電廠含煤廢水綜合收集利用工程案例分析

劉 潔

（湖南平安環(huán)保股份有限公司，湖南 長沙 410100）

隨著國家對(duì)節(jié)約用水與環(huán)境保護(hù)要求的提高，對(duì)電廠排水系統(tǒng)要求也越發(fā)嚴(yán)格。國內(nèi)火電行業(yè)廠區(qū)排水系統(tǒng)很多都沒有考慮場地初期雨水對(duì)周邊環(huán)境的影響[1]。隨著這些年，國家對(duì)于環(huán)保行業(yè)的重視與環(huán)境教育的提升，國民的環(huán)境意識(shí)也逐漸上升。對(duì)于一些沒有考慮初期雨水處理的場地含煤廢水，都面臨著需要整改的困境。

火力發(fā)電廠含煤廢水主要為輸煤系統(tǒng)地面沖洗及輸煤系統(tǒng)除塵排水產(chǎn)生的廢水。煤場含煤廢水是在降雨相對(duì)較多地區(qū)，由煤場區(qū)雨水匯集產(chǎn)生的煤場含煤廢水。輸煤系統(tǒng)產(chǎn)生的含煤廢水根據(jù)電廠的建設(shè)容量不同，排水量不同。

由于初期雨水處理場地的含煤廢水瞬時(shí)水量大，水質(zhì)變化大，持續(xù)時(shí)間不定。要實(shí)現(xiàn)有效收集和處理有一定的困難。要實(shí)現(xiàn)初期雨水中含煤廢水的綜合收集和處理利用，在工程上需要有選擇的比較和平衡。

國電達(dá)州發(fā)電有限公司2×300MW機(jī)組含煤廢水綜合利用治理項(xiàng)目，就是需要在原有含煤廢水收集不完善，處理效果不理想的前提下，統(tǒng)籌完善含煤廢水收集系統(tǒng)，并對(duì)含煤廢水處理系統(tǒng)優(yōu)化，對(duì)含煤廢水處理再利用的一個(gè)案例工程。

1 技術(shù)背景

火力發(fā)電廠含煤廢水pH值比較穩(wěn)定，浮物濃度差別很大。煤泥水pH值在7.3～7.8，懸浮物濃度SS在100～6000mg/L。廢水中含有大量的懸浮物、煤泥和泥砂。通過對(duì)底泥干燥后的礦物組分分析，測得SiO2含量最高。SiO2含量高會(huì)影響含煤廢水的黏度，水樣黏度越高，對(duì)懸浮顆粒沉降的阻力越大。且由于煤炭本身具有疏水性，廢水中的一些微小煤粉在水中特別穩(wěn)定，一些超細(xì)煤粉懸浮于水中，靜置相當(dāng)長的時(shí)間也不會(huì)自然沉降。含煤廢水中的微細(xì)級(jí)顆粒的組成，尤其是微細(xì)級(jí)的含量，對(duì)含煤廢水的處理具有決定性的意義[2]。

火力發(fā)電廠通常都考慮了輸煤系統(tǒng)地面沖洗及輸煤系統(tǒng)除塵產(chǎn)生的含煤廢水的收集和處理?；鹆Πl(fā)電廠含煤廢水的處理也形成了一些常用的處理理論和工藝系統(tǒng)，這些常用的處理技術(shù)對(duì)電廠含煤廢水處理提供了很多寶貴的經(jīng)驗(yàn)和參考價(jià)值。目前火力發(fā)電廠含煤廢水處理，常用的處理工藝和技術(shù)主要有以下幾種：

1）初沉→加藥→沉淀→清水回用或排放；2）初沉→加藥→沉淀→過濾→清水回用或排放；

3）初沉→加藥→煤泥廢水處理設(shè)備→清水回用或排放；

4）高濁度廢水一體化凈化器洗煤廢水處理設(shè)備。

以上電力行業(yè)含煤廢水處理工藝主要采用了常規(guī)的物理化學(xué)工藝，各組合略有不同，各工藝系統(tǒng)也都具備各自的特點(diǎn)。無論采用何種工藝系統(tǒng)，含煤廢水的處理必須結(jié)合水處理理論與實(shí)際水質(zhì)情況[3]，對(duì)診下藥才能擬訂出經(jīng)濟(jì)合理，運(yùn)行安全穩(wěn)定的處理系統(tǒng)。

2 工程設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)難點(diǎn)

國電達(dá)州發(fā)電有限公司2×300MW機(jī)組含煤廢水綜合利用治理EPC項(xiàng)目的設(shè)計(jì)難點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：

1）對(duì)含煤廢水的收集。廠區(qū)原排水系統(tǒng)未考慮對(duì)含煤廢水的獨(dú)立收集，雨季時(shí)，含煤廢水混雜在雨水系統(tǒng)里直接排出廠外，污染了廠外周邊環(huán)境，也招來周邊居民很大的意見。

2）對(duì)原有循環(huán)冷水塔外排水的分流。廠區(qū)原設(shè)計(jì)循環(huán)冷水塔的外排水沒有進(jìn)行有效分流，直接排入了排水系統(tǒng)，混入了下游含煤廢水收集端。循環(huán)冷水塔的外排水量大，如不進(jìn)行有效分離，排入到含煤廢水收集端，后續(xù)含煤廢水系統(tǒng)的處理水量就會(huì)超出控制范圍。而且水質(zhì)混合后，要實(shí)現(xiàn)有效的處理，去除廢水中的懸浮固體也更加困難。

3）工藝路線的優(yōu)化設(shè)計(jì)。廠區(qū)原收集了部分集中的含煤廢水，也配建了含煤廢水處理系統(tǒng)，由于系統(tǒng)處理效果不理想，原設(shè)計(jì)陶瓷膜過濾器已經(jīng)癱瘓，無法修復(fù)使用。且原設(shè)計(jì)脫水效果也不理想，需要合理優(yōu)化。

2.2 工程設(shè)計(jì)

2.2.1 含煤廢水收集

1）原煤水沉淀池?cái)U(kuò)容優(yōu)化，保留原250m3池，新建一個(gè)750m3池，增加門式抓斗（1×5t）。更換自吸泵（2×100m3/h），出水接至含煤廢水處理站。

2）新建日常含煤廢水提升裝置，在廠區(qū)干管末端新建提升豎井一座（D2.0m，H15.0m），收集輸送日常沖洗水。新配潛水泵（1×100m3/h，1×50m3/h），出水接至含煤廢水處理站。

3）新建運(yùn)煤大道廢水收集裝置，在運(yùn)煤大道低洼處修建收集池（2×5m3/h），配置自吸泵（2×10m3/h），出水接至煤水沉淀池。

4）優(yōu)化干煤棚沉煤池，對(duì)沉煤池結(jié)構(gòu)修復(fù)并增加門式抓斗（1×5t）。更換（2×100m3/h），出水接至含煤廢水處理站。

2.2.2 循環(huán)冷卻外排水分流

1）#31機(jī)組涼水塔排出口新建切換井、外排池，實(shí)現(xiàn)涼水塔排水的截流外排。

2）#32機(jī)組涼水塔排出口新建切換井，實(shí)現(xiàn)涼水塔排水的截流。截流后進(jìn)入新建調(diào)節(jié)池（1×200m3），配提升泵（2×100m3/h），出水接至#31機(jī)組涼水塔外排池外排。

結(jié)合以上含煤廢水分流及收集內(nèi)容，含煤廢水分流收集系統(tǒng)圖如圖1。

2.2.3 含煤廢水處理優(yōu)化設(shè)計(jì)

1）優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)。經(jīng)技術(shù)對(duì)比研究后，確定含煤廢水處理站的處理工藝采用混凝沉淀+一體化凈化+纖維球過濾+回用工藝，設(shè)計(jì)處理能力50m3/h。

2）處理后出水進(jìn)復(fù)用水池循環(huán)利用。

3）加藥設(shè)施主要考慮利舊，根據(jù)優(yōu)化工藝更換加藥泵。

4）化學(xué)含煤廢水儲(chǔ)存池增加門式抓斗，沉泥經(jīng)抓斗轉(zhuǎn)移至泥車外運(yùn)。

圖1 含煤廢水分流、收集示意圖

含煤廢水處理工藝系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)如圖2。

圖2 含煤廢水處理工藝系統(tǒng)圖

2.3 含煤廢水處理工藝設(shè)計(jì)

含煤廢水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理規(guī)模50m3/h。

2.3.1 混凝沉淀

1） 加藥系統(tǒng)

PAC投加量為200mg/L，投加配比濃度為5%，加藥量運(yùn)行可調(diào)；

PAM投加量為5mg/L，投加配比濃度為0.25%，加藥量運(yùn)行可調(diào)；

2） 沉淀系統(tǒng)

含煤廢水池：L×B×H=26.0×6.8×5.0m，停留時(shí)間12h；

沉泥抓斗：容積V=1.5m3，P=1.5kW；

抓斗桁車：起重5t，跨度13m，起升高度9m，行走距離32m（超池長6m） ,桁車速度20m/min，P=1.5kW；

2.3.2 一體化凈化

一體化凈化器：D×H=3.0×5.0m，總高H1=8.0m；表面負(fù)荷q=7m3/m2·h；有效容積V=35m3，停留時(shí)間t=0.7h；反洗強(qiáng)度q=10L/m2·s，反洗時(shí)間t=20min，設(shè)計(jì)反洗周期48h；

凈化器進(jìn)水泵：流量Q=50.0m3/h，揚(yáng)程H=30.0m，立式自吸泵，2臺(tái)（1用1備）；

反洗水泵：流量Q=120.0m3/h，揚(yáng)程 H=30.0m，立式自吸泵，2臺(tái)；

2.3.3 纖維球過濾

纖維球過濾器：D×H=2.0×3.0m，總高H1=3.7m；表面負(fù)荷 q=15.9m3/m2·h；有效容積 V=8.8m3，停留時(shí)間 t=10min；反洗強(qiáng)度 q=10L/m2·s，反洗時(shí)間t=20min，設(shè)計(jì)反洗周期48h；

反洗水泵：流量Q=120.0m3/h，揚(yáng)程H=30.0m，立式自吸泵，2臺(tái)（1用1備）。

纖維球過濾后的產(chǎn)水進(jìn)入現(xiàn)有的復(fù)用水池內(nèi)，經(jīng)提升后復(fù)用。

3 運(yùn)行實(shí)況

3.1 含煤廢水收集

含煤廢水收集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化，有效的收集了含煤廢水。各含煤廢水站的預(yù)沉淀系統(tǒng)減輕了后續(xù)含煤廢水處理站的固體負(fù)荷率。廠區(qū)初期雨水能實(shí)現(xiàn)有效的收集并處理回用。初期雨水經(jīng)有效收集后，雨季時(shí)廠區(qū)外排雨水系統(tǒng)水質(zhì)清凈，收獲了周邊居民的一致好評(píng)。

3.2 循環(huán)冷卻水排水水分流

原混合進(jìn)入排水系統(tǒng)的循環(huán)冷卻水排水得到了有效的分流，減少了排水系統(tǒng)常年處理水量，降低了含煤廢水處理站的處理量，使系統(tǒng)處理水量得到了有效的平衡，也利于含煤廢水的有效收集。

3.3 含煤廢水處理系統(tǒng)

經(jīng)過一段時(shí)間的調(diào)試，含煤廢水系統(tǒng)現(xiàn)已正常運(yùn)行。初調(diào)時(shí)，由于調(diào)試人員沒有注意系統(tǒng)的藥劑添加量，導(dǎo)致系統(tǒng)出水不穩(wěn)定。后經(jīng)現(xiàn)場加藥小試數(shù)據(jù)指導(dǎo)調(diào)試，最終系統(tǒng)出水滿足設(shè)計(jì)要求。且能穩(wěn)定運(yùn)行。設(shè)計(jì)出水懸浮物濃度SS有效控制在10mg/L以內(nèi)。

4 結(jié)論與建議

4.1 藥劑選擇

由于絮凝劑的種類繁多，性質(zhì)存在一定的差別，系統(tǒng)運(yùn)行前，需要對(duì)系統(tǒng)添加藥劑進(jìn)行試驗(yàn)，選定藥劑的種類及用量，同時(shí)還要考慮藥劑的來源與價(jià)格。

4.2 一體化凈化設(shè)備的選擇

目前有些處理設(shè)備選用過濾精度很高的膜過濾，膜系統(tǒng)的預(yù)處理系統(tǒng)如果處理不當(dāng)，膜系統(tǒng)很難正常運(yùn)行，就會(huì)導(dǎo)致投資大而實(shí)用性差的結(jié)果。因此，電廠含煤廢水處理系統(tǒng)設(shè)備的選擇應(yīng)從投資、運(yùn)行管理及處理效果等角度考慮。

4.3 廢水分流及收集的重要性

根據(jù)項(xiàng)目分流收集處理效果的對(duì)比，相對(duì)于之前未分流時(shí)大水量高負(fù)荷沖擊的處理系統(tǒng)，經(jīng)分流改造后的廢水水質(zhì)穩(wěn)定、水量可控，系統(tǒng)操作可行。可避免雨季時(shí)外排水中超負(fù)荷溢流的含煤廢水。且非雨季時(shí)，由于循環(huán)排水的分流，有效減少了整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行水量，系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷降低后，安全穩(wěn)定可靠。

總之，在實(shí)際工程設(shè)計(jì)當(dāng)中，含煤廢水的處理應(yīng)從工程源頭著手，結(jié)合含煤廢水的性質(zhì)及出水水質(zhì)要求，合理選擇處理工藝，擬定好經(jīng)濟(jì)合理運(yùn)行安全穩(wěn)定的處理系統(tǒng)。