城市再生水回用技術(shù)在燃煤電廠中的應(yīng)用

1、 給水排水 V ol 36 No 6 201055工業(yè)給排水城市再生水回用技術(shù)在燃煤電廠中的應(yīng)用張宇龍1,2馬駿彪2 王凱軍1 彭桂云2(1清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系,北京 100084;2中國華電工程(集團有限公司,北京 100035摘要 將城市污水處理廠二級出水經(jīng)深度處理可回用于電廠循環(huán)冷卻水補充水、鍋爐補給水、其他工業(yè)用水等,常采用的技術(shù)包括混凝澄清、深層過濾、石灰處理、BAF 、U F 、RO 、MBR 等,給出了各種技術(shù)的典型工藝及工程實例,并指出了其選用的原則。關(guān)鍵詞 再生水回用 電廠 混凝澄清 深層過濾 石灰處理 BA F U F RO MBR將城市污水處理廠二級出水進行深度處理,

2、回用于電廠循環(huán)冷卻水補充水、鍋爐補給水、其他工業(yè)用水等,可大幅減少新鮮水的用量,是解決電廠水資源緊缺、防止環(huán)境污染的重要途徑。根據(jù)二級出水水質(zhì)及回用水水質(zhì)要求的不同,可以采用不同的深度處理工藝。目前工程實踐中常用的水處理方法包括:混凝澄清、石灰處理、深層過濾、曝氣生物濾池(BAF、超濾(UF、反滲透(RO、膜生物反應(yīng)器(MBR等。1 常用技術(shù)1.1 混凝澄清通過投加混凝劑、助凝劑,在電中和、吸附以及泥渣吸附過濾等作用下,經(jīng)過膠體脫穩(wěn)、凝聚、形成絮凝體并不斷長大、最終沉淀等過程,混凝澄清工藝可以去除水中的懸浮物、膠體、部分有機物以及藻類等雜質(zhì)。一般情況下,城市污水處理廠二級出水經(jīng)混凝澄清處理,濁

3、度去除率為50%60%,SS 去除率為40%60%,BOD 5去除率為30%50%,COD Cr 去除率為25%35%,總氮去除率為5%15%,總磷去除率為40%60%。圓形機械加速澄清池是目前燃煤電廠較為普遍采用的混凝澄清設(shè)備,此外還有H W 高效澄清池等?；炷吻逡话闩c過濾配合使用。1.2 深層過濾在城市污水處理廠二級出水回用于燃煤電廠的水處理中常采用混凝澄清過濾,一般情況下,經(jīng)混凝澄清過濾處理,濁度去除率為70%80%,SS 去除率為70%80%,BOD 5去除率為60%70%,COD Cr 去除率為35%45%,總氮去除率為10%20%,總磷去除率為60%80%;其出水濁度35NT U

4、,SS 510mg /L 。變孔隙濾池是較常用的過濾設(shè)備。1.3 石灰處理石灰處理的主要目的是去除水中的暫時硬度,軟化水質(zhì)。同時,它還可以去除水中的多種雜質(zhì),包括懸浮物、大分子有機物、膠體硅等,還可用于后除磷等。石灰處理常與混凝澄清結(jié)合,將石灰直接投加于機械加速澄清池中。電廠循環(huán)冷卻水補充水水質(zhì)一般要求濁度 5N TU,SS 10mg/L,BOD 5 5mg/L,COD Cr 30m g/L,硬度(以CaCO 3計 250m g/L,氨氮 5m g/L,總磷 1mg/L 。通常達標(biāo)的城市污水處理廠二級出水BOD 5、COD Cr 、氨氮、總磷較低時,經(jīng)過石灰處理+混凝澄清+深層過濾工藝處理后,

5、能滿足循環(huán)冷卻水補充水的水質(zhì)要求,可直接回用。1.4 BAF氨氮是微生物的營養(yǎng)物質(zhì),過高濃度的氨氮可能會造成循環(huán)水系統(tǒng)的生物粘泥、結(jié)垢增多,殺菌劑用量增大等問題1。氨氮還可能導(dǎo)致pH 明顯下降和設(shè)備腐蝕等問題,對電廠的安全運行不利2。BAF 集生物氧化和過濾于一體,具有去除COD 、BOD 、氨氮等的作用。當(dāng)經(jīng)過二級處理的城市污水的COD 、BOD 、氨氮等指標(biāo)較高時,可以用BAF 進行進一步的去除。一般情況下,COD Cr 去除率可達50%80%,氨氮去除率可達90%以上。1.5 U FUF 是一種用微孔濾膜去除水中懸浮物、膠體、大分子有機物和細菌等的膜分離過程,屬于表面過濾,與深層過濾將污

6、物向深層遷移以提高截污容量不同,表面過濾則希望污染物盡量留在膜的表 56給水排水 Vol 36 No 6 2010面,不要卡在微孔中影響反洗效果。在處理城市污水處理廠二級出水時,為了減輕UF 的污堵,延長運行周期,常在U F 前進行預(yù)處理。UF 出水一般要求SDI (污染指數(shù)3,濁度0.4N TU,SS 700mg/L 時,宜采用RO 作為預(yù)除鹽裝置。當(dāng)采用混凝澄清+UF+RO 組合工藝時,RO 的除鹽率一般要求!95%,第一年不小于98%。為了解決RO 膜的污堵問題,一般要求進水SDI 4,當(dāng)使用抗污染膜時也要求SDI 5,因此常在RO 前設(shè)UF 。1.7 MBRMBR 將活性污泥法與膜過濾

7、相結(jié)合,同時具有活性污泥法的二級處理功能和超濾的處理功能,其活性污泥濃度可高達812g /L,處理效率及抗沖擊負荷能力大大提高。水力停留時間與固體停留時間相互獨立,污泥齡長且完全可控,各種微生物充分生長。因此,經(jīng)過UF 后,出水水質(zhì)好,水質(zhì)穩(wěn)定化徹底。M BR 可以將城市污水直接處理后回用,也可以在后面接RO 等進行除鹽,滿足需要除鹽的用途。2 典型工藝及工程實例2.1 石灰法2 1 1 石灰處理+圓形機械加速澄清池+變孔隙濾池工藝華電國際鄒縣發(fā)電廠四期工程(21000MW循環(huán)冷卻水的補充水水源采用鄒縣城市污水處理廠經(jīng)氧化溝處理的二級出水(COD Cr 1 8640mg/L 、BOD 51 4

8、621 6mg/L 、NH 3#N 1 166 12mg/L,電廠三期、四期廢水處理工程初步處理的生活污水(COD Cr 30mg/L 、BOD 5 10mg /L 、NH 3#N 5m g/L,以及工業(yè)廢水(SS 10mg/L 、含油量 5m g/L。來水首先進入調(diào)節(jié)水池,然后進入圓形機械加速澄清池、變孔隙濾池,出水經(jīng)清水池、循環(huán)水補水泵送出。配有相應(yīng)的石灰、聚鐵、硫酸、ClO 2等藥劑儲存、溶解、投加系統(tǒng),以及離心脫水機處理最終泥渣。工程設(shè)計處理水量為4200m 3/h,已于2007年4月投入運行,出水COD Cr 20mg /L 、BOD 55mg/L 、NH 3#N 3m g/L,達到

9、循環(huán)冷卻水補充水水質(zhì)要求。2 1 2 石灰處理+H W 高效澄清池+變孔隙濾池工藝華能北京熱電廠循環(huán)冷卻水補充水處理系統(tǒng)來水水源為高碑店污水處理廠二級出水。為在電廠有限的既有規(guī)劃用地內(nèi)擴大中水站處理規(guī)模,增容技改工程采用了節(jié)約占地的H W 高效澄清技術(shù),具體工藝流程為:二級污水前混合池H W 高效澄清池后混合池變孔隙濾池清水池。前混合池內(nèi)設(shè)快速攪拌器,投加石灰乳和液態(tài)聚硫酸鐵。H W 高效澄清池分為機械絮凝區(qū)、推流絮凝區(qū)、沉淀濃縮區(qū),單座澄清池設(shè)計流量為1500m 3/h 。與藥劑混合后的原水進入機械絮凝區(qū),在絮凝區(qū)分兩點投加PAM ,通過機械攪拌與PAM 、回流污泥均勻混合、絮凝。機械絮凝區(qū)

10、產(chǎn)生的礬花在推流絮凝區(qū)內(nèi)進一步增大和密實后進入沉淀濃縮區(qū)。沉淀濃縮區(qū)前端為預(yù)沉區(qū),由于移動速度的減緩,SS 在該區(qū)沉淀。剩余礬花則在斜管分離區(qū)去除。沉積的礬花在沉淀區(qū)下部進行濃縮,部分濃縮污泥通過污泥回流泵送回機械絮凝區(qū),剩余濃縮污泥通過污泥排放泵輸送至污泥儲存池。后混合池內(nèi)投加混凝劑,用以增強后續(xù)過濾的處理效果。工程已于2008年9月投入運行,出水COD 、BOD 、NH 3#N 等各項指標(biāo)均達到回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),濁度長期小于1NT U 。2.2 BAF+石灰法山東濰坊發(fā)電廠二期(2670MW 工程循環(huán)冷卻水補充水的來水為濰坊市污水處理廠二級出水,設(shè)計水量為3200m 3/h 。經(jīng)Orbal

11、氧化溝處理的二級出水COD 、BOD 、NH 3#N 較高,為了解決此問題,采用BAF+石灰處理+圓形機械加速澄清池+變孔隙濾池工藝。該工程已于2009年5月投入運行,達到了回用要求。2.3 膜法2 3 1 預(yù)處理+U F+RO 工藝陜西華電蒲城電廠處于我國西北嚴(yán)重缺水地 給水排水 V ol 36 No 6 201057區(qū),三期工程2660MW 超臨界機組采用空冷機組,但是工業(yè)用水水源問題是制約其建設(shè)的主要因素之一,因此,要求對一、二期全廠水系統(tǒng)進行節(jié)水改造,回收利用一、二期廢水作為三期工業(yè)用水。深度處理工藝流程為:廢水儲存池澄清池變孔隙濾池清水池自清洗過濾器浸沒式超濾裝置超濾產(chǎn)水箱保安過濾器

12、反滲透裝置淡水箱工業(yè)蓄水池。處理后的出水水質(zhì)滿足作為三期工業(yè)水的水質(zhì)要求(UF 出水SDI98%,生產(chǎn)淡水量為320m 3/h,整個廢水深度處理系統(tǒng)實現(xiàn)自動運行,2008年12月投運。2 3 2 M BR 工藝內(nèi)蒙古臨河熱電廠(2300MW供熱機組采用MBR 進行再生水回用處理,具體工藝流程為:原水格柵調(diào)節(jié)池生物反應(yīng)器膜組件消毒裝置中水儲池中水用水系統(tǒng),取得了較好的處理效果3。3 技術(shù)、工藝選定原則3.1 技術(shù)、工藝適用性(見表1表1 各種技術(shù)、工藝的適用性技術(shù)/工藝適用性混凝澄清主要用于去除水中的懸浮物、膠體等,常與過濾結(jié)合使用深層過濾主要用于去除水中的非溶解性雜質(zhì),可以作為最終出水的水質(zhì)保

13、障措施,亦可作為進一步深度處理的前置措施石灰處理 主要用于去除水中的暫時硬度等,常與混凝澄清結(jié)合使用BAF 主要用于去除水中的COD 、BOD 、氨氮等UF 主要用于去除水中的非溶解性雜質(zhì),常作為RO 的預(yù)處理措施RO主要用于除鹽M BR可以用于去除水中的懸浮物、膠體、有機物、其他非溶解性雜質(zhì)等,出水可以回用于不需除鹽的用途;亦可作為反滲透的預(yù)處理措施石灰處理+混凝澄清+深層過濾 一般用于處理城市二級達標(biāo)排放水,出水可回用于循環(huán)冷卻水補充水BAF +石灰處理+混凝澄清+深層過濾城市污水處理廠二級出水COD 、BOD 、氨氮等較高時,一般應(yīng)用本工藝處理后出水可以回用于循環(huán)冷卻水補充水預(yù)處理+UF

14、+RO主要應(yīng)用于需要除鹽的情況,出水可以回用于對除鹽要求不高的用途;亦可以作為預(yù)除鹽措施,后面接離子交換等進一步除鹽后回用于鍋爐補給水3.2 環(huán)境影響不同的技術(shù)、工藝,其產(chǎn)生的環(huán)境影響、特別是跨介質(zhì)環(huán)境影響也不相同?；炷吻?、石灰處理、BAF 、M BR 等技術(shù)均會有污泥產(chǎn)生,需要經(jīng)過脫水等處理后進行無害化處置。石灰法工藝中產(chǎn)生的污泥雖然較多,但與普通生化法產(chǎn)生的活性污泥不同,石灰法工藝產(chǎn)生的污泥中無機成分較多,易于進行脫水及無害化處理。由于污泥循環(huán)回流、污泥齡長等原因,M BR 產(chǎn)生的剩余污泥量較少。在石灰法工藝中容易產(chǎn)生粉塵污染,通過設(shè)備改進,實現(xiàn)石灰粉的全密閉運輸、存儲、計量、制乳和投加,可以較好地解決粉塵污染問題。U F+RO 等工藝會有濃水產(chǎn)生,一般可以回用于沖灰渣、煤場噴灑等對水質(zhì)要求低的用途。3.3 經(jīng)濟性石灰處理+混凝澄清+深層過濾處理工藝,具有一次性工程投資低、主要消耗品石灰價格低廉、運行費用便宜等特點。采用普通圓形機械加速澄清池時占地面積一般較大,采用H W 高效澄清池時,占地面積會顯著減小。BA F 容積負荷、水力負荷大,水力停留時間短,出水水質(zhì)好,所需基建投資少,運行能耗低,運行費用省。UF 膜及RO 膜的價格較高,工程建設(shè)初次投資較高;膜具有一定使用壽命,需要定期更換,其運行成本也較高。MBR 的初次建設(shè)投資及運行費用較高