火力發(fā)電廠含煤廢水處理技術(shù)

　　燃煤電廠是耗水大戶，如何合理地開發(fā)利用水資源，做到既有利于發(fā)展生產(chǎn)又能最大限度地保護(hù)環(huán)境，以體現(xiàn)我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，是燃煤電廠建設(shè)和生產(chǎn)的一個重要內(nèi)容。目前，在經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件合理的情況下，燃煤電廠除充分利用當(dāng)?shù)氐闹兴笆韪伤Y源或采用空冷機(jī)組外，其自身嚴(yán)格控制用水指標(biāo)，對產(chǎn)生的廢水進(jìn)行合理有效地治理，實現(xiàn)一水多用，以最大限度地提高廢水的復(fù)用率，亦具有重大的意義。

　　1、含煤廢水處理現(xiàn)狀

　　燃煤電廠在正常的生產(chǎn)運行過程中，為了防止輸煤系統(tǒng)產(chǎn)生揚塵及保持良好的工作環(huán)境，除采取防塵設(shè)施，還要定時對輸煤棧橋、轉(zhuǎn)運站、煤倉間、磨(碎)煤機(jī)室等部位進(jìn)行水沖洗，沖洗后的排水形成含煤廢水。

　　含煤廢水中含有一部分較大的顆粒、大量的懸浮物及很好的色度，根據(jù)工程的實際經(jīng)驗，含煤廢水中的懸浮物濃度高達(dá)5000mg/l，色度高達(dá)400以上，濁度大等特點，不適合混入工業(yè)廢水系統(tǒng)進(jìn)行綜合處理。在早期火力發(fā)電廠普遍對含煤廢水處理系統(tǒng)淡然置之，所以對含煤廢水的傳統(tǒng)處理方法主要是簡單的沉淀溢流后送入工業(yè)廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行綜合處理，或采用前期加藥絮凝+沉淀技術(shù)進(jìn)行處理。

　　根據(jù)對國內(nèi)火力發(fā)電廠含煤廢水處理系統(tǒng)現(xiàn)狀調(diào)查情況發(fā)現(xiàn)，大部分傳統(tǒng)的處理工藝，處理后出水水質(zhì)指標(biāo)幾乎達(dá)不到回用標(biāo)準(zhǔn)。主要是因為含煤廢水懸浮物、色度大，嚴(yán)重影響到后續(xù)的工業(yè)廢水處理，會造成工業(yè)廢水處理出水懸浮物濃度變化大、色度深，所以大部分電廠的含煤廢水處理系統(tǒng)因為效果太差而停運成為擺設(shè)。

　　2、原因分析

　?、儆捎诤簭U水中含有大量的煤粉顆粒，而顆粒粒徑分布不均陳在大量細(xì)小粒徑的顆粒、密度較小，造成懸浮物不能有效自然沉淀。

　?、诤簭U水傳統(tǒng)處理工藝是加藥絮凝處理，保證傳統(tǒng)處理工藝達(dá)到較好的絮凝效果，必須在調(diào)試過程中多次試驗準(zhǔn)確的計算出加藥量，加藥量過少或過多都會影響絮凝效果，直接導(dǎo)致出水水質(zhì)不合格。

　　③因為含煤廢水不是連續(xù)產(chǎn)生的，所以處理系統(tǒng)也不會連續(xù)運行的，造成了含煤廢水中的水質(zhì)指標(biāo)中的水量、pH、總懸浮物、水溫等變化較大，根據(jù)水質(zhì)的變化要重新計算加藥量，這在現(xiàn)場管理中難以實現(xiàn)。最終造成絮凝效果差，處理后出水越來越差。因此，急需要發(fā)展一種自動化運行、管理成本低的新技術(shù)來應(yīng)對日益嚴(yán)格的煤廢水排放要求。電絮凝技術(shù)則很好的滿足該要求，電絮凝技術(shù)因此得到廣泛認(rèn)可和應(yīng)用。

　?、懿煌男跄齽S家的絮凝劑添加量差別較大。

　　3、含煤廢水處理系統(tǒng)的發(fā)展

　　由于環(huán)保的總體形勢日趨嚴(yán)峻，各個發(fā)電企業(yè)對含煤廢水的處理相當(dāng)重視，對含煤廢水處理出水水質(zhì)及處理系統(tǒng)穩(wěn)定性提出了更高的要求。

　　各環(huán)保企業(yè)針對上述要求對含煤廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行了相應(yīng)技術(shù)升級，出現(xiàn)了以下幾種工藝：

　?、倩瘜W(xué)加藥絮凝處理技術(shù);

　?、陔娮有跄夹g(shù)(革新了絮凝工藝)。

　　4、不同工藝的比較

　　上述第一種工藝中在工藝從根本上解決加藥絮凝工藝中水質(zhì)變化帶來的絮凝效果下降的問題。工藝只是簡單的改進(jìn)了沉淀工藝，在實際運行中出水很難達(dá)到要求。技術(shù)比較與運行成本分析如表1、表2所示。

　　5、電子絮凝處理系統(tǒng)概述

　　5.1 工藝流程

　　工藝流程概述：含煤廢水處理系統(tǒng)由處理單元、反洗單元、排泥單元三部分組成，其中處理單元主要包括：含煤廢水初沉淀池、煤水提升泵、電子絮凝反器、離心澄清反應(yīng)器、中間水池、中間水泵、多介質(zhì)過濾器、清水池、清水泵、回用水池、回用水泵等。

　　該系統(tǒng)由中央智能控制器PLC控制從廢水進(jìn)入系統(tǒng)到可回收利用清水回用的整個過程連續(xù)自動運行。

　　含煤廢水流入煤水沉淀池沉淀后，上層水大部分經(jīng)液位器控制的煤水提升泵進(jìn)入電子絮凝器進(jìn)行絮凝反應(yīng)，流過煤水在經(jīng)過絮凝進(jìn)入離心澄清反應(yīng)器，煤水在離心澄清反應(yīng)器中利用離心旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)沉降，污泥通過離心沉淀反器底部排泥電動閥排出，排泥電動閥是通過設(shè)定時間或泥位計控制，上部清水溢流到中間水池，進(jìn)入中間水池的清水已經(jīng)基本達(dá)到處理合格的標(biāo)準(zhǔn)，在通過中間水泵中間水泵把水送入多介質(zhì)過濾器進(jìn)行過濾(過濾器通過時間、壓差控制實現(xiàn)自動反沖洗)，過濾主要去除懸浮物后的清水就可進(jìn)入系統(tǒng)回用水池，通過回用水泵送至棧橋煤水沖洗系統(tǒng)。整個煤水處理過程不需要添加任何化學(xué)藥品。

　　5.2 電子絮凝技術(shù)工作原理

　　污水首先經(jīng)電子絮凝系統(tǒng)，在控制系統(tǒng)的控制下，將電子絮凝系統(tǒng)內(nèi)通入電流，該系統(tǒng)在顆粒開始移向適合的電極的基礎(chǔ)上工作(負(fù)電荷移向陽極，正電荷移向陰極)。顆粒在互相連接的時候?qū)⑺鼈兊碾姾闪粼陔姌O上，促使水中懸浮顆粒連結(jié)在一起。該工藝被稱為“物理極化絮凝”。同時，極板通過釋放出極少量的金屬離子，延長絮凝過程。電子絮凝在廢水處理中具有電荷凝聚、破乳化、漂白、電子泛流作用。

　　5.2.1 電荷凝聚、破乳化、漂白、電子泛流作用。

　　電子絮凝極板通電后會產(chǎn)生電荷，在電荷的作用下吸引周圍的小顆粒，破壞了物質(zhì)原先的穩(wěn)定狀態(tài)，并通過改變顆粒的極性使小顆?；ハ嗾澈闲纬尚碌拇箢w粒從而易于沉淀;電流將水分解為氫氧離子;這些氫氧離子與溶解狀態(tài)乳化油，油泥，染料等分子中的氫氧離子結(jié)合，形成水分子，同時將油，油泥，染料等置換出來形成非溶解狀態(tài)物質(zhì)，并沉淀;極板周圍產(chǎn)生的氧離子還具有漂白作用;水中存在的大量電子流消除了水合物的極性，使膠體物質(zhì)游離并沉淀，同時電荷量的提高會形成滲透壓因而殺死細(xì)菌，病毒等。

　　5.2.2 減少濃差極化。

　　電極附近溶液濃度與原有溶液濃度有一個濃度梯度，這種由濃度差引起的電極電動勢的改變稱為濃差極化。濃差極化對電絮凝過程沒有任何好處，它使槽電壓升高，電耗增大，并使陰極沉積物增加。攪拌能使?jié)獠顦O化消除到一定程度，降低電解功耗，提高電解效率。

　　5.2.3 電子絮凝技術(shù)與傳統(tǒng)化學(xué)處理技術(shù)的比較。

　　因為采用電子絮凝處理方法可以沉淀除去大量污染物，對工業(yè)項目來說，電子絮凝技術(shù)具有顯著的周圍環(huán)境保護(hù)和降低運行成本優(yōu)勢。初期投資大于傳統(tǒng)的化學(xué)處理方法;電子絮凝技術(shù)運行成本都大大低于傳統(tǒng)處理方法。在火電廠大部分項目中，所有用戶可以在2年內(nèi)基本回收投資成本。在含煤廢水處理項目中用傳統(tǒng)化學(xué)處理法只能添加附加的化學(xué)藥品來改變含煤廢水中懸浮狀和溶解態(tài)污染物的物理狀態(tài)，從而促進(jìn)對懸浮狀和溶解態(tài)物質(zhì)的分離和除去。大多數(shù)傳統(tǒng)化學(xué)處理法所固有的缺陷是，必須在原有廢水添加化學(xué)藥品的過程：添加這些化學(xué)藥品不僅時運行增加費用;更為重要的是首先這種方法增加了處理后水中溶解狀物質(zhì)的含量，因而不能被再利用;另外傳統(tǒng)化學(xué)處理法將產(chǎn)生極大量的淤泥狀沉淀物，電子絮凝法所生成的沉淀物僅為傳統(tǒng)化學(xué)處理法的0.5%，傳統(tǒng)處理法產(chǎn)生的沉淀物，需要脫水后汽運排除，提高傳統(tǒng)化學(xué)處理法的運行費用。相對與傳統(tǒng)化學(xué)處理法，由于電絮凝過程中電解反應(yīng)的產(chǎn)物只是離子，不需要投加任何氧化劑或還原劑，對環(huán)境不產(chǎn)生或很少產(chǎn)生污染，經(jīng)過電子絮凝法處理的廢水更為環(huán)保，被稱為是一種環(huán)境友好水處理技術(shù)。

　　5.3 離心澄清反應(yīng)器

　　為了避免被絮凝的顆粒在脫離電子絮凝環(huán)境后有可能在水中重新被充電。我們必須使顆粒在絮凝過程結(jié)束后快速沉降下來，故配置離心澄清器。該裝置提高了污泥的濃度，使得活化污泥與懸浮顆粒之間的碰撞次數(shù)增加，活化污泥起到了很強(qiáng)的晶核和吸附作用，提高了懸浮物碰撞粘附沉淀的成功率，縮短沉淀時間。膠凝活化預(yù)處理裝置底部污泥排入沉煤池定期回收。上清液蓄積在緩沖區(qū)域后提升至過濾單元。

　　5.4 多介質(zhì)過濾器

　　過濾器的主要作用為通過特殊觸媒介質(zhì)，將確保殘留于水中的去除水中的泥砂、懸浮物、膠體、有機(jī)物等繼續(xù)進(jìn)行分離除去。

　　5.4.1 多介質(zhì)過濾裝置的工作原理。

　　水中的懸浮物顆粒及水中的膠體顆粒流過機(jī)械過濾器的濾料層時，濾料縫隙對懸浮物起篩濾作用使懸浮物易于截留在濾料表面。當(dāng)在濾料表層截留了一定量的污物形成濾膜，隨時間推移過濾器的前后壓差將會很快升高，直至失效。此時需要利用逆向水流反洗濾料，使過濾器內(nèi)石英砂及無煙煤層懸浮松動，從而使粘附于石英砂及無煙煤表面的截留物剝離并被水流帶走，恢復(fù)過濾功能。本設(shè)備中使用的雙層濾料是在過濾層上部放置較輕的大顆粒無煙煤，下部為大比重的小顆粒石英砂，這樣可以充分發(fā)揮整個濾層的效率、提高截污能力。

　　隨著雜質(zhì)在填料層中的不斷聚積，水頭損失將不斷增大。當(dāng)水頭損失到達(dá)一定的設(shè)定限度時，或者經(jīng)過一個預(yù)先設(shè)定好的時間段后，系統(tǒng)將自動轉(zhuǎn)換至反洗狀態(tài)，以清洗聚積起來的雜質(zhì)。

　　5.4.2 多介質(zhì)過濾器的特點。

　　通過配備一組套高效過濾器，根據(jù)用戶實際的來水水質(zhì)情況，來配置單個過濾器內(nèi)各種介質(zhì)，以到達(dá)或高于用戶實際的出水水質(zhì)要求。同時，該系統(tǒng)具有本源自動反沖洗功能，無需另外設(shè)置反沖洗泵，利用較小的流量就能夠進(jìn)行反沖洗。

　　多介質(zhì)過濾器過濾精度高，懸浮物去除率為99%;多介質(zhì)過濾器系統(tǒng)通過PLC控制實現(xiàn)全自動運行，不設(shè)運行人員看守。根據(jù)多介質(zhì)過濾設(shè)備的結(jié)構(gòu)，反沖洗節(jié)水;占地面積小。

　　5.5 電子絮凝技術(shù)的優(yōu)點

　?、龠m用的pH范圍廣，不改變水質(zhì)pH值。

　?、谔幚硇Ч€(wěn)定可靠，澄清效果好。

　　③節(jié)約投資運行成本;基本不需要維護(hù)，節(jié)省現(xiàn)場的人工維護(hù)費用。

　　④由于電子絮凝不需要添加任何化學(xué)藥品，保證處理的出水效果，不會造成環(huán)境污染。

　?、蓦娮有跄夹g(shù)適用范圍廣泛，經(jīng)電子絮凝處理后的水，基本可以進(jìn)行二次利用。

　?、拮詣踊\行，能自動適應(yīng)水量波動和水質(zhì)波動。

　?、咝跄蕵O高，所形成的沉渣密實。

　　⑧電子絮凝技術(shù)對污水有消毒作用，可以完全除去廢水中的病毒和細(xì)菌。

　　(來源：中國神華能源股份有限公司勝利能源分公司)