燃煤電廠是工業(yè)耗水大戶(hù)，其用水量約占工業(yè)用水量的30%～40%。電廠普遍存在水務(wù)管理工作薄弱、節(jié)水減排水平不高、設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)不佳、部分水污染治理存在難點(diǎn)等問(wèn)題。隨著水資源的日益匱乏和國(guó)家環(huán)境保護(hù)要求的提高，給水資源利用及水污染防治提出更高要求。節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境。做好節(jié)能減排工作，是貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀、構(gòu)建社會(huì)主義和諧社會(huì)的重案措施，是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的必然選擇。
1、概述
某電廠位于江西省東北部，鄱陽(yáng)湖東南岸。電廠總?cè)萘繛?×650MW，年發(fā)電小時(shí)5500h，年發(fā)電量約為60億kW·h。現(xiàn)煤場(chǎng)東、西側(cè)各1套處理系統(tǒng)，設(shè)計(jì)出力2×15m3/h(1用1備)，最大處理能力為25m3/h。不能滿(mǎn)足煤場(chǎng)正常清洗用水要求。
2、設(shè)計(jì)概況
2.1 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)
2.2 出水性能保證
2.3 工藝流程
含煤廢水經(jīng)場(chǎng)區(qū)周?chē)潘疁鲜占筮M(jìn)入煤水沉淀池，初沉后的煤水經(jīng)泵提升進(jìn)入DH高效凈化器和纖維球過(guò)濾器，處理后清水自流進(jìn)入回用水池。DH高效凈化器進(jìn)水管上設(shè)置管道混合器，投加PAC和PAM藥劑，纖維球過(guò)濾器的反洗水取自回用水池，DH高效凈化器的排泥水和纖維球過(guò)濾器的反洗排水自流至煤水沉淀池循環(huán)處理，保證整個(gè)系統(tǒng)沒(méi)有任何外排廢水。
2.4 主要處理設(shè)施
2.4.1 含煤廢水沉淀池
新建1800m3煤水沉淀池，分初級(jí)沉淀池和二級(jí)沉淀池。初級(jí)沉淀池與二級(jí)沉淀池之間安裝啟閉機(jī)閘門(mén)，便于降低沉淀池水位，大雨時(shí)容納更多的煤場(chǎng)初期雨水。電廠現(xiàn)有露天煤場(chǎng)和干煤棚占地面積約60000m2，收集溝及煤場(chǎng)附近綠地地面徑流匯入，收集面積約34500m2。根據(jù)《火力發(fā)電廠廢水治理設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》(DL/T5046-2006)要求，對(duì)于含煤雨水收集量不宜小于設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期內(nèi)煤場(chǎng)范圍暴雨歷時(shí)0.5h，含煤廢水沉淀池按當(dāng)?shù)刈畲蟊┯炅縼?lái)設(shè)計(jì)。
煤場(chǎng)雨水量Q=降雨厚度×煤場(chǎng)面積×徑流系數(shù)
徑流系數(shù)按《火力發(fā)電廠水工設(shè)計(jì)規(guī)范》(DL/T5339-2006)中規(guī)定，混凝土地面取值0.85～0.95，綠地地面取值0.10～0.20。
2.4.2 DH高效凈化器
處理能力為50m3/h，2臺(tái)，1用1備。設(shè)備外形直徑為2800×10500mm。采用Q235-B材質(zhì)。初沉后的煤水經(jīng)泵提升進(jìn)入DH凈化器，同時(shí)利用負(fù)壓原理，將藥劑與廢水一并吸入管道中初步混合，進(jìn)入凈化器。在凈化器內(nèi)經(jīng)混凝反應(yīng)、離心分離、重力分離、動(dòng)態(tài)過(guò)濾及污泥濃縮等過(guò)程從凈化器頂端排出凈化后的凈水，濃縮后的污泥從底部定時(shí)或連續(xù)排出。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行，開(kāi)啟反沖洗泵進(jìn)行反沖洗。
DH凈化器是含煤廢水處理的核心工藝單元，其工作原理是利用直流混凝、微絮凝造粒、離心分離、動(dòng)態(tài)把關(guān)過(guò)濾和壓縮沉淀的原理，將污水凈化中的混凝反應(yīng)、離心分離、重力沉降、污泥濃縮等處理技術(shù)有機(jī)組合集成在一起，在同一罐體內(nèi)短時(shí)間(20～30min)完成污水的多級(jí)凈化。
(1)直流混凝原理：DH高效凈化器不需要混凝反應(yīng)池，用計(jì)量泵同時(shí)定量加入絮凝劑和助凝劑混合，通過(guò)調(diào)整絮凝時(shí)間，控制礬花和絮體的形成。
(2)旋流絮凝反應(yīng)機(jī)理：完成直流混凝后的廢水高速進(jìn)入凈化器產(chǎn)生旋流，在壓縮雙電層、吸附電中和、吸附架橋、沉淀和網(wǎng)捕等混凝反應(yīng)機(jī)理作用下，絮凝體快速變大，形成礬花，完成絮凝反應(yīng)及微絮凝造粒。
(3)重力分離和離心分離機(jī)理：廢水沿切線方向高速進(jìn)入罐體后快速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，廢水中質(zhì)量大的顆粒(大于20μm)在離心力作用下被甩向罐壁，并隨下旋流及自身重力作用下滑到錐形泥斗區(qū)濃縮，質(zhì)量小的微粒在藥劑作用下形成較大絮體(礬花)也被甩向罐壁，并隨下旋流及自身力作用下滑至污泥濃縮區(qū)。污水在沿罐壁作用下旋流作用到一定程度后，經(jīng)凈化的水即向中心靠攏，形成向上的旋流不斷上升進(jìn)入過(guò)濾區(qū)。
(4)動(dòng)態(tài)過(guò)濾機(jī)理：污水經(jīng)重力分離和離心分離凈化后，水質(zhì)基本達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求。尚有少量質(zhì)量小的顆粒漂浮物隨著凈化水上升進(jìn)入過(guò)濾區(qū)，過(guò)濾區(qū)內(nèi)采用特殊結(jié)構(gòu)、微小粒徑的懸浮濾料，借助旋流及上升流，濾料間產(chǎn)生撓動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)過(guò)濾。動(dòng)態(tài)過(guò)濾的特點(diǎn)是，濾料在旋流及上升流的作用下相互摩擦、碰撞，濾料不易板結(jié)，不會(huì)在過(guò)濾面形成泥餅，具有自清洗能力，反沖洗周期長(zhǎng)，顆粒漂浮物容易凝聚脫落下沉。這一區(qū)域，粒徑在5μm以上的顆?；颈唤亓簦瑢?shí)現(xiàn)污水的二級(jí)把關(guān)凈化，顆粒雜質(zhì)被濾料表面吸附，當(dāng)吸附的顆粒物不斷截留，堆積達(dá)一定程度后隨著濾料顆粒的相互摩擦作用而脫落，在離心力作用下又下滑到污泥區(qū)。
(5)污泥壓縮沉淀機(jī)理：通過(guò)重力和離心的污泥進(jìn)入錐形泥斗區(qū)，泥斗區(qū)中上部污泥在聚合力作用下，顆粒群體結(jié)合成一整體，各自保持相對(duì)不變的位置共同下沉。在泥斗區(qū)中下部，污泥濃度相對(duì)較高，顆粒間距離很小，顆?；ハ嘟佑|，互相支承，在罐體內(nèi)水及上層顆粒重力作用下，下層顆粒間隙中的液體被擠出界面，固體顆粒被濃縮壓密，最后從錐體底部排泥管連續(xù)或間斷排出。DH高效凈化器取代了傳統(tǒng)的水處理繁雜工藝鏈，運(yùn)用組合和集成新技術(shù)使廢水在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)多級(jí)高效凈化。對(duì)污染因子，特別是SS、COD、P、色度、濁度等去除率高，耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)(SS進(jìn)水濃度可允許達(dá)6000mg/L)。
2.4.3 經(jīng)纖維球過(guò)濾器
處理能力為50m3/h，2臺(tái)，1用1備。設(shè)備外形直徑為1800×5800mm。采用Q235-B材質(zhì)。纖維過(guò)濾器采用直接攔截、慣性攔截和電化學(xué)吸附進(jìn)行過(guò)濾。本體為立式罐，采用機(jī)械攪拌方式進(jìn)行反沖洗，可手動(dòng)操作和自動(dòng)操作。過(guò)濾時(shí)廢水從上到下流過(guò)濾層，油及懸浮物等被攔截，大部分污物被去除。反洗時(shí)凈水從下到上沖洗濾料，邊沖邊攪拌，被濾料攔截的污物逐漸清洗干凈。過(guò)濾處理后清水自流進(jìn)入回用水池。
2.4.4 PAC和PAM加藥裝置
設(shè)置2套加藥裝置。每套加藥裝置內(nèi)主要包括計(jì)量箱(帶磁性浮子液位計(jì)，輸出4～20mA信號(hào))、加藥泵、過(guò)濾器、攪拌設(shè)備、出入口閥門(mén)、逆止閥、安全閥、緩沖器、壓力表、連接管道、儀表和就地控制柜等。PAC加藥裝置計(jì)量箱容積為1m3，計(jì)量泵處理25L/h;PAM加藥箱容積4.5m3，計(jì)量泵出力315L/h。
2.4.5 控制系統(tǒng)
整套系統(tǒng)裝置的控制可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)和就地手動(dòng)兩種方式，系統(tǒng)所有在線儀表及自動(dòng)閥門(mén)，既可在設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)顯示控制，也可統(tǒng)一納入項(xiàng)目總的程控系統(tǒng)。
3、系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行情況
3.1 調(diào)試準(zhǔn)備
土建安裝等工作完成，驗(yàn)收合格。系統(tǒng)來(lái)水連續(xù)水質(zhì)穩(wěn)定。電氣熱控設(shè)備可以投入使用，滿(mǎn)足系統(tǒng)調(diào)試要求。工藝系統(tǒng)通水正常，無(wú)泄漏。系統(tǒng)所需濃度藥劑配制完畢。
3.2 調(diào)試運(yùn)行
首先進(jìn)行單體調(diào)試。確保DH高效過(guò)濾器和纖維球過(guò)濾器設(shè)備本體完好，表計(jì)齊全并能正常投入使用;水源供水正常，壓力穩(wěn)定;各閥門(mén)開(kāi)關(guān)靈活，各監(jiān)督取樣點(diǎn)開(kāi)通。加藥裝置的溶解箱、計(jì)量箱清洗干凈;計(jì)量泵、攪拌機(jī)、儀表、液位計(jì)及各閥門(mén)正常;將溶解箱加水后打開(kāi)注入口的閥門(mén)，啟動(dòng)計(jì)量泵，看其運(yùn)行是否正常;試運(yùn)行。將所需的藥劑在溶解箱中，開(kāi)動(dòng)攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，然后將藥液放入計(jì)量箱，待運(yùn)行;藥液的比例、計(jì)量泵的行程等，在全系統(tǒng)調(diào)試時(shí)再定(以SDI指數(shù)合格為準(zhǔn))。
3.3 調(diào)試結(jié)果
(1)PAM定量條件下，不同PAC投加量出水濁度比較。PAC為固體，對(duì)水中膠體顆粒和膠體污染物進(jìn)行電性中和、脫穩(wěn)和吸附架橋從而生成粗顆粒絮凝體去除懸浮物，配置溶液濃度為10%。PAM選陰離子型，是有機(jī)高分子化合物，具有較好的架橋和網(wǎng)捕作用，投加后有助于懸浮物形成更大的絮團(tuán)，增加沉降效果，配置溶液濃度為0.1%。用燒杯取2L廢水，向其中加入PAM濃度為1.5mg/L，然后投加不同濃度PAC時(shí)觀察出水效果。通過(guò)燒杯試驗(yàn)確定，在PAC投加量從20mg/L到45mg/L的過(guò)程中，對(duì)濁度的去除呈現(xiàn)迅速增加的趨勢(shì)，并且在PAC投加量為45mg/L時(shí)，出水濁度最低。但是PAC投加量增大到45以后，濁度的去除效率變化很緩慢，當(dāng)繼續(xù)投加PAC，濁度反而上升。這是由于PAC投加量過(guò)大出現(xiàn)膠體再穩(wěn)現(xiàn)象。由此確定此工藝最佳加藥點(diǎn)為PAM1.5mg/L，PAC45mg/L。
(2)不同進(jìn)水濁度，出水效果比較。
如圖2所示，在電廠含煤廢水來(lái)水水質(zhì)波動(dòng)較大的情況下，DH高效凈化器+纖維球過(guò)濾器工藝鏈可以較好地控制出水濁度，滿(mǎn)足回用水要求。
3.4 運(yùn)行建議
(1)在項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)要注意一些原則性的要求，如藥劑的充分混合條件和時(shí)間。如果管道混合器設(shè)置太靠設(shè)備，藥劑反時(shí)間不足會(huì)影響出水水質(zhì)。表計(jì)安裝位置要適宜以法滿(mǎn)足巡檢和檢修方便要求。
(2)纖維球過(guò)濾器正洗排水閥門(mén)應(yīng)采用自動(dòng)門(mén)，否則設(shè)備反洗后無(wú)法自動(dòng)進(jìn)入正洗階段，直接轉(zhuǎn)入投運(yùn)階段，會(huì)導(dǎo)致出口濁度數(shù)值升高。
4、結(jié)論及建議
從處理效果和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)看，該項(xiàng)目運(yùn)用DH高效凈化器+纖維球過(guò)濾器處理電廠含煤廢水的工藝，能滿(mǎn)足含煤廢水回用要求;而且對(duì)水質(zhì)變化適應(yīng)性強(qiáng)，維護(hù)檢修簡(jiǎn)單、運(yùn)行也比較穩(wěn)定可靠，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。( >
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