電廠含煤廢水綜合收集利用工程案例分析

劉 潔

（湖南平安環保股份有限公司，湖南 長沙 410100）

隨著國家對節約用水與環境保護要求的提高，對電廠排水系統要求也越發嚴格。國內火電行業廠區排水系統很多都沒有考慮場地初期雨水對周邊環境的影響[1]。隨著這些年，國家對于環保行業的重視與環境教育的提升，國民的環境意識也逐漸上升。對于一些沒有考慮初期雨水處理的場地含煤廢水，都面臨著需要整改的困境。

火力發電廠含煤廢水主要為輸煤系統地面沖洗及輸煤系統除塵排水產生的廢水。煤場含煤廢水是在降雨相對較多地區，由煤場區雨水匯集產生的煤場含煤廢水。輸煤系統產生的含煤廢水根據電廠的建設容量不同，排水量不同。

由于初期雨水處理場地的含煤廢水瞬時水量大，水質變化大，持續時間不定。要實現有效收集和處理有一定的困難。要實現初期雨水中含煤廢水的綜合收集和處理利用，在工程上需要有選擇的比較和平衡。

國電達州發電有限公司2×300MW機組含煤廢水綜合利用治理項目，就是需要在原有含煤廢水收集不完善，處理效果不理想的前提下，統籌完善含煤廢水收集系統，并對含煤廢水處理系統優化，對含煤廢水處理再利用的一個案例工程。

1 技術背景

火力發電廠含煤廢水pH值比較穩定，浮物濃度差別很大。煤泥水pH值在7.3～7.8，懸浮物濃度SS在100～6000mg/L。廢水中含有大量的懸浮物、煤泥和泥砂。通過對底泥干燥后的礦物組分分析，測得SiO2含量最高。SiO2含量高會影響含煤廢水的黏度，水樣黏度越高，對懸浮顆粒沉降的阻力越大。且由于煤炭本身具有疏水性，廢水中的一些微小煤粉在水中特別穩定，一些超細煤粉懸浮于水中，靜置相當長的時間也不會自然沉降。含煤廢水中的微細級顆粒的組成，尤其是微細級的含量，對含煤廢水的處理具有決定性的意義[2]。

火力發電廠通常都考慮了輸煤系統地面沖洗及輸煤系統除塵產生的含煤廢水的收集和處理?；鹆Πl電廠含煤廢水的處理也形成了一些常用的處理理論和工藝系統，這些常用的處理技術對電廠含煤廢水處理提供了很多寶貴的經驗和參考價值。目前火力發電廠含煤廢水處理，常用的處理工藝和技術主要有以下幾種：

1）初沉→加藥→沉淀→清水回用或排放；2）初沉→加藥→沉淀→過濾→清水回用或排放；

3）初沉→加藥→煤泥廢水處理設備→清水回用或排放；

4）高濁度廢水一體化凈化器洗煤廢水處理設備。

以上電力行業含煤廢水處理工藝主要采用了常規的物理化學工藝，各組合略有不同，各工藝系統也都具備各自的特點。無論采用何種工藝系統，含煤廢水的處理必須結合水處理理論與實際水質情況[3]，對診下藥才能擬訂出經濟合理，運行安全穩定的處理系統。

2 工程設計

2.1 設計難點

國電達州發電有限公司2×300MW機組含煤廢水綜合利用治理EPC項目的設計難點主要有以下幾點：

1）對含煤廢水的收集。廠區原排水系統未考慮對含煤廢水的獨立收集，雨季時，含煤廢水混雜在雨水系統里直接排出廠外，污染了廠外周邊環境，也招來周邊居民很大的意見。

2）對原有循環冷水塔外排水的分流。廠區原設計循環冷水塔的外排水沒有進行有效分流，直接排入了排水系統，混入了下游含煤廢水收集端。循環冷水塔的外排水量大，如不進行有效分離，排入到含煤廢水收集端，后續含煤廢水系統的處理水量就會超出控制范圍。而且水質混合后，要實現有效的處理，去除廢水中的懸浮固體也更加困難。

3）工藝路線的優化設計。廠區原收集了部分集中的含煤廢水，也配建了含煤廢水處理系統，由于系統處理效果不理想，原設計陶瓷膜過濾器已經癱瘓，無法修復使用。且原設計脫水效果也不理想，需要合理優化。

2.2 工程設計

2.2.1 含煤廢水收集

1）原煤水沉淀池擴容優化，保留原250m3池，新建一個750m3池，增加門式抓斗（1×5t）。更換自吸泵（2×100m3/h），出水接至含煤廢水處理站。

2）新建日常含煤廢水提升裝置，在廠區干管末端新建提升豎井一座（D2.0m，H15.0m），收集輸送日常沖洗水。新配潛水泵（1×100m3/h，1×50m3/h），出水接至含煤廢水處理站。

3）新建運煤大道廢水收集裝置，在運煤大道低洼處修建收集池（2×5m3/h），配置自吸泵（2×10m3/h），出水接至煤水沉淀池。

4）優化干煤棚沉煤池，對沉煤池結構修復并增加門式抓斗（1×5t）。更換（2×100m3/h），出水接至含煤廢水處理站。

2.2.2 循環冷卻外排水分流

1）#31機組涼水塔排出口新建切換井、外排池，實現涼水塔排水的截流外排。

2）#32機組涼水塔排出口新建切換井，實現涼水塔排水的截流。截流后進入新建調節池（1×200m3），配提升泵（2×100m3/h），出水接至#31機組涼水塔外排池外排。

結合以上含煤廢水分流及收集內容，含煤廢水分流收集系統圖如圖1。

2.2.3 含煤廢水處理優化設計

1）優化工藝設計。經技術對比研究后，確定含煤廢水處理站的處理工藝采用混凝沉淀+一體化凈化+纖維球過濾+回用工藝，設計處理能力50m3/h。

2）處理后出水進復用水池循環利用。

3）加藥設施主要考慮利舊，根據優化工藝更換加藥泵。

4）化學含煤廢水儲存池增加門式抓斗，沉泥經抓斗轉移至泥車外運。

圖1 含煤廢水分流、收集示意圖

含煤廢水處理工藝系統圖設計如圖2。

圖2 含煤廢水處理工藝系統圖

2.3 含煤廢水處理工藝設計

含煤廢水處理系統設計處理規模50m3/h。

2.3.1 混凝沉淀

1） 加藥系統

PAC投加量為200mg/L，投加配比濃度為5%，加藥量運行可調；

PAM投加量為5mg/L，投加配比濃度為0.25%，加藥量運行可調；

2） 沉淀系統

含煤廢水池：L×B×H=26.0×6.8×5.0m，停留時間12h；

沉泥抓斗：容積V=1.5m3，P=1.5kW；

抓斗桁車：起重5t，跨度13m，起升高度9m，行走距離32m（超池長6m） ,桁車速度20m/min，P=1.5kW；

2.3.2 一體化凈化

一體化凈化器：D×H=3.0×5.0m，總高H1=8.0m；表面負荷q=7m3/m2·h；有效容積V=35m3，停留時間t=0.7h；反洗強度q=10L/m2·s，反洗時間t=20min，設計反洗周期48h；

凈化器進水泵：流量Q=50.0m3/h，揚程H=30.0m，立式自吸泵，2臺（1用1備）；

反洗水泵：流量Q=120.0m3/h，揚程 H=30.0m，立式自吸泵，2臺；

2.3.3 纖維球過濾

纖維球過濾器：D×H=2.0×3.0m，總高H1=3.7m；表面負荷 q=15.9m3/m2·h；有效容積 V=8.8m3，停留時間 t=10min；反洗強度 q=10L/m2·s，反洗時間t=20min，設計反洗周期48h；

反洗水泵：流量Q=120.0m3/h，揚程H=30.0m，立式自吸泵，2臺（1用1備）。

纖維球過濾后的產水進入現有的復用水池內，經提升后復用。

3 運行實況

3.1 含煤廢水收集

含煤廢水收集系統的設計優化，有效的收集了含煤廢水。各含煤廢水站的預沉淀系統減輕了后續含煤廢水處理站的固體負荷率。廠區初期雨水能實現有效的收集并處理回用。初期雨水經有效收集后，雨季時廠區外排雨水系統水質清凈，收獲了周邊居民的一致好評。

3.2 循環冷卻水排水水分流

原混合進入排水系統的循環冷卻水排水得到了有效的分流，減少了排水系統常年處理水量，降低了含煤廢水處理站的處理量，使系統處理水量得到了有效的平衡，也利于含煤廢水的有效收集。

3.3 含煤廢水處理系統

經過一段時間的調試，含煤廢水系統現已正常運行。初調時，由于調試人員沒有注意系統的藥劑添加量，導致系統出水不穩定。后經現場加藥小試數據指導調試，最終系統出水滿足設計要求。且能穩定運行。設計出水懸浮物濃度SS有效控制在10mg/L以內。

4 結論與建議

4.1 藥劑選擇

由于絮凝劑的種類繁多，性質存在一定的差別，系統運行前，需要對系統添加藥劑進行試驗，選定藥劑的種類及用量，同時還要考慮藥劑的來源與價格。

4.2 一體化凈化設備的選擇

目前有些處理設備選用過濾精度很高的膜過濾，膜系統的預處理系統如果處理不當，膜系統很難正常運行，就會導致投資大而實用性差的結果。因此，電廠含煤廢水處理系統設備的選擇應從投資、運行管理及處理效果等角度考慮。

4.3 廢水分流及收集的重要性

根據項目分流收集處理效果的對比，相對于之前未分流時大水量高負荷沖擊的處理系統，經分流改造后的廢水水質穩定、水量可控，系統操作可行。可避免雨季時外排水中超負荷溢流的含煤廢水。且非雨季時，由于循環排水的分流，有效減少了整個系統運行水量，系統運行負荷降低后，安全穩定可靠。

總之，在實際工程設計當中，含煤廢水的處理應從工程源頭著手，結合含煤廢水的性質及出水水質要求，合理選擇處理工藝，擬定好經濟合理運行安全穩定的處理系統。