火电厂给水预处理单元耦合技术应用研究.pdf

66 EPEM 2023.7 下发电运维Power Operation火电厂给水预处理单元耦合技术应用研究嘉兴新嘉爱斯热电有限公司 颜景顺 周熠旻 徐 尧 杨文振 李 倩摘要：通过浓缩后污泥与聚丙烯酰胺（PAM）进行耦合，提炼为“收集+浓缩+耦合”新技术1，应用处理火力发电厂给水预处理单元排放水，实现零排的目标，经过一段时间工程实践后，通过现场生产运行考核，证实该技术能够以稳定运行，排放水的回用率达到90%左右，耦合的污泥焚烧辅助发电，彻底实现零排放。关键词：预处理；浓缩；耦合；零排放在我国南方地区，火力发电厂锅炉补给水，水源一般取自地表江河水，地表江河水随季节性波动，水质会有些差异，处理起来有一定难度。火力发电厂日常运行需要补充大量水，取水一般来自江河水，补给水对水质要求比较严格，必须满足火力发电机组锅炉补给水质量标准，所以在水处理工艺上，预处理单元配套设置要求比较齐全2。火力发电厂锅炉给水处理系统中，预处理单元是前置工艺，不论是国际上还是国内，处理工艺上大体一致，包含混凝沉淀、砂滤、介质过滤器等处理单元，预处理单元排放的泥浆水、反冲洗水等。初步统计排放水量占总取水量的5%左右，直接排放的水量大，并造成水资源浪费。需要对该排放水进行集中收集，进一步深度处理，采用“收集+浓缩+耦合”新工艺，以达到回收再利用标准，实现零排放。本文系统地梳理了预处理单元排放水的水质、水量及特征，针对该排放水量身订制了一套新的处理工艺，重点分析了浓缩后的污泥在耦合状态脱水情况及脱水后污泥的状态，并对预处理单元进行介绍，以及耦合后产生的废水回用及处理方式进行了详细综述，应用后的结果对类似给水预处理单元排放水深度处理及回用有一定的指导意义。1 给水预处理单元给水预处理技术单元已广泛普遍用于电厂的锅炉给水处理工艺中。该单元包含混凝沉淀池、砂滤（无阀滤池）、介质过滤器等。混凝沉淀有平流、辐流式等多种类型，其中填料有斜板或斜管等；砂滤包含无阀滤池，罐装滤池等；介质过滤器有单介质、多介质过滤器等，其中填料有活性炭、纤维、瓷瓶等多种材料，上述都是比较成熟的工艺。在实际的运行当中，混凝沉淀池会产生大量泥浆水，无阀滤池（砂滤）会产生大量反洗水，纤维过滤器也会产生大量反洗水，直接排放将污染环境，并造成水资源的浪费，不符合当今的环保要求。须对该排放水进行集中收集，进一步地深化处理。给水处理比较典型工艺流程如图1所示。-图1 给水预处理技术工艺流程如图2 污泥浓缩池单元本工艺采用重力式污泥浓缩池，重力浓缩实际上是一种沉淀工艺，也称作压缩沉淀。中心筒上部进水，底部流出，溢流过程中，出现一定量的泥水分离，上清液通过溢流堰流出，污泥浓缩至池体底部3。本工艺采用连续运行方式，持续为后面耦合工艺提供污泥。污泥浓缩效果来说，停留时间过短，会导致上清液浓度太高，排泥浓度太低，起不到应有的浓缩2023.7 下 EPEM 67发电运维Power Operation效果；假如停留时间过长，首先发生水解酸化，使污泥颗粒粒径变小，比重减轻，导致浓缩困难，如停留时间继续延长，则可厌氧分解或反硝化，直接导致污泥上浮，从而使浓缩不能顺利进行。所以，配套污泥浓缩池水力停留时间控制在15h 左右，用于保证污泥浓度。该单元的污泥浓度，与后续的耦合作用有着直接关系，目前稳定运行的情况下，摸索出污泥浓度控制25mg/L，把控污泥浓度至关重要。图2 连续式重力浓缩池剖面图3 耦合技术单元火电厂一般取水地表水，水体是敞开流动的，所以水质易受自然条件影响，也随季节变化的幅度大，水中悬浮物和胶体杂质含量较多，浊度高于地下水，化学组分具有多样性与易变性。由于取水水源的复杂与波动性，给预处理单元日常运行也带来了一定难度，需要创新研发一套新技术解决预处理单元排放问题，本技术应运而生。基于上述复杂情况下，耦合技术单元接收给水预处理单元排泥水、反洗水。收集平流式混凝沉淀池定期排放水进入集泥池，无阀滤池、过滤器反洗水进入集水池。集泥池泥水混合后进行泥水分离，上清液回收至沉淀池，泥浆通过提升泵输送至污泥浓缩池。集水池的原理同集泥池相似，只不过其泥量较小，每周进行一次污泥输送至污泥浓缩池即可。污泥浓缩池发挥重要作用，进一步浓缩后，污泥进入新型设备，同时投加聚丙烯酰胺（PAM），聚丙烯酰胺一般作为助凝剂，使杂质颗粒物先行脱稳，充分发挥吸附作用，也使其余胶粒脱稳和絮凝。污泥和 PAM 两种物质发生耦合作用，致使污泥的结构发生根本性的变化，促进污泥架桥、抱团、收紧效果，以达到污泥的进一步改造与变化，便于后续工艺运行。随后产生的混合物进入压泥设备，进行自动脱水，泥水分离后，设备脱出的清水进入沉淀池进行回收再利用，污泥进入资源化处置。本技术工艺流程图如图3所示。图3 给水预处理单元耦合技术工艺流程图4 耦合放技术研究4.1 技术前瞻以前，由于给水预处理单元处理工艺非常简单，仅仅投加混凝剂聚合氯化铝（PAC），外排泥水几乎没什么污染，泥水成分良好，部分可以进入雨水系统。现阶段，节水降本、节能降耗、绿色环保为目标要求的情况，预处理单元外排泥水，不可进入雨水系统，导致该外排泥水必须经过一定处理，能够实现零排放才是终极目标。环保政策的步步紧逼下，电厂其他制水处理单元排放水也需要回收，为了响应国家政策，满足环保目标，众多电厂都实行多股排放水回收再利用。之前给水预处理单元接收的水源全部为地表江河水，而现在接收的水源比较繁杂，比如纤维、活性炭过滤器反洗水，超滤、反渗透的反洗水，甚至锅炉减温水都会过来。接收水源种类繁多，水质不均匀，波动较大，导致预处理单元排泥水，反洗水量增大，进而导致泥量增大、泥质复杂，随之给处理及回收造成一定的难度。4.2 技术剖析在我国耦合技术已经被广泛应用，也被大众所熟知，概念上本文不做过多论述。本文的耦合技术是污泥与药剂充分接触，进行耦合作用，耦合后的混合物，再以自动压泥、脱水为后续工艺进行下一步的处理，该创新工艺是针对火电厂给水预处理单元排泥水处理及回用。也是一种造价低、效益高、运行稳定和高度自动化的水质净化预处理系统排泥自动脱水工艺。通过耦合作用，极大地增强污泥压泥、脱水功能。另外，自动脱水系统运行管理简单，可全自动操作，实现无人看守。可适用污泥浓度范围比较广，可达68 EPEM 2023.7 下发电运维Power Operation500050000mg/L。再者，设备体积较小、功能齐全，进一步节水节能。4.3 技术亮点一是混凝沉淀池排泥水、无阀滤池反洗水回收水池内设有助推式旋流装置，且与回收水池成一体化设备，比传统的机械加速澄清设备搅拌更均匀，反应更彻底，泥水分离效果好，污泥沉降平稳。二是回收集泥水池内设有清水的循环管路系统，可使部分上清液回流到反应区，与原水和絮凝剂充分混合后，形成高浓度混合絮凝体，而后进入沉淀区分离，有用药量少，产泥量少的优点。三是火力发电厂给水预处理单元中无阀滤池反洗水，根据石英砂的污堵情况，自动反冲洗，反冲洗水水质较好，通过中间回收水池全部回收，再进入斜管沉淀池混凝反应区，重新利用。四是技术系统中污泥浓缩池具有进一步浓缩污泥的功能，集水池收集排泥混合物，澄清后进入污泥浓缩池，加强浓缩后污泥进入耦合作用系统。五是技术系统中自动脱泥系统，将污泥的浓缩和压榨脱水工作在一筒内完成，以独特微妙的滤体模式取代了传统的滤布和离心的过滤方式。六是自动脱水系统的主体由多重固定环、游动环和螺旋过滤部构成一组或几组过滤单元，该机结构紧凑、操作方便，运行稳定，可根据运行时间段进行顺序设定。七是自动脱水系统主要是由过滤体和螺旋轴所构成，过滤体又分为浓缩部和脱水部两部分。所以，当污泥进入滤体后，利用固定环、游动环的相对游动，使滤液通过叠片间隙快速向外排出，迅速浓缩，污泥向脱水部推移，当污泥进入到脱水部时，在滤腔内的空间不断缩小，污泥内压不断增强，再加出泥处调压板的背压作用，使其达到高效脱水，污泥不断排出机外4。八是配置一套一体化加药装置，自动溶药，PLC 自动控制设备，实现全过程、可持续、精准性投加药剂。九是回收水中含有原投加混凝剂（PAC），回收后能够实现药剂原投加量减少。十是“收集+浓缩+耦合”全新技术的应用，打破传统的处理方式，耦合作用的出现，解决了污泥处理的一系列问题5。5 技术运行效果该技术于2022年上半年完成总体的构思与方案设计，下半年进入实施阶段，于8月完成全部安装，进入调试阶段，9月正式投入生产运行，目前日常运行稳定，通过运行情况判断，达到了预期效果，实现电厂给水预处理单元污水零排放。一是实现多股排放水回收，年回收水量约18万 t。二是从水平衡的角度上分析，节约年取水水量约18万 t。三是投加的混凝药剂年节省约100t，占企业年度药剂耗量约8%。四是污泥焚烧辅助发电，增加年度发电量约750kWh。五是解决了污泥资源化、无害化的处置问题。6 结论一是采用“收集+浓缩+耦合”技术能够将整个化学水处理工艺的排放水进行回收及处理，该技术运行效果良好且运行成本较低，进一步解决了水资源浪费、污泥乱排的现象。通过工程实践及长期运行结果表明，该技术系统运行稳定、处理效果良好、运行能耗较低等优点5。二是整个水处理系统外排泥浆水，连泥带水彻底实现零排放，满足节能降耗之目标。合理利用了水资源，提高厂区水系统重复利用率，对火力发电企业的可持续发展具有重要意义，也进一步落实了当下保护环境的理念。三是虽然本技术应用解决了一些问题，但是目前火电厂的外排水尚未得到全部解决，顽疾依然存在。另外，随着回收水量的加大，预处理进水水质越来越差，对于整体系统运行也造成一定影响，亟待解决。参考文献1白润英,肖作义.新技术、新工艺与设备 M.化学工业出版社,2017.2 黄成群,李艳萍.电厂水处理设备运行与维护 M.中国电力出版社,2012.3 程世庆,姬广勤,等.化学水处理设备与运行 M.中国电力出版社,2015.4丁成,杨百忍,等.污废水治理设施运营与管理M.中国电力出版社,2016.5张江涛,刘晓奎,等.某电厂循环水排污水提标改造及运行分析 M.水处理技术,2022,8.