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(guó)華電工程(集團(tuán)有限公司,北京 100035摘要 將城市污水處理廠二級(jí)出水經(jīng)深度處理可回用于電廠循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水、鍋爐補(bǔ)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(guò)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(shí)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(guò)濾 石灰處理 BA F U F RO MBR將城市污水處理廠二級(jí)出水進(jìn)行深度處理,

2、回用于電廠循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水、鍋爐補(bǔ)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(jí)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(shí)踐中常用的水處理方法包括:混凝澄清、石灰處理、深層過(guò)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(guò)投加混凝劑、助凝劑,在電中和、吸附以及泥渣吸附過(guò)濾等作用下,經(jīng)過(guò)膠體脫穩(wěn)、凝聚、形成絮凝體并不斷長(zhǎng)大、最終沉淀等過(guò)程,混凝澄清工藝可以去除水中的懸浮物、膠體、部分有機(jī)物以及藻類(lèi)等雜質(zhì)。一般情況下,城市污水處理廠二級(jí)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(jī)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。混凝澄清一般與過(guò)濾配合使用。1.2 深層過(guò)濾在城市污水處理廠二級(jí)出水回用于燃煤電廠的水處理中常采用混凝澄清過(guò)濾,一般情況下,經(jīng)混凝澄清過(guò)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(guò)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(shí)硬度,軟化水質(zhì)。同時(shí),它還可以去除水中的多種雜質(zhì),包括懸浮物、大分子有機(jī)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(jī)械加速澄清池中。電廠循環(huán)冷卻水補(bǔ)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(jì) 250m g/L,氨氮 5m g/L,總磷 1mg/L 。通常達(dá)標(biāo)的城市污水處理廠二級(jí)出水BOD 5、COD Cr 、氨氮、總磷較低時(shí),經(jīng)過(guò)石灰處理+混凝澄清+深層過(guò)濾工藝處理后,

5、能滿足循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水的水質(zhì)要求,可直接回用。1.4 BAF氨氮是微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),過(guò)高濃度的氨氮可能會(huì)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(wèn)題1。氨氮還可能導(dǎo)致pH 明顯下降和設(shè)備腐蝕等問(wèn)題,對(duì)電廠的安全運(yùn)行不利2。BAF 集生物氧化和過(guò)濾于一體,具有去除COD 、BOD 、氨氮等的作用。當(dāng)經(jīng)過(guò)二級(jí)處理的城市污水的COD 、BOD 、氨氮等指標(biāo)較高時(shí),可以用BAF 進(jìn)行進(jìn)一步的去除。一般情況下,COD Cr 去除率可達(dá)50%80%,氨氮去除率可達(dá)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(jī)物和細(xì)菌等的膜分離過(guò)程,屬于表面過(guò)濾,與深層過(guò)濾將污

6、物向深層遷移以提高截污容量不同,表面過(guò)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(jí)出水時(shí),為了減輕UF 的污堵,延長(zhǎng)運(yùn)行周期,常在U F 前進(jìn)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(shí),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(shí),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(wèn)題,一般要求進(jìn)水SDI 4,當(dāng)使用抗污染膜時(shí)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(guò)濾

7、相結(jié)合,同時(shí)具有活性污泥法的二級(jí)處理功能和超濾的處理功能,其活性污泥濃度可高達(dá)812g /L,處理效率及抗沖擊負(fù)荷能力大大提高。水力停留時(shí)間與固體停留時(shí)間相互獨(dú)立,污泥齡長(zhǎng)且完全可控,各種微生物充分生長(zhǎng)。因此,經(jīng)過(guò)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(jìn)行除鹽,滿足需要除鹽的用途。2 典型工藝及工程實(shí)例2.1 石灰法2 1 1 石灰處理+圓形機(jī)械加速澄清池+變孔隙濾池工藝華電國(guó)際鄒縣發(fā)電廠四期工程(21000MW循環(huán)冷卻水的補(bǔ)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(jí)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(lái)水首先進(jìn)入調(diào)節(jié)水池,然后進(jìn)入圓形機(jī)械加速澄清池、變孔隙濾池,出水經(jīng)清水池、循環(huán)水補(bǔ)水泵送出。配有相應(yīng)的石灰、聚鐵、硫酸、ClO 2等藥劑儲(chǔ)存、溶解、投加系統(tǒng),以及離心脫水機(jī)處理最終泥渣。工程設(shè)計(jì)處理水量為4200m 3/h,已于2007年4月投入運(yùn)行,出水COD Cr 20mg /L 、BOD 55mg/L 、NH 3#N 3m g/L,達(dá)到

9、循環(huán)冷卻水補(bǔ)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(bǔ)充水處理系統(tǒng)來(lái)水水源為高碑店污水處理廠二級(jí)出水。為在電廠有限的既有規(guī)劃用地內(nèi)擴(kuò)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(jí)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(jī)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(jì)流量為1500m 3/h 。與藥劑混合后的原水進(jìn)入機(jī)械絮凝區(qū),在絮凝區(qū)分兩點(diǎn)投加PAM ,通過(guò)機(jī)械攪拌與PAM 、回流污泥均勻混合、絮凝。機(jī)械絮凝區(qū)

10、產(chǎn)生的礬花在推流絮凝區(qū)內(nèi)進(jìn)一步增大和密實(shí)后進(jìn)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(dòng)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(jìn)行濃縮,部分濃縮污泥通過(guò)污泥回流泵送回機(jī)械絮凝區(qū),剩余濃縮污泥通過(guò)污泥排放泵輸送至污泥儲(chǔ)存池。后混合池內(nèi)投加混凝劑,用以增強(qiáng)后續(xù)過(guò)濾的處理效果。工程已于2008年9月投入運(yùn)行,出水COD 、BOD 、NH 3#N 等各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),濁度長(zhǎng)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(bǔ)充水的來(lái)水為濰坊市污水處理廠二級(jí)出水,設(shè)計(jì)水量為3200m 3/h 。經(jīng)Orbal

11、氧化溝處理的二級(jí)出水COD 、BOD 、NH 3#N 較高,為了解決此問(wèn)題,采用BAF+石灰處理+圓形機(jī)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(yùn)行,達(dá)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(guó)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(jī)組采用空冷機(jī)組,但是工業(yè)用水水源問(wèn)題是制約其建設(shè)的主要因素之一,因此,要求對(duì)一、二期全廠水系統(tǒng)進(jìn)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(chǔ)存池澄清池變孔隙濾池清水池自清洗過(guò)濾器浸沒(méi)式超濾裝置超濾產(chǎn)水箱保安過(guò)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(gè)廢水深度處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行,2008年12月投運(yùn)。2 3 2 M BR 工藝內(nèi)蒙古臨河熱電廠(2300MW供熱機(jī)組采用MBR 進(jìn)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(chǔ)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(jiàn)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(guò)濾結(jié)合使用深層過(guò)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(jìn)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(shí)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(jī)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(guò)濾 一般用于處理城市二級(jí)達(dá)標(biāo)排放水,出水可回用于循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水BAF +石灰處理+混凝澄清+深層過(guò)濾城市污水處理廠二級(jí)出水COD 、BOD 、氨氮等較高時(shí),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(bǔ)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(duì)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(jìn)一步除鹽后回用于鍋爐補(bǔ)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(huì)有污泥產(chǎn)生,需要經(jīng)過(guò)脫水等處理后進(jìn)行無(wú)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(wú)機(jī)成分較多,易于進(jìn)行脫水及無(wú)害化處理。由于污泥循環(huán)回流、污泥齡長(zhǎng)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(guò)設(shè)備改進(jìn),實(shí)現(xiàn)石灰粉的全密閉運(yùn)輸、存儲(chǔ)、計(jì)量、制乳和投加,可以較好地解決粉塵污染問(wèn)題。U F+RO 等工藝會(huì)有濃水產(chǎn)生,一般可以回用于沖灰渣、煤場(chǎng)噴灑等對(duì)水質(zhì)要求低的用途。3.3 經(jīng)濟(jì)性石灰處理+混凝澄清+深層過(guò)濾處理工藝,具有一次性工程投資低、主要消耗品石灰價(jià)格低廉、運(yùn)行費(fèi)用便宜等特點(diǎn)。采用普通圓形機(jī)械加速澄清池時(shí)占地面積一般較大,采用H W 高效澄清池時(shí),占地面積會(huì)顯著減小。BA F 容積負(fù)荷、水力負(fù)荷大,水力停留時(shí)間短,出水水質(zhì)好,所需基建投資少,運(yùn)行能耗低,運(yùn)行費(fèi)用省。UF 膜及RO 膜的價(jià)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(yùn)行成本也較高。MBR 的初次建設(shè)投資及運(yùn)行費(fèi)用較高