火电厂生活污水处理回用方案探讨 4页

环境保护工程器EnvironmentalProtectionEngineering火电厂生活污水处理回用方案探讨张勤．钟运莹(重庆大学城市建设与环境工程学院，重庆400045)摘要：研究探讨了大型火电厂生活污水回用的相关处理工艺，并以重庆合川电厂为例．对将厂区内的生活污水回用于冲灰补给水的处理工艺作了论述，提出了以生物接触氧化工艺为主体的生活污水回用处理T艺方案。关键词：火电厂；生活污水；处理及同用；方案讨论中图分类号：X703．1文献标志码：B文章编号：1009—7767(2010)01—0105-04ResearchonTreatmentandReuseofSewageinaPowerPlantZhangQin，ZhongYunying大型火电厂主厂区一般建在城市郊区．由于员工众多而形成独立的生活圃区．每天产生大量的生活污水。这些生活污水主要来自职工宿舍、厂区内办公楼及食堂等。污水水量约占电厂污水总量的10％：其成份与城市污水类似【I】，但污染物质量浓度较低，BOD一般为30～40mrJL，SS为45～60mg／L，COD已一般在200mg／L左右【2】。由于该生活污水中存在大量的适合微生物生活繁殖的有机营养物质，排入水体和环境后。会对环境和水体造成污染，甚至引起受纳水体的富营养化，因此．很有必要对这部分污水进行专门的处理和回用。火电厂生活污水的回用开辟了第二水源，降低了新鲜水取用量，减少了污水的排放量。减轻了受纳水体的污染，具有多重效益。生活污水回用不仅要从水质、水量以及技术上考虑，其经济性也直接决定着它的推广应用程度。以华能北京热电厂(高碑店电厂)为例。在使用城市污水再生回用水时．基建投资约260元／m3．水成本为0．3～035Yrlm3,用新鲜水则分别为l701元／m3和0_53元／m3，由此不难看出污水回用巨大的经济优势I引。火电厂的生活污水回用处理．应根据回用用途的不同．有针对性地采用不同的处理设施及工艺方法。1火电厂污水回用的处理工艺污水回用处理丁艺可分为前处理、主工艺和后处理三部分：前处理的目的是沉砂、除渣、隔油和调节水量；后处理主要是消毒．这是中水制备工艺中最重要的环节嗍；主工艺将随水源水质和回用用途的不同而变化。常用的污水回用处理工艺主要有以下4种类型：1)物化法处理工艺。工艺流程：原水一格栅一调节池_絮凝沉淀池_超滤膜-+消毒_出水阁该工艺是以优质杂排水为中水水源，具有占地少、系统可间歇运行、管理简单的特点。但对来水的质量要求较高，不适合多种水源混合后的处理，因此具有一定的局限性。．2)生化法处理工艺。工艺流程：原水一格栅_调节池_生化池一沉淀池_+过滤_+消毒-+出水该工艺以综合排水为水源。主要利用水中微生物的吸附、氧化等功能来分解污水中的有机物，从而达到去除污水中溶解性有机物的目的161。处理过程中出水水质较为稳定，运行费用相对较小，尤其对于大、中型污水处理工程，生化处理法的优势显得尤为突出。3)膜生物反应器处理工艺。工艺流程：原水一格栅_÷调节池_膜生物反应器_+消毒_中水膜生物反应器有效克服了与污泥沉降性能有关的限制．并起到了取代二沉池的作用，并能达到澄清和防菌的目的[51。该丁艺悬浮物去除率高，出水水质好，减少了占地面积与传统的二级处理，易实现自动控制。运行管理简单141。处理水量大大提高。但由于国内膜处理T艺尚处于发展阶段，膜组件及膜处理费用昂贵[61。工程投资较大、处理成本较高；而且在长期的运行过20tO．年第1期(1一)第28巷啼荭投术J11ET105\n器环境保护工程EnvironmentalProtectionEngineering程中易污染，膜作为一种过滤介质容易堵塞，通水量随运转时间的增加会逐渐下降，需进行有效的反冲洗和化学清洗，以防止和减缓膜的堵塞15I。4)硅藻精土处理T艺工艺流程：原水_÷格栅_调节池一污水处理专用设备_÷消毒_中水t硅藻精土该工艺利用硅藻特有的混凝沉淀、吸附、自身超滤层生化等功能处理污水。出水水质稳定。具有工艺流程简单、投资少、适应性强、占地面积小、运营管理简单、回收率高、处理效果好、运行费用低(工程造价仅为传统方法的60％左右)等优剧鄂。该丁艺与传统的工艺相比具有较大的优越性，水源是综合杂排水，适用于城市生活污水的处理。但从处理运行效果看，处理后的水质具有一定的波动性．需要进一步的改进和完善。火电厂生活污水的处理设施要求占地小，处理过程不散发臭味，同时具有较强的抗冲击负荷能力。由于生活污水的有机质含量高．污水处理适宜采用以生物法处理工艺为主的复合技术。常见的生物处理技术有：生物接触氧化、曝气生物滤池(BAF)、CASS工艺以及膜生物反应器(MBR)等。经过二级处理的生活污水要想达到回用目的，必须再进行深度处理。深度处理中基础性的T艺是絮凝沉淀过滤、微絮凝和直接过滤，可进一步去除污染物和有害成分。火电厂生活污水经处理后的一般用途为：循环冷却水补给水、绿化用水、冲洗用水，在缺水地区，也有火电厂将处理水回用到锅炉补给水。以下根据不同的污水回用用途。分别介绍相关处理工艺及特点。1．1循环冷却水补给水处理工艺当循环冷却水补给水水源为生活污水处理水时。要求其水质须达到以下标准：pH=6～8．5。SS≤10mg／L。甲基橙碱度(CaC03)≤350mg／L；浊度<5NTU、BOD5≤10mg／L、CODcr<60mg／L、TP<1mg／L，N日LN<10ms／L，余氯≥0．05mg／L、总硬度≤450mg／L、总碱度≤350mg]Lt7-gl。生活污水处理水较新鲜水源而言，含有有机成分、无机成分以及氮磷化合物。所以当将它回用作循环冷却水补给水时，除了可能会带来冷却水系统的腐蚀、结垢等常规问题外，也会引起微生物过量生长和磷酸、钙垢沉积以及氨氮超标191。所以要进一步对其进行深106辛荭投毒一盯2010No．1(Jan．)V01．28度处理。为达到阻垢、缓蚀和杀菌的效果，通常采用混凝——过滤——氯化工艺进行必要的水质控制。以降低水中的钙硬度、总碱度、氨含量、细菌总数、磷酸根离子及COD质量浓度110l。使其适用于火电厂的循环冷却系统。因此，将生活污水处理水回用到循环冷却水补给水的过程中。主要需控制BOD、COD、浊度、氨氮的含量。循环冷却水补给水处理T艺流程如图1所示。鼓卢坳混拳剂杀菌剂●。__。一⋯J．____一一刚蠢例蠢拯蚓薹啦上清液图1循环冷却水补给水处理工艺流程生活污水进入调节池进行充分混合后。由污水提升泵将其送入曝气生物滤池，在此利用生长在陶粒填料表面上的生物膜。对水中有机物进行吸附、分解、氧化，同时进行生物脱氮。其出水投加混凝剂后，自流进入混凝反应器．而后进入气浮池。在气浮池中混凝反应生成的小颗粒矾花在细微气泡的携带下浮上水面，由刮渣器刮除。而清水则由气浮池下部集水管汇集自流进入气浮出水池。气浮出水通过中间升压泵升压后送入无阀滤池过滤．滤后水投加杀菌剂，经接触反应后进入清水池⋯I，清水由送水泵送至循环水系统补水处。1．2绿化用水处理工艺生活污水处理水回用到绿化用水．须符合GB／T18920—2002《城市杂用水水质标准》，主要指标有1121：CODo≤50ms／L，BOD5≤20mg／L，pH=6""9，NH4LN≤20ms／L，浊度≤10NTU，余氯(管网末端)I>0．2mg／L。针对低质量浓度的电厂区生活污水可采用“生物移动床+生物过滤+深度过滤+臭氧消毒”联合工艺。如图2所示。该工艺运行稳定，抗冲击能力很强。处理水能够达到绿化用水(生活杂用水)的水质标准113】。l鼓风机房lr甬毒间1雷雕蜩撂早凰哥础lI生物l污泥1．_——_1污泥池r_————一污泥处置一图2绿化用水处理工艺流程该工艺的核心处理单元为曝气池，而该池采用的\n是生物移动床(MBBR)结合悬挂链曝气系统。曝气池前端设有一小段缺氧区．对于调节污水的可生化性起到重要作用．保证了后续生物移动床的稳定运行。导流沉淀塔进水采用“切线消能方式”。水在塔中以螺旋方式上升。沉淀效果大大提高；塔中设有焦炭层，吸附少量污泥。具有生物过滤的作用。滤塔采用双层滤料：上层为石英砂，截除水中粒度较大的悬浮物颗料；下层为水淬渣。截留和吸附水中微小的悬浮物颗粒。反冲洗方式采用气水混合反冲洗。两者组成的双层滤料截留杂质能力强，杂质穿透深，产水能力大II卅。由于产生的剩余污泥很少，大部分由污泥系统自身消化了。导流沉淀塔定期排放少量污泥到生物污泥池。调节池底部设有斜坡．活性较好的污泥随水流到曝气池。活性差的污泥随调节池的积泥一起排人生物污泥池。1．3冲灰及洗煤补给水处理工艺冲灰水主要是指用于冲洗炉渣和除尘器排灰的水。其用水量非常大。约占电厂总用水量的20％～40％。因此，在目前我国水资源紧缺的情况下，为了尽可能地节约用水．采用经处理的生活废水作冲灰水就具有非常重要的意义[15-171；洗煤水是指用于洗燃料用煤的水，洗煤的主要作用是降灰脱矸。冲灰水和洗煤水这两类水对水质要求都不是很高，一般经过二级处理的生活污水经消毒即可回用。1．4锅炉补给水处理工艺锅炉补给水中的悬浮物、胶体及溶解物质会导致锅炉部件结垢，由于水垢的导热性很差，会使得锅炉局部变形，甚至爆裂；同时结垢还会大大降低其运行的经济性1-s1。所以。要严格控制水中各物质的含量，即：总硬度≤O．03mmol／L，SS≤5mg／L，pH≥7，DO≤0．1mg／L等1191。由于水在火力发电厂发电的水汽循环系统中所起的作用不同，对水质的要求也有很大的差别，其中要求最严格的是锅炉补给水。随着电厂的发展，锅炉用水的水质要求越来越高，除了要进行混凝、沉淀、过滤等常规工艺外，还需进行离子交换、反渗透、电渗析等软化、除盐纯水制备技术。经过深度处理后的生活污水．再经过二级除盐(混合离子交换技术等)系统处理后．水质即可满足锅炉补给水的水质要求。比如，美国科罗拉多州的科罗拉多斯普林斯顿建成采用生活污水生物滤池二级处理出水处理后回用于电厂冷却环境保护工程器EnvironmentProtectionEngineering塔补充水，工艺流程为：生物滤池出水一石灰软化、混凝_+沉淀、过滤一活性炭柱吸附_÷出水回用例。这里要说明的是：虽然经过深度处理的水质指标满足了锅炉补给水的水质标准。但在高温、高压工况下仍有低分子有机酸等分解产物出现．所以利用生活污水作为锅炉补给水水源仍需谨慎Izll；另外，由于锅炉补给水所需水质的要求很高。造成处理费用相对较高。当处理污水的费用超过其他水源的费用时．污水回用就失去了其吸引力。因此目前来说。将生活污水回用于锅炉补给水的时机尚不成熟。2合川双槐电厂污水回用处理实例重庆合川双槐电厂生活污水经处理后的主要用途是用作冲灰水的补给水。该电厂生活污水主要来自员工宿舍楼、食堂以及办公楼。可生化性好，处理难度较小：其污染来源比较简单．从水处理技术和处理成本的角度考虑．具有相当的技术可行性和很高的回用价值。在污水处理T艺的选择上．考虑到污水的水质和水量不均匀、处理设备位于电厂区内等制约因素。必须要求处理设备结构紧凑，而且运行过程不产生异味(厌氧生物处理过程会产生臭味)，因此选择以生物接触氧化为主体的生化工艺来处理生活污水。生物接触氧化法具有处理效率高，耐冲击负荷，出水水质好，工艺布置紧凑，占地面积小，不需污泥回流，不产生污泥膨胀，维护管理方便等优点。工艺流程如图3所示。涟恻抠一出水麓叫垫卜_L—一图3合川双槐电厂污水回用处理工艺流程其中。格栅用于拦截生活污水中较大的悬浮固体杂物。是1台回转式格栅除污机；调节池内装有1台水下搅拌机．使污水均匀地混合，延迟了污水中悬浮物沉淀：生活污水进入斜管沉淀池后，经过较长的斜管通道可去除污水中的大部分悬浮物；生物接触氧化池采用了三级串联的型式。每级接触氧化池内按照完全混合池设计．有机负荷逐级降低，微生物生长速率逐级降低．由前级呈对数增长逐渐向后级内源呼吸阶段过度．整个系统的产泥因内源呼吸及厌氧消化作用2010卑第1期(1一)第28豢啼荭数衣一盯107\n韶环境保护工程EnvironmentalProtectionEngineering而大大减少(由于进行了分段，可充分发挥同类微生物种群间的协作作用，使处理效率大大提高)；经过接触氧化后，脱落的生物膜在水中形成悬浮物，随生活污水流入二沉池，通过斜管沉淀进行同液分离；最后在消毒池内用二氧化氯对污水消毒，即可进入回用系统。因为冲灰水对水质要求不高，在冲灰的过程中，由于粉煤灰的吸附、凝聚等作用，还可将生活污水净化，一举两得，因此有的电厂甚至用这种方法来处理生活污水，一方面满足了冲灰用水的需要。另一方面使污水也得到了净化阎。经过达标处理并严格消毒后的水．也可回用到对用水水质要求不高的其他地方，比如洗煤、地面冲洗、绿化及非接触景观用水等。这样，以循环给水系统代替直流给水系统，将处理后污水作为第二水源加以利用，可以减少淡水的消耗量和提高水的利用率，要比雨水等非传统水源来得实际．更比长距离引水花钱要少得多圆。对于处理过程中产生的污泥．很多火电厂是将排出的污泥由拖粪车定期外运。然而污泥也可作为辅助燃料燃烧发电。一般来说。生活污泥干化后比较适合做燃料，但是只用污泥可能会使燃烧不稳定，为此可以加入一定量煤粉来稳定燃烧。或者可以通过对污泥的预处理使污泥中一些亲水性的官能团变成疏水性的，然后制成浆体燃料用于锅炉雾化燃烧。3结语火力发电厂内生活区的生活污水不同于含有部分工业废水的城市污水，其水质水量特征为：水质、水量时变化系数大，污染来源比较简单。污染物质量浓度通常比城市污水低，污水可生化性好。将此类污水处理回用时，要综合考虑原水水质水量、出水要求、经济条件、占地面积等各方面因素．因地制宜地选择最为适宜的污水回用处理工艺。圆参考文献：【l】张敬东．关于城市生活污水处理后回用于火力发电厂生产用水的探讨叨．工业水处理，1999(03)：74—75．f2】杨公举．电厂生活污水处理与再利用的探讨【J】．山东电力技术，2004，140(6)：38—39．【3】顾小红，黄种买，虞启义．我国城市污水回用作火电厂循环冷却水的研究IJ】．电力环境保护，2003，19(1)：35—37．【4】王俊，肖波，魏群．中水回用现状及研究进展【刀．广东化工，108啼薮笈木一盯2010No．1(Jan．)V01．282006，33(8)：22-23．【51吴俊森，李恒军．城市污水处理及再生利用【J】．山东师范大学学报：自然科学版，2005，20(3)：69—71．【6】蔡银志，唐楚丁．中水回用技术及其前景分析明．工业与安全，2006，32(6)：16．【7】虞启义，黄种买，张青．城市污水回用于冷却水问题的研究们．工业水处理，2002，22(8)：19—22．[81天津市市政工程设计研究院，天津水工业工程设备有限公司．GB／T19923—2005再生水用作冷却用水的水质控制标准[S】．北京：中国标准出版社，2006．[9】许晶晶．城市污水二级处理出水回用于冷却循环水系统的防腐防垢研究【D】．北京：北京交通大学，2006：13．【10】许臻，李秀娟，杨宝红，等．生活污水在菏泽发电厂的应用叨．热力发电，2004，70(06)：8-15．[11】张玉忠．城市污水回用于工业循环冷却水的研究【J】．工业水处理。2005(5)：13-14．【12】中国市政工程中南设计研究院．GB／T18920—2002城市杂用水水质标准【S1．北京：中国标准出版社，2003．[131李明，宋存义，刑奕，等．生物移动床技术在电厂生活污水回用工程中的应用研究[J】．环境工程，2005，2(23)：20—21．【14】李国会，宋存义，邹安华，等．双滤料在电厂生活污水处理只的应用【J】．包钢科技，2003，29(2)：14—20．【15】张振声，何风鸣，刘希波．用粉煤灰处理造纸废液的实验研究阴．华北电力学院学报，1991(S)：80—85．【16l刘相才，高键民，韩仲惠．运用系统T程进行城市污水和电厂粉煤灰综合治理研究【J】．环境科学丛刊，1995(4)：48—54．【17】于衍真，尚书贤，伊爱焦．用粉煤灰处理造纸废水的研究叨．粉煤灰综合利用。2000，14(1)：24—25．【18】王仁雷，孙心利，刘克成，等．全膜法在电厂锅炉补给水处理系统中的应用与分析田．给水排水，2009，34(4)：57．【19】中国锅炉水处理协会．GB1576—200l工业锅炉水质【S】．北京：中国标准出版社．2002．【20】EJ．米德尔布鲁特斯，水的回用【M】．周全等译．中国建筑工业出版社，1988：154-156．121】郭安祥，葛春鹏．城市污水回用于电站锅炉补给水的动态模拟试验研究们．西北电力技术，2006，3(9)：5一lO．[221赵庆波．电厂化学水处理系统再生废水冲灰的研究和综合利用叨．高新技术，2008，1：28—30．【23】P．伦斯，G．泽曼，G．莱廷格．分散式污水处理和再利用——概念、系统和实施[M】．北京：化学工业出版社，2004：124-125．收稿日期：2009--06一ll基金项目：重庆市科委重点攻关项目(CSCT，2007AD7036)作者简介：张勤(1957一)，男，重庆长寿人，教授，学士，主要研究方向为城市给水排水工程、建筑给水排水工程。