電廠循環水排水深度處理淺析

劉德仙

(華能巢湖發電有限責任公司, 安徽 巢湖 238015)

0 概述

某電廠(以下簡稱電廠)裝機容量為2臺國產600 MW超臨界燃煤發電機組，分別于2008年8月和11月投產發電。電廠的冷卻塔補水水源來自于淡水湖支流河流甲，經反應沉淀池處理后直接補入冷卻水塔進入循環系統。原水經循環利用后復排至河流甲，由于取水量過大，河流甲徑流較小，導致循環水排水被重新取回，造成水質嚴重惡化，對機組的安全運行造成了隱患，同時極大增加了周邊生態環境的壓力。為避免這種現象發生，現將排水口設置在另一條河流——河流乙，由于河流乙兩岸有村莊及農田，對流入河流乙的排水要求非常嚴格，不僅要達到《巢湖流域城鎮污水處理廠和工業行業主要水污染物排放限值》(DB 34/2710-2016)，還需滿足《地表水環境質量標準》(GB 3838-2002)中規定的IV類水體標準，而電廠的循環水排水還達不到這個標準，具體數值見表1。為了滿足接納水體河流乙的環保控制要求(COD≤30 mg/L，氨氮≤1.5 mg/L，總磷≤0.3 mg/L ，總氮≤10 mg/L)，電廠對循環水排水進行了深度處理，主要是將循環水排水進行了曝氣生物流化床及臭氧生物活性炭工藝處理。

表1 原循環水排水主要水質指標

1 工藝系統簡述

處理工程采用曝氣生物流化床處理(ABFT)+澄清池處理+臭氧接觸氧化處理+曝氣生物活性炭濾池處理+石英砂過濾器處理的主體處理工藝，工程設計水量為400 m3/h。設置ABFT處理裝置兩套，分兩列建設(2×200 m3/h)，每列4格，水流呈S型走向，單格尺寸為5 m*5 m*5 m，內部裝填NC-5ppi填料，填料堆積率為50%，水力停留時間HRT=2 h；臭氧接觸池1座(8 m*7 m*7 m)，HRT=1 h；生物活性炭濾池6座(6×70 m3/h)，單池尺寸為(8 m*10 m*6 m),活性炭濾料填充高度為3 m，HRT=3 h；配備石英砂過濾器6臺(6×80 m3/h)，過濾器直徑為3.2 m，濾速為10 m/h，石英砂填充率為60%，石英砂不均勻系數K80<1.4，具體工藝流程見圖1所示。

圖1 循環水排水達標排放處理工藝流程圖

主要工藝說明如下：

(1)循環水排水通過塔池取水泵(2×200 m3/h， 1用1備)輸送至均質調節池(2 000 m3)進行均質調節，通過廢水提升泵(3×200 m3/h， 2用1備)輸送至曝氣生物流化床(ABFT)(2×200 m3/h)進行脫氮，脫除水體中總氮(氨氮、硝酸鹽態氮)，初步降低廢水COD。

(2)ABFT裝置出水經自流進入混凝澄清池(2×200 m3/h)進行混凝澄清反應，以去除ABFT出水廢水中的絕大部分膠體顆粒、大顆粒懸浮物和部分有機物。

(3)混凝澄清池排泥統一進入污泥池(150 m3)進行儲存，污泥儲存池內的污泥輸送至原污泥處理系統。

(4)混凝澄清池出水經重力自流至臭氧接觸給水池(400 m3)，然后通過臭氧接觸給水泵(3×200 m3/h， 2用1備)提升至進入臭氧接觸池(400 m3/h)，廢水在臭氧接觸池內反應，將大分子有機物氧化為小分子有機物，出水通過管道經重力自流進入生物活性炭濾池(6×70 m3/h)進行生物活性炭降解吸附反應。

(5)濾池出水進入中間水池(400 m3)，經過濾器給水泵(3×200 m3/h， 2用1備)輸送進入石英砂過濾器(6×80 m3/h)，去除廢水中的懸浮態顆粒物。

(6)石英砂過濾器出水進入清水池(800 m3)，通過清水輸送泵(2×400 m3/h， 1用1備)輸送至總排放水口。

(7)臭氧發生裝置(2套，Q=18 kg /h)的氣源為空氣，設有臭氧發生器(2臺)、臭氧投加裝置(1臺)、尾氣破壞裝置(2臺，1用1備)等。

(8)生物活性炭濾池由反洗風機(2臺，1用1備)提供反洗，由曝氣風機(6臺)提供曝氣。生物活性炭濾池的反洗水采用中間水池。濾池反洗水回至均質調節池。

(9)新增一套凝聚劑加藥系統(3泵， 2用1備)和一套三水醋酸鈉加藥裝置(3泵， 2用1備)。

2 曝氣生物流化床(ABFT)系統

2.1 曝氣生物流化床(ABFT)工藝原理

曝氣生物流化床(ABFT)內不同高度裝填兩層NC-5ppi填料作為微生物附著載體，微生物大量的附著并固定于生物載體上，進而形成具有分解作用的生物膜。掛膜成活后的微生物與載體結合力強，運行過程中每個載體內部都同時發生氧化、硝化、反硝化聯合過程，既保障了氨氮和有機物的高效去除，又確保了總氮的有效脫除。[1]

2.2 調試數據分析

曝氣生物流化床(ABFT)調試期間TN濃度變化分析見圖2。

圖2 ABFT池TN的濃度變化

由圖2可知，接種調試期間ABFT出水的TN值出現穩定下降的趨勢，在滿負荷水量連續運行期間(Q=400 m3/h)TN基本維持在8 mg/L以下，排放口最終出水基本穩定在5 mg/L以內。總體而言，ABFT出水的TN值已趨于穩定。

曝氣生物流化床(ABFT)調試期間COD濃度變化分析見圖3。

圖3 ABFT池COD的濃度變化

由圖3可知， ABFT池調試(Q=400 m3/h)投加接種后CODcr也有一定去除，出水檢測的CODcr值要明顯低于進水值，這在一定程度上反映了ABFT單元在脫氮同時對CODcr也有一定去除作用。

2.3 運行數據分析

曝氣生物流化床(ABFT)運行期間TN的濃度變化見圖4。

圖4 運行中ABFT池TN的濃度變化

由圖4可知，在一個月的正常運行期間，進水總氮在12 mg/L以下，出水總氮總體在6 mg/L以下，總氮去除率在30%～80%之間，尤其在Q=200 m3/h時，出水總氮基本在4 mg/L以下，總氮去除率可達80%以上，滿足系統處理要求。

曝氣生物流化床(ABFT)運行期間COD濃度變化分析見圖5。

圖5 運行中ABFT池COD的濃度變化

由圖5可知，ABFT池出水檢測的CODcr值要明顯低于進水值，這在一定程度上反映了ABFT單元對CODcr有一定去除作用。

3 臭氧活性炭系統

3.1 工藝原理

3.1.1 臭氧預氧化

初步氧化分解水中的一部分簡單的有機物及其它還原性物質，同時把水中難以生物降解的有機物氧化成短鏈的小分子物質。此外，臭氧氧化后生成的氧氣為后續活性炭工藝起充氧的作用。

3.1.2 生物活性炭

活性炭能夠迅速吸附水中的溶解性有機物，也能富集水中大量的微生物。同時炭床中的好氧菌生物降解吸附的低分子有機物，活性炭表面生長出生物膜，形成生物活性炭。[2]

3.2 調試數據分析

臭氧活性炭系統調試期間COD去除率變化曲線見圖6。

圖6 臭氧活性炭系統COD去除率變化曲線

由圖6可知：臭氧活性炭系統穩定運行時，臭氧來水COD位于40～60 mg/L之間波動，而濾池出水COD則位于10～30 mg/L之間，COD去除率位于40%～80%之間，最高可達76.3%，最低為46.9%，表明臭氧活性炭系統對COD的去除具有良好的效果，并滿足系統處理要求；當系統在來水流量為400 m3/h時，4月16日-4月20日期間設置臭氧發生器功率為120 kW，臭氧發生器流量為250 Nm3/h，此時臭氧濃度為42 mg/L，COD去除率均在65%左右，出水COD值均不高于20 mg/L；5月9日-5月13日期間設置臭氧功率為90 kW，臭氧發生器流量為250 Nm3/h，此時臭氧濃度為35 mg/L，COD去除率多不高于60%，最低達到46,9%，而出水COD值多在20 mg/L以上，最高達到27 mg/L，不過均低于出水標準限值30 mg/L，仍能滿足排放要求。運行時出于節能考慮可將臭氧發生器功率調至90 kW，同理，當系統在來水流量為200 m3/h時，可將功率調至60 kW。

3.3 運行數據分析

臭氧活性炭系統運行期間COD去除率變化曲線見圖7。

圖7 運行中臭氧活性炭COD去除率變化曲線

由圖7可知，臭氧活性炭系統運行時，臭氧來水COD位于30～60 mg/L之間波動，而濾池出水COD則位于10～30 mg/L之間，多在25 mg/L以下，最高26.9 mg/L，均低于出水標準限值30 mg/L，COD去除率位于30%～80%之間，多在40%以上，最高可達73.7%，最低為31.5%，表明臭氧活性炭系統對COD的去除具有良好的效果，并滿足系統處理要求。

4 石英砂過濾器

濾池出水由過濾器給水泵輸送至石英砂過濾器進水母管，來水通過每個過濾器進水口與進水母管相連的支管進入過濾器，過濾器內部填充鵝卵石墊層、粗砂墊層、石英砂，來水經過濾器過濾后經出水母管進入清水池，并由清水輸送泵輸送至總排口。石英砂過濾器運行時根據來水水量，選擇相應的運行數量，使其滿足滿負荷運行(80 m3/h)。過濾器運行對出水COD的影響見圖8。

由圖8可知：石英砂過濾器對來水COD具有少量的去除效果，其去除率約在5%左右，分析認為石英砂過濾器對臭氧活性炭單元來水中夾雜的活性炭粉末進行了有效的攔截，改善了出水觀感。

圖8 過濾器運行對出水COD的影響

5 系統出水氨氮、總磷分析

系統出水氨氮及總磷的變化趨勢見圖9。

圖9 系統出水氨氮及總磷的變化趨勢

由圖9可知：在系統正常運行過程中，出水氨氮一直遠低于排水標準，正常情況下出水總磷皆在標準之下。

6 結 論

整套系統連續試運行及運行期間，系統運行穩定，出水水質高標準

在調試試運行過程中(4月16日-5月16日)，系統200 m3/h運行16天，滿負荷400 m3/h運行10天，各設備均能正常穩定運轉，程控系統穩定運行。

在調試運行過程中，系統出水COD基本維持在20 mg/L左右，最低可達到7 mg/L，系統出水氨氮維持在0.5 mg/L左右，遠低于排放標準1.5 mg/L，總磷0.3 mg/L以下 ，總氮 7 mg/L以下。

在投入運行后，系統出水COD基本維持在25 mg/L以下，系統出水氨氮維持在0.5 mg/L左右，遠低于排放標準1.5 mg/L，總磷0.3 mg/L以下 ，總氮7 mg/L以下。

系統出水滿足河流乙的環保控制要求，真正實現了水源的“取之自然，還與自然”。