火電廠工業廢水處理系統優化設計和改造

文_柴偉 王立文

1.國家能源集團諫壁發電廠 2.北京朗新明環保科技有限公司南京分公司

火電廠廢水種類繁多，成分復雜，水質差異大，需要經過適當的處理后才能排放的主要廢水包括化學廢水、工業冷卻廢水、含煤廢水、含油廢水、含泥廢水、脫硫脫硝廢水、生活廢水。我國火電行業用水量占工業用水比重超過40%，排水量占廢水排放總量的 0.4%。隨著國家環保政策、法規的逐步實施，對火電廠用、排水及水質要求日益嚴格，水正在成為制約并影響電廠經濟效益的主要因素。國家能源集團的某電廠已有的工業廢水處理設施建設年代久遠，部分設備老化，系統運行不正常，該廠近期規劃對全廠的廢水進行綜合治理、梯級利用，并最終實現“零排放”。本文為該廠的工業廢水處理系統的優化設計和改造的實際應用。

1 工業廢水處理系統現狀

該廠現有一套工業廢水處理系統，處理水量為100m3/h，用于收集處理廠內的工業廢水，使其達標排放。火電廠工業廢水分為經常性廢水和非經常性廢水。經常性廢水是指生產中連續或間斷性排放的廢水, 而非經常性廢水是指定期檢修或不定期發生的廢水。該廠經常性廢水包括：鍋爐補給水處理再生廢水和膜清洗廢水、凝結水精處理再生廢水、酸堿儲存區排水、實驗室排水、鍋爐補給水處理正洗與反洗排水、鍋爐排污水、主廠房內排水等。非經常性廢水包括：鍋爐化學清洗排水、空氣預熱器沖洗排水、機組啟動排水等。該廠各處的工業廢水通過管道輸送至工業廢水站的5座工業廢水儲存池，然后根據廢水的性質進行處理，處理后的清水回收利用或達標排放。澄清器污泥排至污泥池，通過離心脫水機脫水，泥餅外運處置，濾液送至廢水儲存池重新處理。

2 系統優化設計和改造

該廠原有工業廢水處理系統采用的是一種典型的處理工藝，工藝選擇合理，但是由于設備老化，自動化程度不高，控制系統與電廠主控型式不一致，部分設備的出力不足，出水水質不能達到回用的要求，導致系統運行不正常。此次針對系統設備、監測儀表、控制系統、來水及產水回用和運行方式進行優化設計和改造。

2.1 設備改造

該廠工業廢水系統澄清器濾料老化、設計出力不足，拆除更換新澄清器，使其出力達到100m3/h。pH調整槽、反應槽、絮凝槽腐蝕老化，拆除更換新設備。3臺曝氣風機出力不足，更換新設備。酸堿儲存和加藥設備腐蝕老化，更換新設備。絮凝劑采用卸藥槽二次輸送型式，操作復雜，改造為卸藥泵卸藥。助凝劑加藥系統采用溶藥箱攪拌型式，溶藥效果差，操作復雜，改造為一體化自動泡藥機；2臺絮凝劑、2臺助凝劑加藥泵出力不足，都更換新泵。澄清器沉淀污泥排至污泥池，然后通過離心脫水機脫水處理，由于澄清器排泥含水率達到99.4%，污泥沉降性差，通過離心脫水機脫水效果很差，本次改造將澄清器污泥通過輸送泵直接輸送至西區煤水沉淀池，沉降的污泥和煤泥一起摻燒，由于污泥量較少，不會對鍋爐燃煤發生影響，此方法簡單、有效、無害。

2.2 監測儀表改造

原系統配置的在線儀表數量很少，且使用時間久，不能正常使用，本次優化改造在水池、溶藥箱都增設在線液位計，在系統進出水口和主要設備出口設置在線流量計，加藥點設置pH計，澄清器出口增設在線濁度儀，回用水泵出口母管增設在線pH計、濁度儀和流量計。提高系統的在線監測水平，遠程監控系統運行情況，隨時調配回用水量，提高該廠的水務管理水平。

2.3 控制系統改造

原系統采用PLC控制系統，而該廠化水輔控和主機主控都采用DCS控制系統，為提高兼容性，本次優化改造將PLC系統改為DCS控制系統。由于改造過程中工業廢水處理系統仍需要運行，配電室和控制室空間有限，改造難度極大。施工中將配電柜逐臺斷電改造，在有限時間內完成；控制系統改造，先安裝新控制柜，再在短時間內拆除就控制柜，完成接線恢復。

本次優化改造在泵和風機出口、進水口、回用水口、主設備出口均增設氣動閥門，提高系統的自動化水平，系統運行可以完全遠程操控，實現廢水處理回用遠程調配，提高自動化水平，減少運行人員數量，減少勞動量，減少運行成本。

本次改造在各個生產區域設置監控攝像頭，視頻信號接至化水控制室和主控室，在控制室內能隨時監控系統的運行情況，減少故障損失，提高系統運行的安全性，特別是酸堿危險藥品的運行安全性。系統配置足夠的監測儀表和自動閥門，可實現信號連鎖、報警和強制停機，保證系統安全運行。

2.4 來水、回用水改造

對各種工業廢水的來水管道進水優化設計，增設氣動閥門，使酸堿廢水、反洗廢水、清洗廢水等分別收集至不同的廢水儲存池，分別按不同的工藝處理，使其均達到回用水要求。廢水儲存池的出水管道優化設計，使每座廢水池內的廢水可以經泵提升至另外任意的廢水池。對回用水管道優化設計，使處理合格的水分別回用至預處理回用水池或工業水池、灰庫拌濕、廠區雜用水用水點。

2.5 運行方式優化

該廠原工業廢水處理系統自動化程度低，運行勞動量大，設備故障率高，不能正常運行，通過本次優化設計和改造，系統自動化程度和運行安全性提高，可以遠程控制，視頻監控現場運行情況，處理后清水回用調配靈活，沒有廢水水外排，節約用水，系統運行更加經濟、安全和環保。

2.6 優化設計工藝流程

經過優化設計，系統設備完善、工藝合理、操作方便，并且運行安全可靠、經濟性高、環保性強。再生廢水、酸堿區排水和實驗室排水等酸堿廢水主要污染因子為pH，投加酸堿調整pH值為6～9，即可進行回用。反洗排水、沖洗排水和鍋爐清洗排水等廢水的主要污染因子為pH、SS，須對其投加酸堿調整pH，并進行絮凝澄清處理后才可回用。

3 運行效果分析

改造后的工業廢水處理系統運行穩定、操作方便，出水滿足“再生水用作工業水水質標準”，設計水質要求，進水pH為3～12，懸浮物＜300mg/L，COD＜150mg/L；出水 pH為6～9，懸浮物＜60mg/L，COD＜60mg/L。

系統改造后投運，記錄2019年7月至2020年4月運行數據，進水pH為4.2～12.76，濁度為9.31～20.4NTU，COD為17.33～36.11mg/L，系統處理后出水pH、濁度和COD數據如圖1、圖2所示，工業廢水處理系統經優化設計和改造后，系統運行穩定，出水水質優良，滿足回收利用水質要求。系統沒有污泥產生，不需要污泥脫水設備，沒有固體廢物產生。

圖1 系統出水COD和濁度變化曲線圖

圖2 系統出水pH變化曲線圖

4 結論

工業廢水處理系統經優化設計和改造后系統運行穩定，出水水質優良，出水pH值為6.69～8.88；出水濁度為1.16～6.21NTU，去除率為74%～86%；出水COD為2.6～8.1mg/L，去除率為71%～85%，滿足回收利用水質要求。系統沒有污泥產生，不需要污泥脫水設備，沒有固體廢物產生。系統在線監測儀表設置更完善，數據采集準確、方便，系統自動化程度更高，操作方便、勞動強度低。系統配置了完整的視頻監控系統，運行更安全。處理合格的水能全部回用，回用水調配靈活，系統沒有廢水排放，節省取水費和排污費，沒有固廢產生，節省了運行費用，系統經濟效益和環保效益明顯。