中水處理系統(tǒng)運行存在問題及改進建議

張海燕，李樂豐，龐友燕

（1.華電國際技術服務分公司，山東 濟南 250014；2.國網(wǎng)山東省電力公司電力科學研究院，山東 濟南 250003；3.華電鄒縣發(fā)電有限公司，山東 濟寧 252216）

0 引言

隨著國家對環(huán)境保護工作的重視，火電廠用水管理越來越嚴格。自2006年以來新建的機組，幾乎全部采用城市中水作為機組水源，處理后的城市中水，不僅作為循環(huán)水補充水，有的電廠還用來作為機組的水汽用水。城市中水處理系統(tǒng)處理水量大、加藥量多，優(yōu)化中水處理系統(tǒng)運行，不僅可有效提高中水系統(tǒng)的經(jīng)濟性、減少維護量，而且可有效提高全廠水資源的利用率，提高后續(xù)設備的運行效果。

城市中水來水比較復雜，經(jīng)過城市污水處理系統(tǒng)處理，去除了部分懸浮物、膠體、有機物、氮磷等污染物，但仍有較多的膠體、有機物等污染物存在，且硬度也比較高。目前，火電廠城市中水主要采用的處理工藝為石灰混凝處理，去除城市中水中的懸浮物、膠體、有機物及暫時硬度，然后經(jīng)過過濾、殺菌處理工藝，作為全廠的循環(huán)水補充水及其他用途的水。

盡管城市中水處理系統(tǒng)比較簡單，但在實際運行中，普遍存在加藥成本控制不佳、缺陷多、出水水質(zhì)差，甚至影響后續(xù)的反滲透系統(tǒng)運行等問題。

1 中水處理系統(tǒng)組成

現(xiàn)有的中水處理系統(tǒng)主要處理工藝包括石灰混凝、澄清、過濾及消毒，主要工藝流程見圖1，主要處理設備為機械加速澄清池（以下簡稱“澄清池”）、過濾池（器）、加藥裝置和殺菌裝置等。

澄清池是中水處理的核心設施，澄清池分為加藥區(qū)、反應區(qū)和沉淀區(qū)3 個部分，將混合、絮凝反應及沉淀工藝結合在一起。中水從澄清池加藥區(qū)底部進入，水中依次加入消石灰、絮凝劑和助凝劑3 種處理藥劑，通過中和、水解、絡合等反應，使水中的懸浮物、膠體等污染物生成絮凝體，中水從澄清池加藥區(qū)頂部溢流進入澄清池的反應區(qū)，通過水流作用，絮凝體不斷增大，形成可沉降的泥渣，中水從澄清池反應區(qū)流入澄清池沉淀區(qū)，在沉淀區(qū)污泥沉降，處理后的水質(zhì)溢流進入快速濾池。采用石灰混凝處理主要目的是降低水的堿度，去除水中的暫時硬度，去除水中大部分的懸浮物、膠體等污染物［1］。

圖1 中水處理系統(tǒng)主要流程

機械加速澄清池出水濁度一般為5～10 NTU，為了進一步去除水中的懸浮物，中水處理系統(tǒng)設置濾池設施。濾池對細菌、病毒等也有一定的去除作用，提高后續(xù)的殺菌效果。濾池操作比較簡單，自動化程度較高，采用的工藝各有不同，大多為無閥濾池等普通快濾池。

殺菌主要采用氯殺菌，主要有次氯酸鈉及二氧化氯殺菌，也有的系統(tǒng)采用鋁錠等定投殺菌。

2 中水處理系統(tǒng)運行中存在的問題

中水處理系統(tǒng)處理水量大，出水在線儀表比較少，由于日常運行參數(shù)控制不當或管理不到位，易造成出水水質(zhì)差、自用水量高、藥耗高等情況，甚至有的電廠由于中水處理出水水質(zhì)差，造成設備出現(xiàn)污染、污堵、結垢等情況，如水處理超濾、反滲透等。

2.1 機械加速澄清池出水水質(zhì)差

機械加速澄清池出水濁度一般控制在10 NUT內(nèi)，在日常運行中，可通過澄清池出水濁度及出水區(qū)水質(zhì)目測，較直觀地判斷絮凝劑的加藥情況，出水水質(zhì)差經(jīng)常表現(xiàn)為：出水混濁或出水水質(zhì)較清但水中存在較大的絮狀體，甚至澄清池出水短時間出現(xiàn)大量絮凝體，出水濁度劇增。

造成出水水質(zhì)差主要原因是機械加速澄清池加藥量控制不佳，排泥不當或澄清池進水量控制不當。當絮凝劑加藥量不足時，運行中澄清池出水濁度增大，有細小的礬花，混合區(qū)和反應區(qū)的泥渣濃度都降低，此時應增加絮凝劑的投加量。當絮凝劑加藥量過大，盡管澄清池出水濁度較低，目測澄清區(qū)水質(zhì)澄清透明，但水中有白色絮體，此時應適當降低加藥量；當絮凝劑的加藥量進一步增大，絮凝劑由長鏈堿性金屬化合物分解出大量的短鏈金屬氫氧化物，單位絮凝體負載電荷多，脫穩(wěn)效果明顯，但由于聚合鏈短，生成的泥渣細、密度小，泥渣層上漲快，排泥較頻繁，藥品消耗量大，水耗大［2］。

澄清池出水區(qū)出現(xiàn)大量絮凝體，出水濁度劇增，這現(xiàn)象稱為翻池。造成翻池最經(jīng)常的原因是澄清池處理水量增加太快或進水量超過設計值，同時，進水溫度過高，配水裝置堵塞造成短流，長時間沒有排泥等也可能帶來翻池。據(jù)文獻［3］，澄清池進水水溫高于池內(nèi)水溫1℃以上，很容易帶來翻池。反應區(qū)污泥濃度升高、泥渣沉降比超過20%，分離區(qū)下部泥渣超過35%或最高泥渣取樣管取到泥渣，出水濁度增大，應加大排泥量，否則，也容易造成澄清池出水濁度的快速增加。

2.2 濾池運行操作不當

在實際運行中，濾池的濾速存在過大、過小的情況，造成周期制水量降低，自用水耗增加。濾速過高，在大強度水的沖擊下，濾層過早穿透，快速失效，周期產(chǎn)水量低；濾速過低，濾池出力量降低，污水內(nèi)的污染物無法分級截留，主要被表層截留，很快達到反洗水頭，同樣造成周期制水量低。

2.3 濾池的過濾周期控制不當

在實際運行中，濾池存在反洗周期過長的情況，甚至有些濾池只要沒有達到反洗壓頭，就不進行反洗。時間一長，濾池濾料易壓實板結，造成反洗不徹底，或者板結造成局部反洗流量過大，沖亂濾料層，細的濾料大量流失，嚴重影響出水效果。同時，長時間不反洗，濾料空隙截留的有機物容易分解［1］，造成濾池氣阻，影響過濾效果。濾池的過濾周期應依據(jù)最大過濾水頭損失或出水水質(zhì)確定，在濾池的設計中，依據(jù)文獻［4］確定濾池的最大過濾水頭損失，從而一般普通快濾池設計過濾周期為12～24 h。在實際運行中，電廠沒有考慮系統(tǒng)的匹配出力，過分提高澄清池的出水水質(zhì)，澄清池出水濁度低，濾池截留少，過濾周期延長，超過設計值，造成濾池濾料板結，大流量沖洗濾料亂層，短時間內(nèi)就進行了濾池檢修。因此，濾池的過濾周期不宜超過設計值太長且宜增加運行時間的反洗條件。

2.4 加藥系統(tǒng)故障

由于消石灰容易吸潮，尤其是夏天天氣潮濕，消石灰下料等部位容易出現(xiàn)板結，堵塞下料口，造成石灰加藥不正常。絮凝劑及助凝劑入口加藥濾網(wǎng)的檢查經(jīng)常容易忽略，甚至沒有安裝，造成絮凝劑及助凝劑加藥不正常。當出現(xiàn)加藥泵參數(shù)異常、機械加速澄清池反映效果變差等情況，需要及時檢查加藥泵入口濾網(wǎng)的情況，防止由于加藥泵進口濾網(wǎng)堵塞，造成加藥量低。

3 中水處理系統(tǒng)運行優(yōu)化建議

中水處理系統(tǒng)盡管運行比較簡單，出水水質(zhì)指標設置比較寬泛，但在實際運行中，運行效果常常不盡如意。通過近幾年在實際現(xiàn)場中發(fā)現(xiàn)的問題，對中水處理系統(tǒng)運行優(yōu)化提出以下建議。

3.1 中水水質(zhì)指標控制

中水處理系統(tǒng)作為預處理，在實際運行中，管理相對寬松，指標控制不嚴格，這也是中水運行目前比較突出的問題。首先要重視中水處理系統(tǒng)在線儀表的運行維護，定期開展校驗工作，保證儀表準確運行，為運行管理提供可靠的監(jiān)督手段；其次要做好中水來水監(jiān)督工作，至少開展堿度、硬度、濁度、COD、氨氮、總磷、氯離子等指標的分析，通過堿度和硬度指標確定消石灰的加入情況，通過對COD 的分析，對加藥量及出水余氯進行驗證，氨氮、總磷、氯離子則需要滿足中水回用要求，根據(jù)運行經(jīng)驗，循環(huán)水補水氨氮質(zhì)量濃度超過5 mg／L，容易帶來循環(huán)水pH的突然降低，氯離子經(jīng)循環(huán)水系統(tǒng)循環(huán)濃縮，需要考慮對循環(huán)水設備及構筑物的腐蝕。

3.2 中水處理燒杯試驗

中水處理通過燒杯試驗可以便捷、準確地得到絮凝劑的最佳加藥量，同時也可以依據(jù)燒杯試驗驗證消石灰加藥情況，得到最佳加藥量。燒杯試驗方案關鍵控制因素是攪拌強度和時間［5］，應結合混凝原理及實際生產(chǎn)流程進行設置。在凝聚階段，混凝劑與廢水快速反應生成細小礬花，此時攪拌速度宜快速，燒杯試驗一般設置攪拌速度250～300 r／min，攪拌時間1～2 min。在絮凝階段，礬花成長過程，需要適當?shù)耐牧鞒潭群洼^長的停留時間，開展燒杯實驗可先以150 r／min 攪拌約5 min，再以50 r／min 攪拌約4 min至呈懸浮態(tài)，此時觀察到礬花開始成片狀不斷下沉，開始出現(xiàn)明顯分層。沉降階段，絮凝物沉降從水中分離，可用低于30 r／min 慢攪3～5 min，再靜沉10 min，于液面下3～5 cm 處取水樣，測定水質(zhì)指標。

3.3 控制澄清池混合室泥渣沉降比

下部泥渣沉降比與上部泥渣沉降比的差值一般控制在4%～8%范圍。取樣觀察，上下部泥渣沉降比差值小于4%時，應降低攪拌強度，通常是降低攪拌機的頻率；當上下部泥渣沉降比差值大于8%，應相應的提高攪拌強度。某電廠一座平均進水流量在600 t／h 的澄清池，通過運行優(yōu)化，攪拌機最佳運行頻率宜在16～18 Hz 范圍，攪拌機最高轉(zhuǎn)速不得超過24 Hz。

3.4 防治刮泥機啟停操作過載

澄清池短時間停運期間，應保持攪拌機、刮泥機運轉(zhuǎn)，嚴禁刮泥機停運，防止泥渣沉積壓實。澄清池啟動前，先開啟底部放空門排出少量泥渣，在短時間內(nèi)控制較大的進水流量，適當加大加藥量，促使底部泥渣松動，然后啟動刮泥機。當系統(tǒng)停運時間超過40 h，應將澄清池排凈，系統(tǒng)停止運行。

3.5 澄清池定期沖洗

運行中生成的泥渣容易在澄清池壁上沉積，尤其是第二反應室內(nèi)外壁。沉積量大量增加，會造成澄清池基礎下沉、大梁傾斜甚至倒垮。應定期檢查澄清池池壁清潔情況，制定澄清池停運沖洗內(nèi)容及周期。

3.6 濾池運行保持合適濾速

在濾池投運時，首先控制進水流量在正常運行流量的1／2～2／3，此時出水水質(zhì)優(yōu)于控制指標，然后逐漸提高過濾水量，監(jiān)督濾池出水水質(zhì)逐漸接近控制指標，保持濾池運行。當濾池進水量降低的時候，應適當停運濾池，保持適當濾速，禁止所有濾池都在低速運行，造成制水量低，且無備用的情況。

3.7 出水余氯監(jiān)視

正常運行，一般對中水余氯有控制要求，在此的余氯應包括游離性余氯和化合性余氯，而非單純的游離性余氯，因此，余氯在線表應監(jiān)視總氯指標。尤其是中水出水若進入超濾反滲透系統(tǒng)，應加強余氯的監(jiān)視和控制。

3.8 殺菌劑使用

不同的殺菌劑對pH 有不同的要求，在水中水解為次氯酸的系列殺菌劑，在酸性條件下殺菌效果佳，而二氧化氯則在堿性條件有更好的殺菌效果［6］，不同的殺菌劑，對殺菌時間也有一定的要求。因此，殺菌劑投加點與加酸點的位置及距離應滿足要求，如中水處理系統(tǒng)一般采用二氧化氯殺菌，殺菌劑投加點設置在加酸點之前，并且根據(jù)最大處理水量保留一定的距離。

4 結語

中水回收利用是火電企業(yè)踐行國家節(jié)水政策的有效舉措，盡管中水回用增加企業(yè)的用水成本，但對社會具有很大的環(huán)保效益，因此，中水回用在火電廠中必將深入推廣和實施，甚至不斷替代常規(guī)水源。

中水處理系統(tǒng)盡管簡單，操作簡易，但由于處理水量大、缺乏在線監(jiān)視儀表，在實際運行中不容易發(fā)現(xiàn)出水水質(zhì)異常，依靠運行規(guī)程及指標化驗分析，無法及時發(fā)現(xiàn)及保證系統(tǒng)可靠運行。在收集中水處理系統(tǒng)存在問題，總結運行經(jīng)驗的基礎上，提出容易忽略或不能夠認識到的問題，從運行操作、技術管理中提出優(yōu)化建議，作為執(zhí)行運行規(guī)程的有效補充，切實提高中水處理系統(tǒng)的運行水平。