燃煤电厂含煤废水处理技术的研究应用

燃煤电厂含煤废水处理技术的研究应用来源：华中电力【摘要】：本文从技术、经济等方面的比较，论述了含煤废水膜过滤工艺相较于传统处理工艺的优缺点，并重点论述了膜过滤技术的特点及膜过滤技术的应用前景。【关键词】：燃煤电厂；含煤废水；膜过滤；混凝过滤1引言含煤废水主要指：燃煤电厂里的输煤系统冲洗水及煤场含煤雨水等。其水质特性为：浊度高，且悬浮物比重接近于水的比重，在水中难以通过重力沉降。对于这部分废水，必须通过专门的装置处理达标后方可回用或排放。传统的含煤废水处理工艺主要是混凝过滤技术，近几年，在此基础上又出现了薄膜过滤技术。薄膜过滤技术与传统过滤技术相比，具有过滤范围广、占地小、能耗低、出水水质好、操作简单等特点，真正达到了废水零排放的环保要求，对保护环境和节约用水有显著的社会效益和经济效益。2含煤废水的特点含煤废水是指输煤系统所产生的废水，产生的主要场所有码头、铁路专用线、煤场、输煤栈桥、转运站、碎煤机室、水击式除尘器等。就燃煤电厂而言，露天煤场在雨雪天气时容易形成积水；煤场和输煤系统为了防止煤自燃和降尘，经常需要喷淋；输煤栈桥里和输煤皮带机上的落尘都需要经常冲洗。这些场所都会产生含煤废水。从外观来看，含煤废水是火力发电厂色度最重的废水，呈黑色，含有大量的煤粉、油及悬浮物等杂质。悬浮物主要由煤粉组成，其中一部分粒径较大的煤粒可以直接沉淀，另一部分比重接近水的煤粒则稳定地悬浮于水中，导致水质浑浊。煤中含有很多的矿物质，主要有铁、铝、钙、镁等金属元素的碳酸盐、硅酸盐、硫酸盐和硫化物。与飞灰具有极强的化学活性不同，煤中的矿物质比较稳定，常温下在水中的溶解度不大。所以无烟煤可以作为水处理用的滤料，磺化煤可以作为离子交换剂。含煤废水水质指标为：进水悬浮物浓度在2000～5000mg/L，PH在6.0～9.0。含煤废水的电导率并不高，悬浮物、SiO2的浓度和COD值比较大。在收集废水的过程中有时会漏入一些废油，因此，含煤废水有时含油量较高。3传统含煤废水处理系统栈桥冲洗排水用潜污泵提升，露天煤场初期雨水自流至煤水沉淀池，大颗粒煤粉在沉淀池中自然沉淀，无法沉淀的小颗粒煤粉废水，由调节池中的潜污泵送至一体化煤水综合处理设备。在进入一体化设备之前用计量泵投加絮凝剂和助凝剂到煤水提升泵出口的煤水管路即静态管道混合器中。通常絮凝剂为碱式氯化铝，助凝剂为聚丙烯酰胺。经过处理后的水储存在清水池，再用回用水泵输送至厂区作为杂用水。同时，由其工艺特点决定，煤水综合处理设备需定期反洗及排泥，反洗时需排空过滤器，反冲洗出水回流到煤水沉淀池。设备排污需经污泥脱水设备脱水后回收至煤场。煤水沉淀池中沉积的煤泥用刮泥机刮到泥斗，再用污泥泵抽至污泥浓缩池和脱水设备进行污泥脱水，污泥外运。本文由含煤废水处理设备生产厂家——广东春雷环境工程有限公司采编，如有侵权请告知。3.2工艺特点及原理传统含煤废水处理工艺主要是利用常规混凝加药使得细小的煤渣形成较大的颗粒，然后沉淀、过滤去除颗粒物，其核心设备为煤水综合处理设备，集混凝反应、泥水分离、过滤等为一体。煤水综合处理设备由延时混凝反应池、斜板（管）澄清池及多滤料快速滤池组成，含煤废水依次通过三个反应池后排出；①高效延时混凝反应装置：主要由反应区和煤泥沉淀区组成。水中的煤粒在絮凝剂作用下沉积在底部的煤泥沉淀区。②高效斜板（管）沉淀池：污水在沉淀池中总停留时间大于1.0h，设计表面负荷率为1.0～1.3m3/（h·m2），水流雷诺数小于500，费劳德数可达10-3，沉淀效果较好。③采用多滤料快速过滤，根据不同的废水水质，过滤介质可采用石英砂、无烟煤或高铝瓷砂等滤料的组合。不同粒径多种滤料的组合，滤料对煤废水煤泥的过滤，不仅停留在表层，而且是深层过滤。3.3传统工艺的缺陷传统的混凝过滤工艺在设备初期运行时出水水质较好，但随着运行时间的增长，会出现滤料结块等现象，从而导致系统压力增加、能耗上升、出水水质差的情况发生，增加了系统处理成本，影响了出水的回用。同时，由于更换滤料不易，该系统不能保证长期稳定的运行。本文由含煤废水处理设备生产厂家——广东春雷环境工程有限公司采编，如有侵权请告知。4.薄膜过滤含煤废水处理系统4.1系统流程该系统流程中的主要关键设备有：膜式过滤器（包括滤元、滤袋）、气动蝶阀、控制装置等。其主要工艺分为以下几个步骤：（1）加药、搅拌（曝气）：含大量细小颗粒的含煤废水进入煤水调节池进行加药搅拌（或曝气），然后进入过滤器过滤。（2）过滤：含煤废水经泵从下部进入膜式过滤器，过滤时，浊液经过内部滤元，清液透过滤袋进入上腔排出回用，污水中的固体物全部截留在滤袋表面，形成滤饼。（3）反清洗及滤饼排放：以秒计的瞬时反流形成反冲洗，将滤饼全部从滤袋表面去除，脱离滤袋表面的滤饼沉淀在过滤器底部，当达到一定量时，被迅速通过气动蝶阀从底部排出。（4）化学清洗：由化学清洗系统定期对设备进行整体化学清洗以维持膜式过滤器正常出力，延长使用寿命。4.2膜式过滤器的工作原理膜式过滤器其主要工作原理是应用微过滤技术①，即利用微孔膜上比较均匀的微孔截留被过滤液体中颗粒粒径大于膜孔径的微粒，如悬浮物、胶体等。微过滤与超滤和反渗透同属于以压力差为驱动力达到分离与浓缩的目的，都无相态变化和界面质量的转移。利用微滤膜来进行表面过滤，使液体中的悬浮物被全部收集在微滤膜的表面，是有效的固液分离技术之一。膜式过滤器起过滤作用的关键元件是滤元和滤袋。滤元和滤袋的多少与处理水量有关；废水中悬浮物含量大小及颗粒大小与滤袋的孔径有关。滤元固定于过滤器上部的多孔板上，而多孔板则固定于过滤器下室（过滤区）与上室（清水区）两者大法兰之间。滤袋是由厚度仅微米级、孔径1.0μm的膨体聚四氟乙烯薄膜与2～3mm厚的聚丙烯、聚酯无纺布复合制成，内用PP/CPVC/不锈钢龙骨支撑，流体在0.1Mpa压力下经过滤袋而实现固液分离，得到几乎不含固态物质的液体。由于开孔率极高，初始流量很大，过滤速度主要由在滤袋上形成的滤饼透滤性能所决定，因此对刚性较好的CaCO3、BaSO4等盐水中常见的不溶物有很好的过滤性能。4.3膨体聚四氟乙烯薄膜滤袋4.4膜式过滤系统的主要优点相较于传统处理工艺，膜式过滤系统主要有以下优点：（1）低压过滤膜式过滤器的过滤压力很低，仅需0.07～0.1MPa，所以适用范围广，能量损耗小。过滤阻力很小且阻力上升速度慢，因此，运行时能耗也特别低。（2）高流通量、一次净化薄膜液体过滤器的过滤能力是其它一般系统过滤能力的5～10倍，一次过滤完成固液分离，不需要借助其它固液分离设备或分阶段达到净化污水的目的。（3）过滤范围广、时间短被滤液体中的固体含量从20ppm（0.002%）到100，000ppm（10%）均可被有效去除且滤液清澈。膜式过滤器的过滤时间仅为20-30秒，而传统工艺需10～20分钟。（4）极佳的化学稳定性膜式过滤器具有极好的化学稳定性，能耐酸、碱、盐溶液。（5）自动反洗连续过滤相较于传统工艺过虑器反洗时必须设置反洗泵、需排空过滤器、时间长等特点而言，膜式过滤器可在数秒之内依靠系统卸压过程自动反洗清理过滤膜，反洗压力仅需0.035MPa，反洗时不需要排空过滤器，反洗一结束，过滤器又进入过滤状态，出水无初滤水，无需正洗，整个系统做到“零”排放。整个过程由PLC控制，自动循环进行，无需人工操作。（6）体积小、占地省膜式过滤器无论是占地面积还是体积均远小于其它相同处理量的传统过滤装置，尤其适用厂房面积小、老设备改造或配合环保改善设施的场合。（7）出水水质优膜式过滤器出水悬浮物≤10mg/L、透明无色，且能保证长期稳定出水，可以广泛应用于工业用水或饮用水以外的其它生活用水。5.薄膜过滤系统与传统混凝过滤系统的比较6.薄膜过滤含煤废水处理系统的市场应用近十年来，薄膜过滤含煤废水处理系统已陆续应用于国内市场，已投入使用的有上海闵行电厂、广州恒运电厂、上海吴泾电厂、上海高桥电厂、内蒙达旗电厂、厦门瑞新热电、重庆万盛电厂、四川泸州电厂、重庆合川电厂、国电宝鸡第二发电厂等，客户反应情况良好。本文由含煤废水处理设备生产厂家——广东春雷环境工程有限公司采编，如有侵权请告知。7.结论综上所述，膜过滤处理工艺相比传统过滤在技术性能上具有明显的优势，该工艺以它优质、稳定的出水水质，简单的工艺设备结构和操作维护方便等优点，为用户提供更优质的服务。同时，薄膜过滤技术不仅可实现废水零排放节省水资源，也降低了系统的能耗，充分响应了国家节能减排的环保政策。目前，由于其技术中的核心产品即膜的质量不一而价格差异较大，导致其应用受限，因此提高膜的质量及国产化程度是这一技术广泛应用的必要保证。总之，膜式过滤器是近几年含煤废水处理技术的革新和进步，将是今后含煤废水处理系统的新方向。参考文献：【1】核工业第二研究设计院.给水排水设计手册.中国建筑工业出版社出版