.5 kW。

濃縮池出泥含水率93～95%。

離心脫水機(jī)兩臺(tái)，一用一備，Q=35 m3/h，進(jìn)泥含水率5%～7%。工作時(shí)間12 h。

3 調(diào)試及運(yùn)行中需要注意的問題

3.1 石灰及污泥系統(tǒng)

石灰及污泥系統(tǒng)容易發(fā)生故障，系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)注意及時(shí)沖洗管路，防止石灰乳和泥漿沉降堵塞管路。

3.2 離心脫水機(jī)污泥泵

離心脫水機(jī)污泥泵出口宜設(shè)置流量計(jì)和回流閥，污泥泵宜采用變頻控制，便于調(diào)節(jié)離心脫水機(jī)進(jìn)料量，保證離心脫水效果。

3.3 微生物滋生

夏季應(yīng)加強(qiáng)管理，防止膜組件微生物滋生，根據(jù)水質(zhì)測(cè)定結(jié)果調(diào)節(jié)殺菌劑投加量。

4 經(jīng)濟(jì)分析

該工程占地11 485 m2，總投資9 700萬元，其中土建投資4 300萬元，設(shè)備安裝及其他投資5 400萬元，運(yùn)行成本0.829元/m3。

5 結(jié) 語

①采用預(yù)處理—雙膜法脫鹽處理生產(chǎn)廢水并回用是成功的，工藝運(yùn)行穩(wěn)定可靠，出水水質(zhì)優(yōu)于規(guī)范中再生水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。將生產(chǎn)廢水回用，既節(jié)約了水資源，又保護(hù)了環(huán)境，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

②實(shí)際運(yùn)行管理中，污泥處理是難點(diǎn)。要定時(shí)排泥清污，防止污泥板結(jié)，影響后續(xù)處理。

參考文獻(xiàn)：

[1] GB 50050-2007，工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)范[S].

[2] 周艷娟，聞學(xué)宇.火力發(fā)電廠廢水處理與回用的研究[J].中小企業(yè)管理 與科技（下旬刊），2011，（7）.