火電廠工業(yè)廢水處理系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)和改造

文_柴偉 王立文

1.國家能源集團(tuán)諫壁發(fā)電廠 2.北京朗新明環(huán)?？萍加邢薰灸暇┓止?/p>

火電廠廢水種類繁多，成分復(fù)雜，水質(zhì)差異大，需要經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚砗蟛拍芘欧诺闹饕獜U水包括化學(xué)廢水、工業(yè)冷卻廢水、含煤廢水、含油廢水、含泥廢水、脫硫脫硝廢水、生活廢水。我國火電行業(yè)用水量占工業(yè)用水比重超過40%，排水量占廢水排放總量的 0.4%。隨著國家環(huán)保政策、法規(guī)的逐步實(shí)施，對火電廠用、排水及水質(zhì)要求日益嚴(yán)格，水正在成為制約并影響電廠經(jīng)濟(jì)效益的主要因素。國家能源集團(tuán)的某電廠已有的工業(yè)廢水處理設(shè)施建設(shè)年代久遠(yuǎn)，部分設(shè)備老化，系統(tǒng)運(yùn)行不正常，該廠近期規(guī)劃對全廠的廢水進(jìn)行綜合治理、梯級利用，并最終實(shí)現(xiàn)“零排放”。本文為該廠的工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和改造的實(shí)際應(yīng)用。

1 工業(yè)廢水處理系統(tǒng)現(xiàn)狀

該廠現(xiàn)有一套工業(yè)廢水處理系統(tǒng)，處理水量為100m3/h，用于收集處理廠內(nèi)的工業(yè)廢水，使其達(dá)標(biāo)排放?；痣姀S工業(yè)廢水分為經(jīng)常性廢水和非經(jīng)常性廢水。經(jīng)常性廢水是指生產(chǎn)中連續(xù)或間斷性排放的廢水, 而非經(jīng)常性廢水是指定期檢修或不定期發(fā)生的廢水。該廠經(jīng)常性廢水包括：鍋爐補(bǔ)給水處理再生廢水和膜清洗廢水、凝結(jié)水精處理再生廢水、酸堿儲存區(qū)排水、實(shí)驗(yàn)室排水、鍋爐補(bǔ)給水處理正洗與反洗排水、鍋爐排污水、主廠房內(nèi)排水等。非經(jīng)常性廢水包括：鍋爐化學(xué)清洗排水、空氣預(yù)熱器沖洗排水、機(jī)組啟動排水等。該廠各處的工業(yè)廢水通過管道輸送至工業(yè)廢水站的5座工業(yè)廢水儲存池，然后根據(jù)廢水的性質(zhì)進(jìn)行處理，處理后的清水回收利用或達(dá)標(biāo)排放。澄清器污泥排至污泥池，通過離心脫水機(jī)脫水，泥餅外運(yùn)處置，濾液送至廢水儲存池重新處理。

2 系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)和改造

該廠原有工業(yè)廢水處理系統(tǒng)采用的是一種典型的處理工藝，工藝選擇合理，但是由于設(shè)備老化，自動化程度不高，控制系統(tǒng)與電廠主控型式不一致，部分設(shè)備的出力不足，出水水質(zhì)不能達(dá)到回用的要求，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行不正常。此次針對系統(tǒng)設(shè)備、監(jiān)測儀表、控制系統(tǒng)、來水及產(chǎn)水回用和運(yùn)行方式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和改造。

2.1 設(shè)備改造

該廠工業(yè)廢水系統(tǒng)澄清器濾料老化、設(shè)計(jì)出力不足，拆除更換新澄清器，使其出力達(dá)到100m3/h。pH調(diào)整槽、反應(yīng)槽、絮凝槽腐蝕老化，拆除更換新設(shè)備。3臺曝氣風(fēng)機(jī)出力不足，更換新設(shè)備。酸堿儲存和加藥設(shè)備腐蝕老化，更換新設(shè)備。絮凝劑采用卸藥槽二次輸送型式，操作復(fù)雜，改造為卸藥泵卸藥。助凝劑加藥系統(tǒng)采用溶藥箱攪拌型式，溶藥效果差，操作復(fù)雜，改造為一體化自動泡藥機(jī)；2臺絮凝劑、2臺助凝劑加藥泵出力不足，都更換新泵。澄清器沉淀污泥排至污泥池，然后通過離心脫水機(jī)脫水處理，由于澄清器排泥含水率達(dá)到99.4%，污泥沉降性差，通過離心脫水機(jī)脫水效果很差，本次改造將澄清器污泥通過輸送泵直接輸送至西區(qū)煤水沉淀池，沉降的污泥和煤泥一起摻燒，由于污泥量較少，不會對鍋爐燃煤發(fā)生影響，此方法簡單、有效、無害。

2.2 監(jiān)測儀表改造

原系統(tǒng)配置的在線儀表數(shù)量很少，且使用時(shí)間久，不能正常使用，本次優(yōu)化改造在水池、溶藥箱都增設(shè)在線液位計(jì)，在系統(tǒng)進(jìn)出水口和主要設(shè)備出口設(shè)置在線流量計(jì)，加藥點(diǎn)設(shè)置pH計(jì)，澄清器出口增設(shè)在線濁度儀，回用水泵出口母管增設(shè)在線pH計(jì)、濁度儀和流量計(jì)。提高系統(tǒng)的在線監(jiān)測水平，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行情況，隨時(shí)調(diào)配回用水量，提高該廠的水務(wù)管理水平。

2.3 控制系統(tǒng)改造

原系統(tǒng)采用PLC控制系統(tǒng)，而該廠化水輔控和主機(jī)主控都采用DCS控制系統(tǒng)，為提高兼容性，本次優(yōu)化改造將PLC系統(tǒng)改為DCS控制系統(tǒng)。由于改造過程中工業(yè)廢水處理系統(tǒng)仍需要運(yùn)行，配電室和控制室空間有限，改造難度極大。施工中將配電柜逐臺斷電改造，在有限時(shí)間內(nèi)完成；控制系統(tǒng)改造，先安裝新控制柜，再在短時(shí)間內(nèi)拆除就控制柜，完成接線恢復(fù)。

本次優(yōu)化改造在泵和風(fēng)機(jī)出口、進(jìn)水口、回用水口、主設(shè)備出口均增設(shè)氣動閥門，提高系統(tǒng)的自動化水平，系統(tǒng)運(yùn)行可以完全遠(yuǎn)程操控，實(shí)現(xiàn)廢水處理回用遠(yuǎn)程調(diào)配，提高自動化水平，減少運(yùn)行人員數(shù)量，減少勞動量，減少運(yùn)行成本。

本次改造在各個(gè)生產(chǎn)區(qū)域設(shè)置監(jiān)控?cái)z像頭，視頻信號接至化水控制室和主控室，在控制室內(nèi)能隨時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行情況，減少故障損失，提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，特別是酸堿危險(xiǎn)藥品的運(yùn)行安全性。系統(tǒng)配置足夠的監(jiān)測儀表和自動閥門，可實(shí)現(xiàn)信號連鎖、報(bào)警和強(qiáng)制停機(jī)，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。

2.4 來水、回用水改造

對各種工業(yè)廢水的來水管道進(jìn)水優(yōu)化設(shè)計(jì)，增設(shè)氣動閥門，使酸堿廢水、反洗廢水、清洗廢水等分別收集至不同的廢水儲存池，分別按不同的工藝處理，使其均達(dá)到回用水要求。廢水儲存池的出水管道優(yōu)化設(shè)計(jì)，使每座廢水池內(nèi)的廢水可以經(jīng)泵提升至另外任意的廢水池。對回用水管道優(yōu)化設(shè)計(jì)，使處理合格的水分別回用至預(yù)處理回用水池或工業(yè)水池、灰?guī)彀铦?、廠區(qū)雜用水用水點(diǎn)。

2.5 運(yùn)行方式優(yōu)化

該廠原工業(yè)廢水處理系統(tǒng)自動化程度低，運(yùn)行勞動量大，設(shè)備故障率高，不能正常運(yùn)行，通過本次優(yōu)化設(shè)計(jì)和改造，系統(tǒng)自動化程度和運(yùn)行安全性提高，可以遠(yuǎn)程控制，視頻監(jiān)控現(xiàn)場運(yùn)行情況，處理后清水回用調(diào)配靈活，沒有廢水水外排，節(jié)約用水，系統(tǒng)運(yùn)行更加經(jīng)濟(jì)、安全和環(huán)保。

2.6 優(yōu)化設(shè)計(jì)工藝流程

經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)設(shè)備完善、工藝合理、操作方便，并且運(yùn)行安全可靠、經(jīng)濟(jì)性高、環(huán)保性強(qiáng)。再生廢水、酸堿區(qū)排水和實(shí)驗(yàn)室排水等酸堿廢水主要污染因子為pH，投加酸堿調(diào)整pH值為6～9，即可進(jìn)行回用。反洗排水、沖洗排水和鍋爐清洗排水等廢水的主要污染因子為pH、SS，須對其投加酸堿調(diào)整pH，并進(jìn)行絮凝澄清處理后才可回用。

3 運(yùn)行效果分析

改造后的工業(yè)廢水處理系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、操作方便，出水滿足“再生水用作工業(yè)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)”，設(shè)計(jì)水質(zhì)要求，進(jìn)水pH為3～12，懸浮物＜300mg/L，COD＜150mg/L；出水 pH為6～9，懸浮物＜60mg/L，COD＜60mg/L。

系統(tǒng)改造后投運(yùn)，記錄2019年7月至2020年4月運(yùn)行數(shù)據(jù)，進(jìn)水pH為4.2～12.76，濁度為9.31～20.4NTU，COD為17.33～36.11mg/L，系統(tǒng)處理后出水pH、濁度和COD數(shù)據(jù)如圖1、圖2所示，工業(yè)廢水處理系統(tǒng)經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)和改造后，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)優(yōu)良，滿足回收利用水質(zhì)要求。系統(tǒng)沒有污泥產(chǎn)生，不需要污泥脫水設(shè)備，沒有固體廢物產(chǎn)生。

圖1 系統(tǒng)出水COD和濁度變化曲線圖

圖2 系統(tǒng)出水pH變化曲線圖

4 結(jié)論

工業(yè)廢水處理系統(tǒng)經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)和改造后系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)優(yōu)良，出水pH值為6.69～8.88；出水濁度為1.16～6.21NTU，去除率為74%～86%；出水COD為2.6～8.1mg/L，去除率為71%～85%，滿足回收利用水質(zhì)要求。系統(tǒng)沒有污泥產(chǎn)生，不需要污泥脫水設(shè)備，沒有固體廢物產(chǎn)生。系統(tǒng)在線監(jiān)測儀表設(shè)置更完善，數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確、方便，系統(tǒng)自動化程度更高，操作方便、勞動強(qiáng)度低。系統(tǒng)配置了完整的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，運(yùn)行更安全。處理合格的水能全部回用，回用水調(diào)配靈活，系統(tǒng)沒有廢水排放，節(jié)省取水費(fèi)和排污費(fèi)，沒有固廢產(chǎn)生，節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用，系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益明顯。