電廠循環(huán)水排水深度處理淺析

劉德仙

(華能巢湖發(fā)電有限責(zé)任公司, 安徽 巢湖 238015)

0 概述

某電廠(以下簡(jiǎn)稱電廠)裝機(jī)容量為2臺(tái)國(guó)產(chǎn)600 MW超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，分別于2008年8月和11月投產(chǎn)發(fā)電。電廠的冷卻塔補(bǔ)水水源來自于淡水湖支流河流甲，經(jīng)反應(yīng)沉淀池處理后直接補(bǔ)入冷卻水塔進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)。原水經(jīng)循環(huán)利用后復(fù)排至河流甲，由于取水量過大，河流甲徑流較小，導(dǎo)致循環(huán)水排水被重新取回，造成水質(zhì)嚴(yán)重惡化，對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行造成了隱患，同時(shí)極大增加了周邊生態(tài)環(huán)境的壓力。為避免這種現(xiàn)象發(fā)生，現(xiàn)將排水口設(shè)置在另一條河流——河流乙，由于河流乙兩岸有村莊及農(nóng)田，對(duì)流入河流乙的排水要求非常嚴(yán)格，不僅要達(dá)到《巢湖流域城鎮(zhèn)污水處理廠和工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》(DB 34/2710-2016)，還需滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)中規(guī)定的IV類水體標(biāo)準(zhǔn)，而電廠的循環(huán)水排水還達(dá)不到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，具體數(shù)值見表1。為了滿足接納水體河流乙的環(huán)?？刂埔?COD≤30 mg/L，氨氮≤1.5 mg/L，總磷≤0.3 mg/L ，總氮≤10 mg/L)，電廠對(duì)循環(huán)水排水進(jìn)行了深度處理，主要是將循環(huán)水排水進(jìn)行了曝氣生物流化床及臭氧生物活性炭工藝處理。

表1 原循環(huán)水排水主要水質(zhì)指標(biāo)

1 工藝系統(tǒng)簡(jiǎn)述

處理工程采用曝氣生物流化床處理(ABFT)+澄清池處理+臭氧接觸氧化處理+曝氣生物活性炭濾池處理+石英砂過濾器處理的主體處理工藝，工程設(shè)計(jì)水量為400 m3/h。設(shè)置ABFT處理裝置兩套，分兩列建設(shè)(2×200 m3/h)，每列4格，水流呈S型走向，單格尺寸為5 m*5 m*5 m，內(nèi)部裝填NC-5ppi填料，填料堆積率為50%，水力停留時(shí)間HRT=2 h；臭氧接觸池1座(8 m*7 m*7 m)，HRT=1 h；生物活性炭濾池6座(6×70 m3/h)，單池尺寸為(8 m*10 m*6 m),活性炭濾料填充高度為3 m，HRT=3 h；配備石英砂過濾器6臺(tái)(6×80 m3/h)，過濾器直徑為3.2 m，濾速為10 m/h，石英砂填充率為60%，石英砂不均勻系數(shù)K80<1.4，具體工藝流程見圖1所示。

圖1 循環(huán)水排水達(dá)標(biāo)排放處理工藝流程圖

主要工藝說明如下：

(1)循環(huán)水排水通過塔池取水泵(2×200 m3/h， 1用1備)輸送至均質(zhì)調(diào)節(jié)池(2 000 m3)進(jìn)行均質(zhì)調(diào)節(jié)，通過廢水提升泵(3×200 m3/h， 2用1備)輸送至曝氣生物流化床(ABFT)(2×200 m3/h)進(jìn)行脫氮，脫除水體中總氮(氨氮、硝酸鹽態(tài)氮)，初步降低廢水COD。

(2)ABFT裝置出水經(jīng)自流進(jìn)入混凝澄清池(2×200 m3/h)進(jìn)行混凝澄清反應(yīng)，以去除ABFT出水廢水中的絕大部分膠體顆粒、大顆粒懸浮物和部分有機(jī)物。

(3)混凝澄清池排泥統(tǒng)一進(jìn)入污泥池(150 m3)進(jìn)行儲(chǔ)存，污泥儲(chǔ)存池內(nèi)的污泥輸送至原污泥處理系統(tǒng)。

(4)混凝澄清池出水經(jīng)重力自流至臭氧接觸給水池(400 m3)，然后通過臭氧接觸給水泵(3×200 m3/h， 2用1備)提升至進(jìn)入臭氧接觸池(400 m3/h)，廢水在臭氧接觸池內(nèi)反應(yīng)，將大分子有機(jī)物氧化為小分子有機(jī)物，出水通過管道經(jīng)重力自流進(jìn)入生物活性炭濾池(6×70 m3/h)進(jìn)行生物活性炭降解吸附反應(yīng)。

(5)濾池出水進(jìn)入中間水池(400 m3)，經(jīng)過濾器給水泵(3×200 m3/h， 2用1備)輸送進(jìn)入石英砂過濾器(6×80 m3/h)，去除廢水中的懸浮態(tài)顆粒物。

(6)石英砂過濾器出水進(jìn)入清水池(800 m3)，通過清水輸送泵(2×400 m3/h， 1用1備)輸送至總排放水口。

(7)臭氧發(fā)生裝置(2套，Q=18 kg /h)的氣源為空氣，設(shè)有臭氧發(fā)生器(2臺(tái))、臭氧投加裝置(1臺(tái))、尾氣破壞裝置(2臺(tái)，1用1備)等。

(8)生物活性炭濾池由反洗風(fēng)機(jī)(2臺(tái)，1用1備)提供反洗，由曝氣風(fēng)機(jī)(6臺(tái))提供曝氣。生物活性炭濾池的反洗水采用中間水池。濾池反洗水回至均質(zhì)調(diào)節(jié)池。

(9)新增一套凝聚劑加藥系統(tǒng)(3泵， 2用1備)和一套三水醋酸鈉加藥裝置(3泵， 2用1備)。

2 曝氣生物流化床(ABFT)系統(tǒng)

2.1 曝氣生物流化床(ABFT)工藝原理

曝氣生物流化床(ABFT)內(nèi)不同高度裝填兩層NC-5ppi填料作為微生物附著載體，微生物大量的附著并固定于生物載體上，進(jìn)而形成具有分解作用的生物膜。掛膜成活后的微生物與載體結(jié)合力強(qiáng)，運(yùn)行過程中每個(gè)載體內(nèi)部都同時(shí)發(fā)生氧化、硝化、反硝化聯(lián)合過程，既保障了氨氮和有機(jī)物的高效去除，又確保了總氮的有效脫除。[1]

2.2 調(diào)試數(shù)據(jù)分析

曝氣生物流化床(ABFT)調(diào)試期間TN濃度變化分析見圖2。

圖2 ABFT池TN的濃度變化

由圖2可知，接種調(diào)試期間ABFT出水的TN值出現(xiàn)穩(wěn)定下降的趨勢(shì)，在滿負(fù)荷水量連續(xù)運(yùn)行期間(Q=400 m3/h)TN基本維持在8 mg/L以下，排放口最終出水基本穩(wěn)定在5 mg/L以內(nèi)?？傮w而言，ABFT出水的TN值已趨于穩(wěn)定。

曝氣生物流化床(ABFT)調(diào)試期間COD濃度變化分析見圖3。

圖3 ABFT池COD的濃度變化

由圖3可知， ABFT池調(diào)試(Q=400 m3/h)投加接種后CODcr也有一定去除，出水檢測(cè)的CODcr值要明顯低于進(jìn)水值，這在一定程度上反映了ABFT單元在脫氮同時(shí)對(duì)CODcr也有一定去除作用。

2.3 運(yùn)行數(shù)據(jù)分析

曝氣生物流化床(ABFT)運(yùn)行期間TN的濃度變化見圖4。

圖4 運(yùn)行中ABFT池TN的濃度變化

由圖4可知，在一個(gè)月的正常運(yùn)行期間，進(jìn)水總氮在12 mg/L以下，出水總氮總體在6 mg/L以下，總氮去除率在30%～80%之間，尤其在Q=200 m3/h時(shí)，出水總氮基本在4 mg/L以下，總氮去除率可達(dá)80%以上，滿足系統(tǒng)處理要求。

曝氣生物流化床(ABFT)運(yùn)行期間COD濃度變化分析見圖5。

圖5 運(yùn)行中ABFT池COD的濃度變化

由圖5可知，ABFT池出水檢測(cè)的CODcr值要明顯低于進(jìn)水值，這在一定程度上反映了ABFT單元對(duì)CODcr有一定去除作用。

3 臭氧活性炭系統(tǒng)

3.1 工藝原理

3.1.1 臭氧預(yù)氧化

初步氧化分解水中的一部分簡(jiǎn)單的有機(jī)物及其它還原性物質(zhì)，同時(shí)把水中難以生物降解的有機(jī)物氧化成短鏈的小分子物質(zhì)。此外，臭氧氧化后生成的氧氣為后續(xù)活性炭工藝起充氧的作用。

3.1.2 生物活性炭

活性炭能夠迅速吸附水中的溶解性有機(jī)物，也能富集水中大量的微生物。同時(shí)炭床中的好氧菌生物降解吸附的低分子有機(jī)物，活性炭表面生長(zhǎng)出生物膜，形成生物活性炭。[2]

3.2 調(diào)試數(shù)據(jù)分析

臭氧活性炭系統(tǒng)調(diào)試期間COD去除率變化曲線見圖6。

圖6 臭氧活性炭系統(tǒng)COD去除率變化曲線

由圖6可知：臭氧活性炭系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，臭氧來水COD位于40～60 mg/L之間波動(dòng)，而濾池出水COD則位于10～30 mg/L之間，COD去除率位于40%～80%之間，最高可達(dá)76.3%，最低為46.9%，表明臭氧活性炭系統(tǒng)對(duì)COD的去除具有良好的效果，并滿足系統(tǒng)處理要求；當(dāng)系統(tǒng)在來水流量為400 m3/h時(shí)，4月16日-4月20日期間設(shè)置臭氧發(fā)生器功率為120 kW，臭氧發(fā)生器流量為250 Nm3/h，此時(shí)臭氧濃度為42 mg/L，COD去除率均在65%左右，出水COD值均不高于20 mg/L；5月9日-5月13日期間設(shè)置臭氧功率為90 kW，臭氧發(fā)生器流量為250 Nm3/h，此時(shí)臭氧濃度為35 mg/L，COD去除率多不高于60%，最低達(dá)到46,9%，而出水COD值多在20 mg/L以上，最高達(dá)到27 mg/L，不過均低于出水標(biāo)準(zhǔn)限值30 mg/L，仍能滿足排放要求。運(yùn)行時(shí)出于節(jié)能考慮可將臭氧發(fā)生器功率調(diào)至90 kW，同理，當(dāng)系統(tǒng)在來水流量為200 m3/h時(shí)，可將功率調(diào)至60 kW。

3.3 運(yùn)行數(shù)據(jù)分析

臭氧活性炭系統(tǒng)運(yùn)行期間COD去除率變化曲線見圖7。

圖7 運(yùn)行中臭氧活性炭COD去除率變化曲線

由圖7可知，臭氧活性炭系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，臭氧來水COD位于30～60 mg/L之間波動(dòng)，而濾池出水COD則位于10～30 mg/L之間，多在25 mg/L以下，最高26.9 mg/L，均低于出水標(biāo)準(zhǔn)限值30 mg/L，COD去除率位于30%～80%之間，多在40%以上，最高可達(dá)73.7%，最低為31.5%，表明臭氧活性炭系統(tǒng)對(duì)COD的去除具有良好的效果，并滿足系統(tǒng)處理要求。

4 石英砂過濾器

濾池出水由過濾器給水泵輸送至石英砂過濾器進(jìn)水母管，來水通過每個(gè)過濾器進(jìn)水口與進(jìn)水母管相連的支管進(jìn)入過濾器，過濾器內(nèi)部填充鵝卵石墊層、粗砂墊層、石英砂，來水經(jīng)過濾器過濾后經(jīng)出水母管進(jìn)入清水池，并由清水輸送泵輸送至總排口。石英砂過濾器運(yùn)行時(shí)根據(jù)來水水量，選擇相應(yīng)的運(yùn)行數(shù)量，使其滿足滿負(fù)荷運(yùn)行(80 m3/h)。過濾器運(yùn)行對(duì)出水COD的影響見圖8。

由圖8可知：石英砂過濾器對(duì)來水COD具有少量的去除效果，其去除率約在5%左右，分析認(rèn)為石英砂過濾器對(duì)臭氧活性炭單元來水中夾雜的活性炭粉末進(jìn)行了有效的攔截，改善了出水觀感。

圖8 過濾器運(yùn)行對(duì)出水COD的影響

5 系統(tǒng)出水氨氮、總磷分析

系統(tǒng)出水氨氮及總磷的變化趨勢(shì)見圖9。

圖9 系統(tǒng)出水氨氮及總磷的變化趨勢(shì)

由圖9可知：在系統(tǒng)正常運(yùn)行過程中，出水氨氮一直遠(yuǎn)低于排水標(biāo)準(zhǔn)，正常情況下出水總磷皆在標(biāo)準(zhǔn)之下。

6 結(jié) 論

整套系統(tǒng)連續(xù)試運(yùn)行及運(yùn)行期間，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)高標(biāo)準(zhǔn)

在調(diào)試試運(yùn)行過程中(4月16日-5月16日)，系統(tǒng)200 m3/h運(yùn)行16天，滿負(fù)荷400 m3/h運(yùn)行10天，各設(shè)備均能正常穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，程控系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

在調(diào)試運(yùn)行過程中，系統(tǒng)出水COD基本維持在20 mg/L左右，最低可達(dá)到7 mg/L，系統(tǒng)出水氨氮維持在0.5 mg/L左右，遠(yuǎn)低于排放標(biāo)準(zhǔn)1.5 mg/L，總磷0.3 mg/L以下 ，總氮 7 mg/L以下。

在投入運(yùn)行后，系統(tǒng)出水COD基本維持在25 mg/L以下，系統(tǒng)出水氨氮維持在0.5 mg/L左右，遠(yuǎn)低于排放標(biāo)準(zhǔn)1.5 mg/L，總磷0.3 mg/L以下 ，總氮7 mg/L以下。

系統(tǒng)出水滿足河流乙的環(huán)保控制要求，真正實(shí)現(xiàn)了水源的“取之自然，還與自然”。