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源或采用空冷機組外，其自身嚴(yán)格控制用水指標(biāo)，對產(chǎn)生的廢水進行合理有效地治理，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)煤機室等部位進行水沖洗，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5000mg/l，色度高達400以上，濁度大等特點，不適合混入工業(yè)廢水系統(tǒng)進行綜合處理。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)進行綜合處理，或采用前期加藥絮凝+沉淀技術(shù)進行處理。
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
①由于含煤廢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小粒徑的顆粒、密度較小，造成懸浮物不能有效自然沉淀。
②含煤廢水傳統(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)因此得到廣泛認可和應(yīng)用。
④不同的絮凝劑廠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)進行了相應(yīng)技術(shù)升級，出現(xiàn)了以下幾種工藝：
①化學(xué)加藥絮凝處理技術(shù);
②電子絮凝技術(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了沉淀工藝，在實際運行中出水很難達到要求。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入電子絮凝器進行絮凝反應(yīng)，流過煤水在經(jīng)過絮凝進入離心澄清反應(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，進入中間水池的清水已經(jīng)基本達到處理合格的標(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粒互相粘合形成新的大顆粒從而易于沉淀;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、有機物等繼續(xù)進行分離除去。
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
①適用的pH范圍廣，不改變水質(zhì)pH值。
②處理效果穩(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，節(jié)省現(xiàn)場的人工維護費用。
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。
⑤電子絮凝技術(shù)適用范圍廣泛，經(jīng)電子絮凝處理后的水，基本可以進行二次利用。
⑥自動化運行，能自動適應(yīng)水量波動和水質(zhì)波動。
⑦絮凝效率極高，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菌。
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