電廠再生水回用的工藝分析
2018-05-21 14:15:28
作者：水處理事業(yè)部 郭鋒
摘要：結(jié)合城市二級(jí)污水處理工藝及再生水用于電廠工業(yè)用水水源的現(xiàn)狀，探討常采用的混凝澄清過(guò)濾、石灰處理、BAF、MBR等工藝系統(tǒng)特點(diǎn)及選用條件。
關(guān)鍵詞：再生水回用;電廠; 石灰處理;BAF;MBR
隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷推進(jìn)，水環(huán)境的不斷惡化，將城市污水處理廠二級(jí)出水進(jìn)行深度處理用于工業(yè)企業(yè)的情況越來(lái)越多。而燃煤電廠作為用水大戶，如果采用再生水作為其工業(yè)用水水源可大幅減少新鮮水的用量，是解決電廠水資源緊缺，防止環(huán)境污染的重要途徑。城市污水二級(jí)處理水回用面臨水質(zhì)差，暫硬較高，含有氨氮、磷酸鹽及微生物污泥等污染物質(zhì)，容易導(dǎo)致冷卻水系統(tǒng)化學(xué)與生物結(jié)垢，以及造成設(shè)備腐蝕等問(wèn)題。污水深度處理的方法根據(jù)二級(jí)處理后的水質(zhì)來(lái)選擇。目前工程實(shí)踐中常用的水處理方案包括：混凝澄清+石灰處理+過(guò)濾、曝氣生物濾池（BAF）、膜生物反應(yīng)器（MBR）等工藝系統(tǒng)。
1、水質(zhì)特點(diǎn)及再生水水質(zhì)要求
新疆所建的城市污水處理廠大多數(shù)設(shè)計(jì)出水水質(zhì)為《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，具體水質(zhì)指標(biāo)如表一。
電廠用水主要為循環(huán)冷卻水補(bǔ)水及鍋爐補(bǔ)給水水源。循環(huán)冷卻水補(bǔ)水水質(zhì)可參照以下表二水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
由表一及表二對(duì)比可知，采用再生水作為電廠循環(huán)水補(bǔ)水需要作好以下幾方面的工作：
1) 進(jìn)一步去除殘余的懸浮物及膠體；
2) 進(jìn)一步去除二級(jí)生化處理后殘留的溶解性有機(jī)物；
3) 去除無(wú)機(jī)鹽類(lèi)（例如氮、磷、重金屬等）及微生物難以降解的有機(jī)物；
4) 去除色素；
5) 殺滅細(xì)菌及病毒等。
要達(dá)到以上5個(gè)方面的處理效果，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)比較常用的有混凝澄清+石灰處理+過(guò)濾、曝氣生物濾池（BAF）、膜生物反應(yīng)器（MBR）。而作為鍋爐補(bǔ)給水水源除了要經(jīng)過(guò)以上工藝系統(tǒng)的預(yù)處理，還需要后續(xù)的超濾（UF），反滲透（RO），離子交換及EDI等工藝系統(tǒng)進(jìn)一步處理以達(dá)到鍋爐補(bǔ)給水補(bǔ)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
2、常用工藝系統(tǒng)
2. 1石灰處理工藝系統(tǒng)
石灰處理工藝系統(tǒng)通常會(huì)結(jié)合混凝澄清系統(tǒng)、深度過(guò)濾系統(tǒng)，以達(dá)到處理水質(zhì)達(dá)到再生水回用標(biāo)準(zhǔn)。
a. 混凝澄清過(guò)程
通過(guò)投加混凝劑、助凝劑，在電中和、吸附以及泥渣吸附過(guò)濾等作用下，經(jīng)過(guò)膠體脫穩(wěn)、凝聚、形成絮凝體并不斷長(zhǎng)大、最終沉淀等過(guò)程，混凝澄清工藝可以去除水中的懸浮物、膠體、部分有機(jī)物以及藻類(lèi)等雜質(zhì)。一般情況下，城市污水處理廠二級(jí)出水經(jīng)混凝澄清處理，濁度去除率為50％～60％，SS去除率為40％～60％，BOD去除率為30％～50％，COD去除率為25％～35％，總氮去除率為5％～15％，總磷去除率為40％～60％。圓形機(jī)械加速澄清池是目前燃煤電廠較為普遍采用的混凝澄清設(shè)備，此外還有HW高效澄清池等?；炷吻逡话闩c過(guò)濾配合使用。
b. 深度過(guò)濾
在城市污水處理廠二級(jí)出水回用于燃煤電廠的水處理中常采用混凝澄清過(guò)濾，一般情況下，經(jīng)混凝
澄清過(guò)濾處理，濁度去除率為70％～80％，SS去除率為70％～80％，BOD去除率為60％～70％，COD去除率為35％～45％，總氮去除率為10％～20％，總磷去除率為60％～80％；其出水濁度3～5 NTU，SS 5～10 mg／l。變孔隙濾池是較常用的過(guò)濾設(shè)備。
c. [2] 石灰處理
石灰處理的主要目的是去除水中的暫時(shí)硬度，軟化水質(zhì)。同時(shí)，它還可以去除水中的多種雜質(zhì)，包括懸浮物、大分子有機(jī)物、膠體硅等，還可用于后除磷等。
石灰參與的軟化反應(yīng)有:
CO2 + Ca (OH) 2 →CaCO3 ↓+ H2O
Ca (HCO3 )2 + Ca (OH) 2 →2CaCO3 ↓+ 2H2O
Mg(HCO3 )2 + Ca (OH)2 →2CaCO3 ↓+Mg(OH)2 ↓+ 2H2O
理論上經(jīng)石灰軟化后,水中的硬度能降低到CaCO3 和Mg(OH) 2 溶解度值,但實(shí)際上鈣、鎂離子的殘留量常高于理論值,這是因?yàn)榉磻?yīng)所生成的沉淀中會(huì)有少量呈膠體狀懸浮于水中不能沉淀下來(lái). 所以為了盡量減少殘留的碳酸鹽硬度,同時(shí)加入了聚合硫酸鐵作為絮凝劑,這樣在去處碳酸鹽硬度的同時(shí)也去除了一部分懸浮物.石灰及聚合硫酸鐵后加入硫酸的作用為: (1) 調(diào)節(jié)石灰加入造成的pH 值的升高. (2) 把石灰沒(méi)有去除的碳酸鹽硬度轉(zhuǎn)化為溶解度較大的非碳酸鹽硬度。深度處理可以去除90 %以上的堿度、磷酸鹽、濁度、銅、鋁和亞硝酸鹽,去除硅酸鹽、鐵、氨、CODCr和BOD5 的能力在30 %以上。
石灰處理常與混凝澄清結(jié)合，將石灰直接投加于機(jī)械加速澄清池或者高效澄清中。電廠循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水水質(zhì)一般要求濁度≤5 NTU，SS≤10 mg／L，BOD5≤5 mg／L，CODcr,≤30 mg／L，硬度(以CaCO3計(jì))≤250 mg／L，氨氮≤5 mg／L，總磷≤1 mg／L。通常達(dá)標(biāo)的城市污水處理廠二級(jí)出水BOD、COD、氨氮、總磷較低時(shí)，經(jīng)過(guò)石灰處理+混凝澄清+深層過(guò)濾工藝處理后，能滿足循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水的水質(zhì)要求，可直接回用。
2. 2 BAF系統(tǒng)
氨氮是微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，過(guò)高濃度的氨氮可能會(huì)造成循環(huán)水系統(tǒng)的生物粘泥、結(jié)垢增多，殺菌
劑用量增大等問(wèn)題。氨氮還可能導(dǎo)致pH明顯下降和設(shè)備腐蝕等問(wèn)題，對(duì)電廠的安全運(yùn)行不利。BAF集生物氧化和過(guò)濾于一體，具有去除COD、BOD、氨氮等的作用。當(dāng)經(jīng)過(guò)二級(jí)處理的城市污水的COD、BOD、氨氮等指標(biāo)較高時(shí)，可以用BAF進(jìn)行進(jìn)一步的去除。一般情況下，CODcr,去除率可達(dá)50％"--80％，氨氮去除率可達(dá)90％以上。
同時(shí)BAF在再生水來(lái)水水質(zhì)波動(dòng)較大的情況下，能起到一定的去除COD、BOD、氨氮的能力，起到較強(qiáng)的抗水質(zhì)惡化沖擊的能力。另外BAF后還能與混凝澄清一起使用，達(dá)到更理想的處理效果。
2. 3 膜生物反應(yīng)器（MBR）工藝系統(tǒng)
MBR將活性污泥法與膜過(guò)濾相結(jié)合，同時(shí)具有活性污泥法的二級(jí)處理功能和超濾的處理功能，其活性污泥濃度可高達(dá)8～12 g／L，處理效率及抗沖擊負(fù)荷能力大大提高。水力停留時(shí)間與固體停留時(shí)間相互獨(dú)立，污泥齡長(zhǎng)且完全可控，各種微生物充分生長(zhǎng)。因此，經(jīng)過(guò)MBR后，出水水質(zhì)好，水質(zhì)穩(wěn)定化徹底。MBR可以將城市污水直接處理后回用，也可以在后面接RO等進(jìn)行除鹽，滿足需要除鹽的用途。
3、工藝流程的選定原則
3. 1 技術(shù)工藝的適用范圍
3. 2 環(huán)境的影響
不同的技術(shù)、工藝，其產(chǎn)生的環(huán)境影響、特別是跨介質(zhì)環(huán)境影響也不相同?；炷吻?、石灰處理、BAF、MBR等技術(shù)均會(huì)有污泥產(chǎn)生，需要經(jīng)過(guò)脫水等處理后進(jìn)行無(wú)害化處置。石灰法工藝中產(chǎn)生的污泥雖然較多，但與普通生化法產(chǎn)生的活性污泥不同，石灰法工藝產(chǎn)生的污泥中無(wú)機(jī)成分較多，易于進(jìn)行脫水及無(wú)害化處理。由于污泥循環(huán)回流、污泥齡長(zhǎng)等原因，MBR產(chǎn)生的剩余污泥量較少。在石灰法工藝中容易產(chǎn)生粉塵污染，通過(guò)設(shè)備改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)石灰粉的全密閉運(yùn)輸、存儲(chǔ)、計(jì)量、制乳和投加，可以較好地解決粉塵污染問(wèn)題。
3. 3 經(jīng)濟(jì)性比較
石灰處理+混凝澄清+深層過(guò)濾處理工藝，具有一次性工程投資低、主要消耗品石灰價(jià)格低廉、運(yùn)行費(fèi)用便宜等特點(diǎn)。采用高效澄清池時(shí)，占地面積較大且系統(tǒng)復(fù)雜。BAF容積負(fù)荷、水力負(fù)荷大，水力停留時(shí)間短，出水水質(zhì)好，所需基建投資少，運(yùn)行能耗低，運(yùn)行費(fèi)用省。MBR的初次建設(shè)投資及運(yùn)行費(fèi)用較高，與傳統(tǒng)活性污泥二級(jí)處理工藝相比縮短了流程、減少了占地面積，適合于土地緊缺、來(lái)水水質(zhì)較好、處理高濃度有機(jī)廢水、出水水質(zhì)要求較高的情況。
四、結(jié)束語(yǔ)
城市污水處理廠二級(jí)出水作為電廠水源需綜合分析中水來(lái)水水質(zhì)情況，結(jié)合以上幾種工藝系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較、當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門(mén)要求及廠區(qū)總平面規(guī)劃等最終確定適用于不同工程條件的工藝流程系統(tǒng)。
參考文獻(xiàn)：
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