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        中水處理系統(tǒng)運行存在問題及改進建議

        2019-11-11 09:13:18張海燕李樂豐龐友燕
        山東電力技術(shù) 2019年10期
        關(guān)鍵詞:余氯中水濾池

        張海燕,李樂豐,龐友燕

        (1.華電國際技術(shù)服務(wù)分公司,山東 濟南 250014;2.國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院,山東 濟南 250003;3.華電鄒縣發(fā)電有限公司,山東 濟寧 252216)

        0 引言

        隨著國家對環(huán)境保護工作的重視,火電廠用水管理越來越嚴格。自2006年以來新建的機組,幾乎全部采用城市中水作為機組水源,處理后的城市中水,不僅作為循環(huán)水補充水,有的電廠還用來作為機組的水汽用水。城市中水處理系統(tǒng)處理水量大、加藥量多,優(yōu)化中水處理系統(tǒng)運行,不僅可有效提高中水系統(tǒng)的經(jīng)濟性、減少維護量,而且可有效提高全廠水資源的利用率,提高后續(xù)設(shè)備的運行效果。

        城市中水來水比較復(fù)雜,經(jīng)過城市污水處理系統(tǒng)處理,去除了部分懸浮物、膠體、有機物、氮磷等污染物,但仍有較多的膠體、有機物等污染物存在,且硬度也比較高。目前,火電廠城市中水主要采用的處理工藝為石灰混凝處理,去除城市中水中的懸浮物、膠體、有機物及暫時硬度,然后經(jīng)過過濾、殺菌處理工藝,作為全廠的循環(huán)水補充水及其他用途的水。

        盡管城市中水處理系統(tǒng)比較簡單,但在實際運行中,普遍存在加藥成本控制不佳、缺陷多、出水水質(zhì)差,甚至影響后續(xù)的反滲透系統(tǒng)運行等問題。

        1 中水處理系統(tǒng)組成

        現(xiàn)有的中水處理系統(tǒng)主要處理工藝包括石灰混凝、澄清、過濾及消毒,主要工藝流程見圖1,主要處理設(shè)備為機械加速澄清池(以下簡稱“澄清池”)、過濾池(器)、加藥裝置和殺菌裝置等。

        澄清池是中水處理的核心設(shè)施,澄清池分為加藥區(qū)、反應(yīng)區(qū)和沉淀區(qū)3 個部分,將混合、絮凝反應(yīng)及沉淀工藝結(jié)合在一起。中水從澄清池加藥區(qū)底部進入,水中依次加入消石灰、絮凝劑和助凝劑3 種處理藥劑,通過中和、水解、絡(luò)合等反應(yīng),使水中的懸浮物、膠體等污染物生成絮凝體,中水從澄清池加藥區(qū)頂部溢流進入澄清池的反應(yīng)區(qū),通過水流作用,絮凝體不斷增大,形成可沉降的泥渣,中水從澄清池反應(yīng)區(qū)流入澄清池沉淀區(qū),在沉淀區(qū)污泥沉降,處理后的水質(zhì)溢流進入快速濾池。采用石灰混凝處理主要目的是降低水的堿度,去除水中的暫時硬度,去除水中大部分的懸浮物、膠體等污染物[1]。

        圖1 中水處理系統(tǒng)主要流程

        機械加速澄清池出水濁度一般為5~10 NTU,為了進一步去除水中的懸浮物,中水處理系統(tǒng)設(shè)置濾池設(shè)施。濾池對細菌、病毒等也有一定的去除作用,提高后續(xù)的殺菌效果。濾池操作比較簡單,自動化程度較高,采用的工藝各有不同,大多為無閥濾池等普通快濾池。

        殺菌主要采用氯殺菌,主要有次氯酸鈉及二氧化氯殺菌,也有的系統(tǒng)采用鋁錠等定投殺菌。

        2 中水處理系統(tǒng)運行中存在的問題

        中水處理系統(tǒng)處理水量大,出水在線儀表比較少,由于日常運行參數(shù)控制不當(dāng)或管理不到位,易造成出水水質(zhì)差、自用水量高、藥耗高等情況,甚至有的電廠由于中水處理出水水質(zhì)差,造成設(shè)備出現(xiàn)污染、污堵、結(jié)垢等情況,如水處理超濾、反滲透等。

        2.1 機械加速澄清池出水水質(zhì)差

        機械加速澄清池出水濁度一般控制在10 NUT內(nèi),在日常運行中,可通過澄清池出水濁度及出水區(qū)水質(zhì)目測,較直觀地判斷絮凝劑的加藥情況,出水水質(zhì)差經(jīng)常表現(xiàn)為:出水混濁或出水水質(zhì)較清但水中存在較大的絮狀體,甚至澄清池出水短時間出現(xiàn)大量絮凝體,出水濁度劇增。

        造成出水水質(zhì)差主要原因是機械加速澄清池加藥量控制不佳,排泥不當(dāng)或澄清池進水量控制不當(dāng)。當(dāng)絮凝劑加藥量不足時,運行中澄清池出水濁度增大,有細小的礬花,混合區(qū)和反應(yīng)區(qū)的泥渣濃度都降低,此時應(yīng)增加絮凝劑的投加量。當(dāng)絮凝劑加藥量過大,盡管澄清池出水濁度較低,目測澄清區(qū)水質(zhì)澄清透明,但水中有白色絮體,此時應(yīng)適當(dāng)降低加藥量;當(dāng)絮凝劑的加藥量進一步增大,絮凝劑由長鏈堿性金屬化合物分解出大量的短鏈金屬氫氧化物,單位絮凝體負載電荷多,脫穩(wěn)效果明顯,但由于聚合鏈短,生成的泥渣細、密度小,泥渣層上漲快,排泥較頻繁,藥品消耗量大,水耗大[2]。

        澄清池出水區(qū)出現(xiàn)大量絮凝體,出水濁度劇增,這現(xiàn)象稱為翻池。造成翻池最經(jīng)常的原因是澄清池處理水量增加太快或進水量超過設(shè)計值,同時,進水溫度過高,配水裝置堵塞造成短流,長時間沒有排泥等也可能帶來翻池。據(jù)文獻[3],澄清池進水水溫高于池內(nèi)水溫1℃以上,很容易帶來翻池。反應(yīng)區(qū)污泥濃度升高、泥渣沉降比超過20%,分離區(qū)下部泥渣超過35%或最高泥渣取樣管取到泥渣,出水濁度增大,應(yīng)加大排泥量,否則,也容易造成澄清池出水濁度的快速增加。

        2.2 濾池運行操作不當(dāng)

        在實際運行中,濾池的濾速存在過大、過小的情況,造成周期制水量降低,自用水耗增加。濾速過高,在大強度水的沖擊下,濾層過早穿透,快速失效,周期產(chǎn)水量低;濾速過低,濾池出力量降低,污水內(nèi)的污染物無法分級截留,主要被表層截留,很快達到反洗水頭,同樣造成周期制水量低。

        2.3 濾池的過濾周期控制不當(dāng)

        在實際運行中,濾池存在反洗周期過長的情況,甚至有些濾池只要沒有達到反洗壓頭,就不進行反洗。時間一長,濾池濾料易壓實板結(jié),造成反洗不徹底,或者板結(jié)造成局部反洗流量過大,沖亂濾料層,細的濾料大量流失,嚴重影響出水效果。同時,長時間不反洗,濾料空隙截留的有機物容易分解[1],造成濾池氣阻,影響過濾效果。濾池的過濾周期應(yīng)依據(jù)最大過濾水頭損失或出水水質(zhì)確定,在濾池的設(shè)計中,依據(jù)文獻[4]確定濾池的最大過濾水頭損失,從而一般普通快濾池設(shè)計過濾周期為12~24 h。在實際運行中,電廠沒有考慮系統(tǒng)的匹配出力,過分提高澄清池的出水水質(zhì),澄清池出水濁度低,濾池截留少,過濾周期延長,超過設(shè)計值,造成濾池濾料板結(jié),大流量沖洗濾料亂層,短時間內(nèi)就進行了濾池檢修。因此,濾池的過濾周期不宜超過設(shè)計值太長且宜增加運行時間的反洗條件。

        2.4 加藥系統(tǒng)故障

        由于消石灰容易吸潮,尤其是夏天天氣潮濕,消石灰下料等部位容易出現(xiàn)板結(jié),堵塞下料口,造成石灰加藥不正常。絮凝劑及助凝劑入口加藥濾網(wǎng)的檢查經(jīng)常容易忽略,甚至沒有安裝,造成絮凝劑及助凝劑加藥不正常。當(dāng)出現(xiàn)加藥泵參數(shù)異常、機械加速澄清池反映效果變差等情況,需要及時檢查加藥泵入口濾網(wǎng)的情況,防止由于加藥泵進口濾網(wǎng)堵塞,造成加藥量低。

        3 中水處理系統(tǒng)運行優(yōu)化建議

        中水處理系統(tǒng)盡管運行比較簡單,出水水質(zhì)指標(biāo)設(shè)置比較寬泛,但在實際運行中,運行效果常常不盡如意。通過近幾年在實際現(xiàn)場中發(fā)現(xiàn)的問題,對中水處理系統(tǒng)運行優(yōu)化提出以下建議。

        3.1 中水水質(zhì)指標(biāo)控制

        中水處理系統(tǒng)作為預(yù)處理,在實際運行中,管理相對寬松,指標(biāo)控制不嚴格,這也是中水運行目前比較突出的問題。首先要重視中水處理系統(tǒng)在線儀表的運行維護,定期開展校驗工作,保證儀表準(zhǔn)確運行,為運行管理提供可靠的監(jiān)督手段;其次要做好中水來水監(jiān)督工作,至少開展堿度、硬度、濁度、COD、氨氮、總磷、氯離子等指標(biāo)的分析,通過堿度和硬度指標(biāo)確定消石灰的加入情況,通過對COD 的分析,對加藥量及出水余氯進行驗證,氨氮、總磷、氯離子則需要滿足中水回用要求,根據(jù)運行經(jīng)驗,循環(huán)水補水氨氮質(zhì)量濃度超過5 mg/L,容易帶來循環(huán)水pH的突然降低,氯離子經(jīng)循環(huán)水系統(tǒng)循環(huán)濃縮,需要考慮對循環(huán)水設(shè)備及構(gòu)筑物的腐蝕。

        3.2 中水處理燒杯試驗

        中水處理通過燒杯試驗可以便捷、準(zhǔn)確地得到絮凝劑的最佳加藥量,同時也可以依據(jù)燒杯試驗驗證消石灰加藥情況,得到最佳加藥量。燒杯試驗方案關(guān)鍵控制因素是攪拌強度和時間[5],應(yīng)結(jié)合混凝原理及實際生產(chǎn)流程進行設(shè)置。在凝聚階段,混凝劑與廢水快速反應(yīng)生成細小礬花,此時攪拌速度宜快速,燒杯試驗一般設(shè)置攪拌速度250~300 r/min,攪拌時間1~2 min。在絮凝階段,礬花成長過程,需要適當(dāng)?shù)耐牧鞒潭群洼^長的停留時間,開展燒杯實驗可先以150 r/min 攪拌約5 min,再以50 r/min 攪拌約4 min至呈懸浮態(tài),此時觀察到礬花開始成片狀不斷下沉,開始出現(xiàn)明顯分層。沉降階段,絮凝物沉降從水中分離,可用低于30 r/min 慢攪3~5 min,再靜沉10 min,于液面下3~5 cm 處取水樣,測定水質(zhì)指標(biāo)。

        3.3 控制澄清池混合室泥渣沉降比

        下部泥渣沉降比與上部泥渣沉降比的差值一般控制在4%~8%范圍。取樣觀察,上下部泥渣沉降比差值小于4%時,應(yīng)降低攪拌強度,通常是降低攪拌機的頻率;當(dāng)上下部泥渣沉降比差值大于8%,應(yīng)相應(yīng)的提高攪拌強度。某電廠一座平均進水流量在600 t/h 的澄清池,通過運行優(yōu)化,攪拌機最佳運行頻率宜在16~18 Hz 范圍,攪拌機最高轉(zhuǎn)速不得超過24 Hz。

        3.4 防治刮泥機啟停操作過載

        澄清池短時間停運期間,應(yīng)保持攪拌機、刮泥機運轉(zhuǎn),嚴禁刮泥機停運,防止泥渣沉積壓實。澄清池啟動前,先開啟底部放空門排出少量泥渣,在短時間內(nèi)控制較大的進水流量,適當(dāng)加大加藥量,促使底部泥渣松動,然后啟動刮泥機。當(dāng)系統(tǒng)停運時間超過40 h,應(yīng)將澄清池排凈,系統(tǒng)停止運行。

        3.5 澄清池定期沖洗

        運行中生成的泥渣容易在澄清池壁上沉積,尤其是第二反應(yīng)室內(nèi)外壁。沉積量大量增加,會造成澄清池基礎(chǔ)下沉、大梁傾斜甚至倒垮。應(yīng)定期檢查澄清池池壁清潔情況,制定澄清池停運沖洗內(nèi)容及周期。

        3.6 濾池運行保持合適濾速

        在濾池投運時,首先控制進水流量在正常運行流量的1/2~2/3,此時出水水質(zhì)優(yōu)于控制指標(biāo),然后逐漸提高過濾水量,監(jiān)督濾池出水水質(zhì)逐漸接近控制指標(biāo),保持濾池運行。當(dāng)濾池進水量降低的時候,應(yīng)適當(dāng)停運濾池,保持適當(dāng)濾速,禁止所有濾池都在低速運行,造成制水量低,且無備用的情況。

        3.7 出水余氯監(jiān)視

        正常運行,一般對中水余氯有控制要求,在此的余氯應(yīng)包括游離性余氯和化合性余氯,而非單純的游離性余氯,因此,余氯在線表應(yīng)監(jiān)視總氯指標(biāo)。尤其是中水出水若進入超濾反滲透系統(tǒng),應(yīng)加強余氯的監(jiān)視和控制。

        3.8 殺菌劑使用

        不同的殺菌劑對pH 有不同的要求,在水中水解為次氯酸的系列殺菌劑,在酸性條件下殺菌效果佳,而二氧化氯則在堿性條件有更好的殺菌效果[6],不同的殺菌劑,對殺菌時間也有一定的要求。因此,殺菌劑投加點與加酸點的位置及距離應(yīng)滿足要求,如中水處理系統(tǒng)一般采用二氧化氯殺菌,殺菌劑投加點設(shè)置在加酸點之前,并且根據(jù)最大處理水量保留一定的距離。

        4 結(jié)語

        中水回收利用是火電企業(yè)踐行國家節(jié)水政策的有效舉措,盡管中水回用增加企業(yè)的用水成本,但對社會具有很大的環(huán)保效益,因此,中水回用在火電廠中必將深入推廣和實施,甚至不斷替代常規(guī)水源。

        中水處理系統(tǒng)盡管簡單,操作簡易,但由于處理水量大、缺乏在線監(jiān)視儀表,在實際運行中不容易發(fā)現(xiàn)出水水質(zhì)異常,依靠運行規(guī)程及指標(biāo)化驗分析,無法及時發(fā)現(xiàn)及保證系統(tǒng)可靠運行。在收集中水處理系統(tǒng)存在問題,總結(jié)運行經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,提出容易忽略或不能夠認識到的問題,從運行操作、技術(shù)管理中提出優(yōu)化建議,作為執(zhí)行運行規(guī)程的有效補充,切實提高中水處理系統(tǒng)的運行水平。

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