不同含煤廢水處理工藝對比

當(dāng)前，火力發(fā)電廠生產(chǎn)運(yùn)行過程中產(chǎn)生大量的含煤廢水，其主要來源于煤場噴淋防塵產(chǎn)生的滲漏水、輸煤棧橋沖洗產(chǎn)生的沖洗廢水、煤場雨水及輸煤系統(tǒng)除塵排水。

含煤廢水中顆粒物的體積質(zhì)量一般為2.3g/cm3，經(jīng)過預(yù)沉池的預(yù)沉淀后，大顆粒的煤粉顆粒物均能沉淀下來，剩余的煤粉顆粒懸浮物其顆粒的直徑都在0.1mm以下，根據(jù)燃料品種、來源不同、含煤廢水的水量變化以及預(yù)沉池的沉淀效果不同，一般電廠含煤廢水初沉后的懸浮物質(zhì)量濃度在2000～5000mg/L。

含煤廢水的主要特點是濁度、色度都比較高；導(dǎo)致濁度和色度大幅度升高的主要原因是廢水中的高濃度的懸浮物，在含煤廢水的處理系統(tǒng)中，處理工藝選擇的關(guān)鍵是針對其主要污染因子懸浮物和色度的去除，設(shè)計的處理工藝將保證對懸浮物具有穩(wěn)定的、很高的去除效率，保證出水懸浮物質(zhì)量濃度為10～20mg/L，滿足達(dá)標(biāo)排放及回用的要求。

目前電廠采用的處理工藝主要有加藥混凝+膜處理工藝、高效微孔陶瓷過濾工藝、混凝+斜板沉淀+過濾和電子絮凝+離心沉淀+過濾工藝。

1、工程簡介

目前該電廠含煤廢水主要來自輸煤系統(tǒng)除塵、沖洗水、煤場含煤雨水等。含煤廢水處理系統(tǒng)采用加藥絮凝和膜式過濾技術(shù)對含煤廢水進(jìn)行處理，處理后進(jìn)行回用。其主要流程見圖1。

含煤廢水收集至沉煤池，經(jīng)預(yù)處理沉淀后，自連通口流至曝氣池，在池內(nèi)進(jìn)行氧化（曝氣/攪拌），同時加藥（凝聚劑、次氯酸鈉及加堿）調(diào)節(jié)pH值，然后經(jīng)含煤廢水提升泵送至膜式過濾器過濾。處理后的清水自膜式過濾器上部自流至清水池。

目前，根據(jù)實際運(yùn)行狀況，現(xiàn)有含煤廢水處理系統(tǒng)存在2個主要問題：

1）煤水處理過程中絮凝攪拌采用曝氣攪拌，曝氣攪拌導(dǎo)致絮體破碎，膜式過濾器無法攔截，影響出水水質(zhì)。

2）膜式過濾器采用的是若干膨化聚四氟乙烯材料濾芯，水質(zhì)較差時易堵塞，影響處理效果，且濾芯消耗量大，更換頻率高，運(yùn)行、維護(hù)費用高。

目前僅通過該系統(tǒng)處理后的水質(zhì)達(dá)不到回用要求，同時多余大量含煤廢水通過溢水管外排至贛江支流，因水質(zhì)無法滿足外排的環(huán)保要求，造成排口水體污染。隨著國家、省、市環(huán)保節(jié)能減排要求越來越嚴(yán)，監(jiān)管力度不斷加大，2015年1月1日起新環(huán)保法的實施，為了真正實現(xiàn)廢水排放滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。因此電廠決定對含煤廢水系統(tǒng)進(jìn)行改造。

2、不同工藝對比分析

目前電廠采用的是加藥混凝+膜處理工藝系統(tǒng)，根據(jù)電廠運(yùn)行情況，該套處理設(shè)備運(yùn)行很不穩(wěn)定，處理效果也不好，且設(shè)備故障率高；高效微孔陶瓷過濾工藝對懸浮物的去除率較高，但對色度去除效果較差；所以在處理電廠含煤廢水的工藝選擇上，混凝+斜板沉淀+過濾和電子絮凝+離心沉淀+過濾2種工藝使用較為廣泛，下文對這兩種處理工藝進(jìn)行較為詳細(xì)介紹，同時對高效微孔陶瓷過濾工藝作簡要介紹，并對這3種不同含煤廢水處理工藝進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

2.1 混凝+斜板沉淀+過濾工藝

混凝+斜板沉淀+過濾工藝流程圖見圖2。廠區(qū)及煤場煤塵水通過煤水管道進(jìn)入含煤廢水調(diào)節(jié)池，含煤廢水通過煤水提升水泵提升進(jìn)入一體化煤水分離裝置，含煤廢水在該設(shè)備內(nèi)混凝、沉淀及過濾，進(jìn)行煤、水分離。

該工藝主要存在問題有：

1）加藥反應(yīng)沉淀工藝需添加藥劑，如果系統(tǒng)長時間停滯，配制的藥劑易失效，絮凝效果變差，過濾濾料容易板結(jié)，系統(tǒng)再次恢復(fù)運(yùn)行過濾效果變差。

2）加藥絮凝要達(dá)到較好的絮凝效果必須要準(zhǔn)確的計算加藥量，加藥量過少或過多都會降低絮凝效果。且火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)沖洗水不是連續(xù)的，含煤廢水中的水質(zhì)指標(biāo)（TSS、pH值、水量、水溫等）是不斷變化的。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)，現(xiàn)場調(diào)試時確定的最優(yōu)參數(shù)會隨著運(yùn)行時間和處理水量發(fā)生變化，運(yùn)行工人的水平還達(dá)不到調(diào)試人員的要求。

3）系統(tǒng)自動化程度低，需要進(jìn)行人工維護(hù)清理，使用起來相對比較麻煩。

4）每年需投入一定的藥劑費用，長期使用下來，也是一筆不小的開支。

5）化學(xué)品的絮凝工藝需要額外加入其他化學(xué)物品，化學(xué)絮凝添加劑使水中的離子增加，改變了原有水中的物質(zhì)含量，會引起二次污染。

2.2 電子絮凝+離心沉淀+過濾工藝

電子絮凝工藝近幾年已經(jīng)逐步推廣并成為主流技術(shù)。隨著環(huán)保要求的不斷加大，各電廠對含煤廢水的處理越來越重視，不少電廠對含煤廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行了相應(yīng)技術(shù)升級或改造。

電子絮凝含煤廢水處理系統(tǒng)主要包括：電子絮凝器、離心澄清反應(yīng)器、多介質(zhì)過濾器、PLC控制系統(tǒng)等。主要工藝流程見圖3。

電子絮凝器：電子絮凝反應(yīng)原理是以特殊電極板通電后產(chǎn)生電場，細(xì)小帶電顆粒、膠體、大分子的蛋白質(zhì)，病毒粒子，細(xì)胞等在電場的作用下進(jìn)行定向運(yùn)動，碰撞，壓縮雙電子層脫穩(wěn)，導(dǎo)致雙電層壓縮脫穩(wěn)、絮凝，形成的絮體可以吸附細(xì)小的膠體等物質(zhì)形成大顆粒加速沉淀。

離心澄清反應(yīng)器：為了避免當(dāng)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。必須使顆粒在絮凝過程結(jié)束后快速沉降下來，配置快速沉降裝置，離心澄清反應(yīng)器。離心澄清器沉淀底部污泥排入沉煤池定期回收。

多介質(zhì)過濾器：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，利用較小的流量就能夠進(jìn)行反沖洗。

該工藝主要優(yōu)缺點：

1）與引進(jìn)推廣初期相比，隨著市場占有率的逐年提升以及核心部件的國產(chǎn)化，該技術(shù)投資成本下降明顯，運(yùn)行成本也低。

2）系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，適用懸浮物范圍廣（可在100～10000mg/L范圍變化）。

3）過濾裝置本源反洗，無需設(shè)置反沖洗泵，系統(tǒng)能耗低。

4）設(shè)備裝置化，占地面積小。

5）自動化控制，維護(hù)方便。

6）對環(huán)境友好，無需添加藥劑，無化學(xué)污泥二次污染，煤泥直接回收，而傳統(tǒng)化學(xué)絮凝工藝化學(xué)污泥必須按危廢進(jìn)行處置，污泥處置費用較高。

2.3 高效微孔陶瓷過濾工藝

高效微孔陶瓷過濾是在初次沉淀池的基礎(chǔ)上增加微孔陶瓷過濾段。主要工藝流程見圖4。

含煤廢水收集至沉煤池，先進(jìn)入沉淀池，經(jīng)預(yù)處理沉淀后，通過溢流口溢流至微孔陶瓷濾池，微孔陶瓷濾池分為2格，分別為集煤坑、過濾區(qū)，含煤廢水進(jìn)入濾池后先通過集煤坑，大顆粒煤粒沉降在集煤坑內(nèi)，細(xì)小顆粒通過陶瓷過濾沉淀，微孔陶瓷過濾板一順一丁錯位砌成，過濾器砌好后，沿集水溝向集煤坑用水泥倒成坡，向集煤坑傾斜，沉淀下來的煤渣滑入集煤坑內(nèi)，在集煤坑內(nèi)設(shè)泥漿泵1臺，將坑內(nèi)污泥打入沉淀池中；濾池運(yùn)行后，清水經(jīng)過濾器各向表面滲入過濾器內(nèi)部空腔內(nèi)，沿集水溝匯入清水池。

2.4 3種處理工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

混凝+斜板沉淀+過濾、電子絮凝+離心沉淀+過濾以及高效微孔陶瓷過濾這3種不同含煤廢水處理工藝的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較見表1。

通過上述技術(shù)和經(jīng)濟(jì)對比，電子絮凝工藝投資成本低，運(yùn)行穩(wěn)定、能耗低、運(yùn)行維護(hù)成本低，具有較高的環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益，且電子絮凝工藝不需要加藥，不會產(chǎn)生二次污染。高效微孔陶瓷過濾工藝年總費用雖然比電子絮凝工藝略高，但對原有煤水調(diào)節(jié)池改動大，施工難度偏大，而且根據(jù)安裝該工藝的電廠運(yùn)行情況，該工藝運(yùn)行不穩(wěn)定，對色度去除效果較差，滿足不了回用及外排的環(huán)保要求，且該工藝自動化程度低，清洗、文明生產(chǎn)極差?；炷?/span>+斜板沉淀+過濾工藝年總費用比電子絮凝工藝高很多，而且后期運(yùn)行需每年投入一定的藥劑，會引起二次污染，且藥劑易失效，絮凝效果差，過濾濾料容易板結(jié)，重復(fù)加藥導(dǎo)致運(yùn)行費用較高，運(yùn)行過程中系統(tǒng)自動化程度低，需增加大量人工運(yùn)行維護(hù)成本。

3、結(jié)論

隨著國家、省、市環(huán)保節(jié)能減排要求越來越嚴(yán)，監(jiān)管力度不斷加大，以及人民對環(huán)保意識的增強(qiáng)。電廠對煤水處理的要求越來越嚴(yán)，因此選擇最優(yōu)的處理工藝尤為重要。

目前該電廠采用的加藥絮凝和膜式過濾技術(shù)對含煤廢水進(jìn)行處理已無法滿足外排環(huán)保及回用要求。通過對上述不同處理工藝的對比分析研究，推薦該電廠煤水處理采用電子絮凝工藝。電子絮凝工藝具有投資成本低，運(yùn)行穩(wěn)定、能耗低、運(yùn)行維護(hù)成本低，且處理后的水質(zhì)能夠滿足國家污水排放標(biāo)準(zhǔn)及廢水回用標(biāo)準(zhǔn)，具有較高的環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益。（來源：江西省電力設(shè)計院，南鋼學(xué)校，國家電投集團(tuán)江西電力有限公司分宜電廠）