热电厂循环冷却排污水旁流过滤脱盐处理工艺.pdf

热电厂循环冷却排污水旁流过滤脱盐处理工艺 杨凤民 邹安华 邢 奕 俞 洋 谷启源 齐 峰 北京科技大学土木与环境工程学院, 北京 100083 摘要 将热电厂循环冷却排污水进行旁流过滤脱盐处理, 既可以提高循环冷却水的浓缩倍数, 改善循环冷却水的运行 工况 , 又可以减少排污水量和新鲜补水用量, 提高电厂水利用率。 该处理工艺由两级过滤、反渗透脱盐、加药等部分组 成, 处理后再生水达到循环冷却水补水的水质标准。 关键词 循环冷却排污水 脱盐 连续动态过滤器 反渗透 0 引言 热电厂敞开式循环冷却水系统常因存在水的蒸 发浓缩和水- 空气的洗涤过程 ,导致循环水中含盐量 上升, 杂质浓度增大, 设备、管路腐蚀和结垢加剧, 微 生物大量繁殖。为了维持循环冷却水系统的正常运 行,需要补充新鲜水 ,排放部分循环冷却水,习惯上称 这部分水为排污水 。排污水量是构成循环冷却水系 统用水量的重要部分 [ 1-2] 。排污水除含有大量盐类 外,还含有大量水质稳定剂,水质稳定剂成分复杂 ,如 磷等成分超过国家排放标准 , 引起受纳水体富营养 化,因此循环冷却水污水排放正受到越来越严格的 限制 [ 3] 。 将循环冷却排污水进行旁流处理可提高电厂水 利用率 。目前常见的旁流处理技术有絮凝、沉淀、过 滤、 沉淀软化、膜分离、离子交换以及蒸汽压缩冷凝 等,另外采用缓慢溶解的固体水处理剂进行旁路投 药,补充因水解等因素造成的药剂有效成分降低, 也 可看作旁流处理 [ 4 -6] 。山东某热电厂装机容量为 2 15 MW,采用机力凉水塔的敞开式循环冷却水系统, 循环冷却水循环总量约500 m 3 h, 需要新鲜补充水水 量100～ 120 m 3 h, 循环冷却排污水水量 30～ 50 m3 h 。 采用两级连续过滤 、 反渗透脱盐的旁流处理工艺, 对 循环冷却排污水进行处理 ,再生水达到循环冷却水补 水水质要求。 1 工艺说明 1. 1 循环排污水的水质和水量 该热电厂的循环水浓缩倍数为 2. 5 左右, 原水浊 度变化范围为10 NTU左右, 最高可达30 NTU,进水水 温20 ～ 30 ℃。设计系统的处理水量为50 m 3 h ,其水 质见表1 碱度和硬度以 CaCO3计 。 表 1 循环冷却排污水水质 项目数值项目数值 pH8. 27Cl- mgL- 1315. 98 SS mmolL- 1 28. 56CODMn mgL- 14. 91 总碱度 mmolL- 1 8. 60 电导率 μ Scm- 1 2 255 总硬度 mmolL- 1 13. 90 TP mgL- 1 3. 10 钙硬度 mmolL- 1 11. 08温度 ℃25 1. 2 工艺流程 循环排污水的主要水质特点如下 水在凉水塔内 喷淋 ,杂质 、 灰尘等悬浮物被洗涤到水中 ; 循环水系统 具有浓缩作用, 因此盐分含量高; 含有浓缩的有机物 及滋生的细菌; 含阻垢剂和杀菌剂。根据这些水质特 点设计的循环冷却排污水旁流处理工艺流程如图 1。 该系统主要采用两级过滤去除悬浮物 ,反渗透脱盐, 保证再生水水质满足要求 。 循环冷却 排污水 杀菌剂 絮凝剂 一级连续 过滤器 二级连续 过滤器 还原剂 非氧化杀菌 阻垢剂 保安 过滤器 高压 水泵 反渗透 装置 清洗系统 循环冷却 水系统 图 1 循环冷却排污水旁流处理工艺流程 1. 3 工艺装置 1. 3. 1 灭菌剂 、 絮凝剂加药装置 系统在一级连续动态过滤器前设灭菌加药装置 和絮凝剂加药装置各 1 套。灭菌剂采用 NaClO ,用于 系统的灭菌 ; 絮凝剂采用聚合氯化铁 PFS 和聚丙烯 酰胺 PAM ,用于去除水中的悬浮物及胶体等杂质, 减轻后续设备的负担 ,提高过滤器的过滤效果 。 26 环 境 工 程 2008年 12 月第 26卷第 6 期 1. 3. 2 连续动态过滤器 连续动态过滤器是在连续过滤技术的基础上开 发的一种新型过滤装置, 采用沸石滤料, 粒径为0. 5～ 1. 5 mm ,孔隙率为 20～ 30。沸石作为滤料不会 增加水中有害金属离子浓度, 可显著增强去除悬浮物 及氨氮的 能力 。设 计采 用过滤 器为 钢制 , 规格 2. 3 m4. 5 m ,单台处理量为50 m 3 h,两级各 1 台。 连续动态过滤器主要结构如图 2 所示 。 1进水管; 2清水管; 3排污管; 4空气提砂管; 5均匀旋流布水器; 6导流砂斗; 7砂水分离器; 8滤层; 9气升泵入口。 图 2 连续动态过滤器结构 过滤过程 加药杀菌和絮凝后的污水经过水 管1 ,进入均匀旋流布水器装置5 ,旋流布水器能使水 流平稳进入滤层 8, 该装置下端的布水板起均匀布水 的作用。污水中悬浮物等污染物由下而上通过滤层 被滤料截留 、 吸附 ,过滤水上升到砂水分离器 7 顶部 的出水溢流堰 ,经清水管 2 流出过滤器, 过滤方式为 上向流式 。 反洗过程 在过滤器的中心设置空气提砂管 4, 当压缩空气从气升泵入口 9 通入时, 过滤器底部区域 形成负压 ,通过气提作用带动滤料从空气提砂管下端 提升到砂水分离器 7,滤料在反洗提升过程中受气体 搅动、滤料之间的摩擦和水流的剪切力共同作用, 实 现滤料同污染物分离 ,过滤出水与反洗出水的水位差 使反洗浓水从排污管 3 排出过滤器 。洗净的滤料则 在重力作用下经过导流砂斗 6回到滤层, 在过滤器内 部完成滤料循环清洗过程 。 1. 3. 3 反渗透系统 反渗透系统设 1 套反渗透装置, 处理量50 m 3 h, 包括保安过滤器 、 高压泵 、 反渗透膜组、阻垢剂加药设 备、 清洗设备等 。 1 保安过滤器。设置 1台处理量50 m 3 h保安过 滤器 ,外壳采用耐腐蚀的不锈钢 304SS 材质 ,内装美 国CUNO 公司的 MICRO- WYND 滤芯 , 该滤芯为过滤 精度5 μ m的缠绕聚丙烯滤芯,与一般滤芯相比具有流 量更高,污垢滞留能力强, 更坚固等优点 。污水流经 滤芯时 ,残留水中的污染物 、 胶体 、悬浮物被拦截, 使 水进一步净化。同时可防止由于设备管道内杂质泄 漏等大颗粒进入反渗透装置, 造成对膜元件的损坏。 保安过滤器正常运行压力为 0. 05～ 0. 4 MPa。 2 高压泵。高压泵的作用是为反渗透装置提供 足够的进水压力 ,保证反渗透装置的正常运行 。系统 选用 1 台 Q 50 m 3 h , H 170 m的不锈钢高压离 心泵 。 3 反渗透装置。设计采用 1套50 m 3 h的反渗透 装置 , 其出水脱盐率在 98以上, 系统回收率为 75。反渗透膜元件采用TFC 型复合膜,单根膜脱盐 率达 99. 5。配置48 根 BW30-400 的膜元件 ,每根膜 元件有效膜面积为37 m 2 , 分别装在 8 根 FRP 压力容 器内 ,分二段 6 2 排列 ,每支膜管装 6个元件 。 4 反渗透化学清洗装置。反渗透装置在运行 中,当出现水流量比上次清洗后减少 10 ～ 15, 出 水水质比上次清洗后降低 10～ 15, 或系统压降 比上次清洗后增加 10～ 15的情况之一时 , 说明 反渗透元件需要进行清洗 ,根据反渗透膜发生污染的 性质和部位, 配置相应的化学药剂通过每段清洗接 口,分段进行清洗。清洗装置由1 台不锈钢清洗泵、 1 台精密过滤器 、1 个清洗药箱和仪表及连接管件 组成 。 1. 3. 4 还原剂加药装置 还原剂加药装置的作用相当于活性炭过滤器的 去除余氯作用。本系统在保安滤器前设还原剂加药 装置 1 套。 1. 3. 5 非氧化性杀菌剂 由于预处理采用的杀菌剂 NaClO 具有氧化性 ,被 还原剂还原后到反渗透系统之前会有一段杀菌的空 白,对于细菌污染严重的水质, 细菌会在“空白”的管 路中成几何倍数增长 ,从而污染反渗透系统。因此采 用非氧化性杀菌剂在线添加进入反渗透系统 ,根据情 况可以连续添加或间歇加入。 加药装置包括 1 个溶药箱,1 台杀菌加药泵。在 计量泵的入口处设置过滤器以防止杂质对计量泵的 运行产生影响, 装置中与溶液接触的零件 ,均采用耐 腐蚀材质制造。 1. 3. 6 阻垢剂加药装置 27 环 境 工 程 2008年 12 月第 26卷第 6 期 污水进入反渗透组件以后 ,由于淡水不断透过反 渗透膜, 浓水浓度逐渐提高, 在水利用率为 80时, 浓水侧出口端水被浓缩 5倍 。这时水中的难溶盐 、 金 属氧化物 、 活性硅等因其浓度大于其溶解度而结晶析 出,阻塞反渗透膜的产水通道, 使产水量及脱盐率下 降,阻力增加,因此在污水进入反渗透装置前需投加 阻垢剂。 阻垢剂加药装置包括 1 个溶药箱 ,1 台阻垢加药 泵。同样在计量泵入口处设置过滤器, 跟溶液接触的 零件均采用耐腐蚀材质。 2 工艺主要特点 两级连续过滤取代常用的多介质机械过滤、 弱酸 离子交换或超滤 ,简化了处理流程 。连续动态过滤器 为连续出水 、 连续排污的新型高效设备 , 克服了多介 质机械过滤器需要停机反冲洗 ,而且反冲洗系统复杂 的缺陷。这使反渗透预处理过程无需耗酸耗碱,且操 作简单,维护简便。 连续动态过滤器的应用增强了系统的灵活性。 尤其可以根据水质特点选用不同滤料, 保证反渗透预 处理效果 。 3 运行效果及存在问题 旁流水处理系统投入运行后, 具体有以下几方面 的效果 1 两级连续过滤预处理使浊度低于1. 0 NTU, SDI 15 min污泥淤塞指数 低于 4. 0。反渗透脱盐率 稳定在 99左右, 回收率则稳定在 75以上。系统 出水 再生水 完全满足循环冷却水补水水质标准 。 2 循环水水质合格率大幅提高 ,水质好转,浑浊 度明显减小,含盐量明显降低 。这也同时减少凝汽器 铜管的腐蚀、 结垢和污染 ,提高凝汽器的冷却效果 ,改 善机组真空度, 确保机组安全经济运行 。 3 循环水补水量明显减少 ,节约大量水资源 ,降 低了取水费用和排污费用 。 4 旁流处理产生的二次浓水主要包括连续动态 过滤器排出的浓水 水量低于 5 和反渗透系统的 浓水, 可回收用作生活区冲厕用水、绿化用水等低质 用水, 以进一步减少新鲜水取水量, 提高废水的综合 利用 。 运行存在问题和建议 1 旁流处理系统中包含多套加药装置 ,为了保 证系统正常稳定运行 ,必须根据进水水质变化及时调 整加药量。如预处理絮凝剂采用的是PFS 和PAM ,其 合适的投加量可有效地降低浊度、SDI 和有机物, 但 投加量过多或过少均会导致 SDI 数值偏高而造成膜 元件污堵。又如阻垢剂的效果在短时间内很难看出 来,因此阻垢剂的投加量应根据进水水质全分析结果 计算 ,同时阻垢剂应选择质量可靠的产品 。 2 连续动态过滤器作为一种机械过滤器 ,与弱 酸离子交换或超滤相比, 其抗水质波动能力较差, 如 当投加的絮凝剂和杀菌剂变化时,过滤器出水水质可 能不太稳定, 波动较大容易引起反渗透膜滋生微生 物,控制较为困难。 4 结语 对连续过滤 、 反渗透脱盐工艺旁流处理热电厂循 环冷却水排污水进行设计, 再生水返回循环水系统。 采用连续动态过滤器作反渗透预处理, 简化了流程和 设备, 且 操 作维 护简 单方 便。 过滤 出水 浊 度 1. 0 NTU,SDI 4. 0,满足反渗透进水水质要求 。反渗 透脱盐率稳定在 99 左右, 回收率稳定在 75 以上。 再生水完全满足循环冷却水补水水质标准 。该系统 的运行可以大大降低排污水量 , 减少新鲜补水量, 有 助于实现电厂污水“零排放” 。 参考文献 [ 1] 邵青, 龙荷云, 安鼎年. 水处理及循环再利用技术. 北京 化学工 业出版社, 2004 [ 2] 周本省. 工业水处理技术. 第 2版. 北京 化学工业出版社, 2002 [ 3] 许保玖. 给水处理理论. 北京 中国建筑工业出版社, 2000 [ 4] 杨继广. 循环冷却水高浓缩倍率运行的实例分析. 工业水处理, 2004 7 56 -59 [ 5] 刘辉, 盛春林, 王福平, 等. 循环水高浓缩倍率在火电厂的应用. 工业水处理, 2003 8 67 -69 [ 6] 史海象. 高浓缩倍率水处理技术在电厂的应用. 工业水处理, 2004 6 54 -56 作者通信处 邢奕 100083 北京科技大学土木与环境工程学院 电话 010 62313503 2007- 11-26 收稿 28 环 境 工 程 2008年 12 月第 26卷第 6 期 INTENSIVE PHOSPHORUS REMOVAL USING TP16 WITH HIGH CAPABILITY OF ACCUMULAT- ING POLY-PChen Liwei Cai Tianming Yin Honglan et al 24 Abstract Adopting SBR reactor, andusing synthetic wastewater as materialof reactor, it was researched the capability of PHB-accumulat - ing and P -releasing under anaerobic condition, and that of PHB -decomposing and P -absorbing under aerobic condition using TP16. The result of experiment indicating When cultured in acetic acid under aerobic conditions, TP16 could accumulate PHB. Ascending of PHB concentration in the strainswas negatively correlated with descending of acetic acid concentration.While TP16 grew under anaerobic conditions, descending of acetic acid concentration in the supernatant was negatively correlatedwith ascending of PHB and P concentration. Keywords biologic phosphate accumulation biological phosphate release absorbing acetic acid accumulating PHB PROCESS OF FILTRATION AND DESALINATION FORCIRCULATED COOLING WATER FROM THERMAL POWER PLANTSYang Fengmin Zou Anhua Xing Yi et al 26 Abstract The circulated cooling water from a thermal power plant was treated by means of filtration and desalination, which could increase the concentration multiples of the circulated cooling water, also could reduce sewage water and fresh water supplement dosage, increasing water use rate in the power plants.The treatment process was comprised of the two filters, reverse osmosis desalination, and addition of chemical agents. After the processing, the reclaimed water could be used as supply water to the circulating cooling water. Keywords circulated cooling water desalination continuous dynamic filters reverse osmosis TREATMENT OF RAW BAMBOO FIBERWASTEWATER BY AIR -FLOATATIONA O PROCESS Li Song Shan Shengdao Chen Bin et al 29 Abstract The wastewater of raw bamboo fiber with high concentration and low bio -degradability was treated by air -floatationA O process. The results showed that the removal rates of COD, SS, NH 4-N and colority reached 92, 95. 4, 64. 7 and 90 respectively, so the efflu - ent met the wastewater discharge standard of industrial district.This process featured stable treatment effect, simple operation, as well as easy maintenance. Keywords air -floatation A O process raw bamboo fiber PRACTICAL STUDIES ON THE TECHNOLOGY OF THE TOTAL WASTEWATER REGENERA - TION AND REUSE INBAOTOU IRON AND STEEL CAMPARY Meng Yanxiao Hui Kegang Song Hua 31 Abstract It was studied on the choice of processflow and main parameters of totalwastewater regeneration and reuse project in Baotou Iron and Steel Group; itwas also summarized the operating practice of the main facilities for this project. Which provided experience in the planning, design and construction of other similar projects. Keywords iron and steel enterprise totalwastewater regeneration and reuse TREATMENT OF MUNICIPAL LANDFILL LEACHATE BY ANAEROBIC DIGESTION -SBR PRO- CESSGao Feng Li Chen 33 Abstract Biological nitrogen and organic matter removal of municipal landfill leachate by ASBR -SBR system was investigated. The cycle length of both reactors was 12 h.Raw wastewater was fed to ASBR for anaerobic digestion. Four sorts HRT of ASBR from 28. 8 h to 72 h were tested. The result indicated that the COD removal achieved 41. 2 and the effluent BOD5 COD and BOD5 NH 4-N ratio was 0. 41 and 4. 6 re - spectively when the HRT of ASBR was 36 h, it was in favor of aerobic biological treatment of organic matters and nitrogen. The effluent of ASBR whose HRT was 36 hwas added to SBR for further treatment. And the effluent NH 4-N of SBR was about 11 mg L, but the effluent COD concen - tration couldn t meet the discharging standard. The effluent COD could be lowered to less than 100mg L after coagulating sedimentation by PFS. Keywords municipal landfill leachate anaerobic digestion ASBR SBR TN THE TREATMENT OF LANDFILL LEACHATE BY COMBINATIONOF TWO-PHASE ANAEROBIC AND OZONE ACTIVATED CARBONHuang Guoxin Huang Jiguo Jin Aifang 36 Abstract According to the propertiesof landfill leachate, the combination process of two -phase anaerobic system, which is composedof UBF acidification reatorand UASB mechanization reator, and ozone activated carbon is used to treat landfill leachate. The results show that the optimum HRT of the UBF is 10. 3h, the acidification phenomenon of the acidification phase is not occurring and the activity of the acid-producing bacteria being better; the optimum sludge loadof the UASB is 0. 122 g gd, the function of resisting the changing load of the mechanization phase being better; the two -phase anaerobic system can stably and high efficiently remove organics, but the NH3-N removal is not ideal; the optimum dosage of activated carbon is 4. 510- 2g mL wastewater; the optimum reaction time is 120 min; the ozone activated carbon can handle organics better, de - colors prominently and has a defoaming function. Keywords landfill leachate two -phase anaerobic ozone activated carbon STUDY ON PARTICLE COD ADSORPTION AND CLOGGING IN CONSTRUCTED SOIL INFIL - TRATIONSun Zongjian Ding Aizhong Teng Yanguo 39 Abstract The percent of particle COD in total COD of domestic wastewater isbetween30～ 60, of whichonly 20～ 35 can be re - 3 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 26, No. 6,December,2008