張洪江，楊云龍

(太原理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，山西太原 030024)

電廠中水回用工程設(shè)計(jì)與分析

張洪江，楊云龍

(太原理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，山西太原 030024)

介紹了山西某電廠中水回用工程的工藝流程及設(shè)計(jì)參數(shù)。該工程采用機(jī)械加速澄清池、D型濾池、二氧化氯消毒工藝處理污水處理廠二級(jí)出水，出水作為補(bǔ)給水供給電廠循環(huán)冷卻系統(tǒng)。運(yùn)行結(jié)果表明，該工藝設(shè)計(jì)合理，出水各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足回用要求;建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用低，為類似中水回用工程的設(shè)計(jì)與運(yùn)行提供參考。

中水回用;深度處理;混凝澄清;D型濾池

1 工程概況

山西中部某電廠為緩解其工業(yè)用水與該市水資源矛盾的問(wèn)題，根據(jù)國(guó)內(nèi)外污水再生回用電廠水的成功案例，確定建設(shè)中水回用系統(tǒng)以保證其正常用水需求。該中水回用工程取水自附近污水處理廠二級(jí)出水，經(jīng)深度處理后作為電廠循環(huán)冷卻水、熱網(wǎng)及鍋爐補(bǔ)給水，該系統(tǒng)處理能力為10000m3/d，其主要處理工藝為機(jī)械加速澄清池+D型濾池+二氧化氯消毒。中水回用系統(tǒng)投產(chǎn)后，運(yùn)行穩(wěn)定，出水各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足回用要求。

2 設(shè)計(jì)水量及水質(zhì)

該中水回用系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)模為420m3/h，出水水質(zhì)達(dá)到《污水再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50335－2002)中的再生水用于工業(yè)冷卻用水的控制指標(biāo)。中水回用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)見(jiàn)表1。

3 處理工藝

根據(jù)電廠回用水對(duì)水質(zhì)、水量的要求，該中水回用系統(tǒng)確定采用機(jī)械加速澄清池及高效率、低能耗的深度處理核心工藝D型濾池，以保證處理效果滿足再生水回用要求。

表1 中水回用系統(tǒng)程設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)

城市二級(jí)出水進(jìn)入提升泵池，經(jīng)提升泵提升后進(jìn)入電廠中水處理回用系統(tǒng)。二級(jí)出水自流進(jìn)入機(jī)械加速澄清池，與加入的混凝劑硫酸鋁重分混合使水中的細(xì)小雜質(zhì)絮凝得以去除，經(jīng)混合、混凝、澄清的清水進(jìn)入D型濾池過(guò)濾以進(jìn)一步去除水中的懸浮物、COD及BOD，過(guò)濾后的水加入二氧化氯殺菌滅藻后進(jìn)入清水池再經(jīng)回用泵房提升后送至電廠各用水。電廠中水回用系統(tǒng)工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1中水回用工藝流程

4 主要構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)

4.1 提升泵池

城市二級(jí)出水進(jìn)入提升泵池，經(jīng)提升泵加壓后進(jìn)入機(jī)械攪拌式澄清池。提升泵選用無(wú)堵塞，效率高，能耗低，檢修方便的離心潛污泵。泵池平面尺寸為 A ×B=10.3m ×8.4m，池深 5.9m，超高 0.5m。提升泵設(shè)計(jì)流量Q=420m3/h，采用離心潛污泵3臺(tái)(二用一備)。單泵流量250m3/h，揚(yáng)程8m，配用電機(jī)功率11kW。

4.2 機(jī)械加速澄清池

設(shè)機(jī)械加速澄清池2座，設(shè)計(jì)流量210m3/h(單座)，設(shè)計(jì)池深 6.0m，設(shè)計(jì)池徑 14.3m，設(shè)計(jì)容積677m3。選用型號(hào)為JJ－2.5的攪拌機(jī)，其電機(jī)功率為4kW，葉輪直徑2.5m。選用JG－9.0型刮泥機(jī)，其電機(jī)功率為0.8kW，刮臂直徑9.0m。

4.3 D 型濾池

選用DA863濾料濾池2座，單座濾池總平面尺寸為15.3 ×9.3m，分2 格，單格尺寸為5.0 ×3.0m，池深3.8m，設(shè)計(jì)流量Q=420m3/h。濾池設(shè)計(jì)過(guò)濾速度為17.4m/h，水頭損失為 0.6 ～1.6m。濾池分兩格。每格有效過(guò)濾面積為24m2，池內(nèi)濾料采用彗星式纖維濾料，對(duì)水中大于5μm的懸浮固體顆粒的去除率可達(dá)91%以上，正常出水濁度在1NTU以下，濾料截污容量為10～35kg/m3。濾池采用小阻力配水系統(tǒng)，濾板為整體混凝土澆筑。

濾池采用氣水反沖和全程伴隨表面掃洗的沖洗方式:先氣沖3～5min，然后氣水同時(shí)反沖8～10min，最后單獨(dú)水沖3～5min。反沖洗全過(guò)程伴有表面掃洗，表面掃洗強(qiáng)度1.4～2.8L/(m2·s)。濾池控制方式為PLC按照反沖洗程序控制。

反沖洗操作間設(shè)有反沖洗水泵房和鼓風(fēng)機(jī)房，平面尺寸為16.5m×6.3m。反沖洗泵房?jī)?nèi)設(shè)有反沖洗水泵3臺(tái)(二用一備)，單臺(tái)流量為280m3/h，揚(yáng)程為10.0m，配套電機(jī)功率15kW;鼓風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)HSR150A－1180型反沖洗風(fēng)機(jī)3臺(tái)(二用一備)，單臺(tái)風(fēng)機(jī)風(fēng)量 17.0m3/min，升壓為 58.8kPa，配套電機(jī)功率30kW。反洗設(shè)備間內(nèi)設(shè)置電動(dòng)葫蘆1臺(tái)，型號(hào)為L(zhǎng)SX。

4.4 清水池

清水池采用鋼筋砼結(jié)構(gòu)，選用1000m3矩形清水池2座，池進(jìn)水口設(shè)置進(jìn)水封堰，池內(nèi)設(shè)導(dǎo)流墻以防滯水。池內(nèi)設(shè)有溢流、放空管、水位計(jì)等設(shè)施。溢流管溢流水量與進(jìn)水流量相同。單座清水池平面尺寸15.9 ×15.9m，有效水深3.8m。

4.5 加藥間及加氯間

加藥間的主要功能是投加硫酸鋁，使水中的細(xì)小雜質(zhì)凝聚，以便在后續(xù)工藝中去除這些雜質(zhì)。依據(jù)原水水質(zhì)的情況，藥劑可采用硫酸鋁，投加濃度10%，投加量3～10mg/L，平均投加量8mg/L。加藥間包括藥庫(kù)間、配藥間、加藥間。加藥間平面尺寸為21.0m ×6.0m ，設(shè)加藥泵3臺(tái)(二用一備)，單泵流量15m3/h，揚(yáng)程10m，電機(jī)功率0.8kW。

加氯間主要作用為采用二氧化氯對(duì)處理后排出的污水消毒。投加量按6mg/L計(jì)，選用YXD－11型二氧化氯發(fā)生器2臺(tái)，每臺(tái)產(chǎn)氣量為4000g/h，功率5.6kW，消毒間平面有效尺寸16.8m ×6.6m。

4.6 吸水井及回用泵房

污水經(jīng)機(jī)械加速澄清池和D型濾池處理后，從清水池進(jìn)入吸水井，而后經(jīng)回用水加壓泵房加壓后作為電廠冷卻用水送至電廠各用水點(diǎn)?；赜帽梅克?臺(tái)(二用一備)，單泵流量設(shè)為250m3/h，揚(yáng)程這8m，電機(jī)功率11kW。吸水井平面尺寸9.85m×3.6m，回用泵房平面尺寸 18.5m ×7.2m。

5 設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

5.1 澄清工藝

二級(jí)出水中的懸浮物、膠體雜質(zhì)、細(xì)菌及真菌等在水中具有一定的穩(wěn)定性，是造成水體混濁和顏色的主要原因。應(yīng)對(duì)二級(jí)出水進(jìn)行加藥吸附，混凝處理和沉降澄清處理，澄清池完成上述三個(gè)過(guò)程。設(shè)計(jì)選用的機(jī)械加速澄清池是將混凝反應(yīng)和沉降處理建在同一構(gòu)筑物內(nèi)，利用懸浮狀態(tài)的泥渣層作為接觸介質(zhì)，來(lái)增加顆粒的碰撞機(jī)會(huì)提高混凝效果。整個(gè)池體由一次混合反應(yīng)區(qū)、二次混合反應(yīng)區(qū)、導(dǎo)流筒、分離室和泥渣濃縮區(qū)五個(gè)主要部分組成。

機(jī)械加速澄清池具有效率高，運(yùn)行比較穩(wěn)定，對(duì)進(jìn)水水質(zhì)和處理水量的變化適應(yīng)性較強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。其工作原理如下:投藥后的原水由進(jìn)水管導(dǎo)入三角形的配水槽，然后由槽底的配水孔進(jìn)入一次混合反應(yīng)區(qū)。池中心裝有轉(zhuǎn)動(dòng)葉輪，葉輪下方的葉片起著水和藥劑及水和泥渣間的混合攪拌作用;葉片上方的圓盤(pán)實(shí)際上是一個(gè)低水頭的離心泵，起著提升泥水混合液的作用。分離區(qū)沉降下來(lái)的泥漿由回流區(qū)下部的回流縫流入一次混合反應(yīng)區(qū)。池底有排泥閥，以調(diào)整泥渣含量。泥漿回流量為進(jìn)水量的3～5倍，可以通過(guò)葉輪開(kāi)啟度來(lái)控制回流量。

機(jī)械加速澄清池是依靠活性泥渣的接觸吸附作用使水澄清，因此，保持泥渣的活性和適宜的濃度，對(duì)澄清池的運(yùn)行效果十分重要。

5.2 D 型濾池

經(jīng)過(guò)機(jī)械加速澄清池處理后的水，進(jìn)入后續(xù)的過(guò)濾處理環(huán)節(jié)。濾池處理是電廠中水處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。濾池選擇的要求:過(guò)濾精度高，過(guò)濾速度快，截污容量大，有較長(zhǎng)的運(yùn)行周期，且方便更換濾料易于檢修。D型濾池是一種重力式高速自適應(yīng)濾池，它以國(guó)家863計(jì)劃的專利產(chǎn)品——彗星式纖維濾料為技術(shù)核心，采用小阻力配水系統(tǒng)、高效的氣水反沖洗技術(shù)、恒水位或變水位的過(guò)濾方式。

DA863濾池采用“彗星氏纖維濾料”，該過(guò)濾材料的特點(diǎn)是一端為松散的纖維絲束，又稱“彗尾”，另一端纖維絲束固定在密度較大的“彗核”。彗星氏纖微濾料特有的不對(duì)稱和分形結(jié)構(gòu)使其具既有纖維濾料過(guò)濾精度高和截污量大的優(yōu)點(diǎn)，又具有顆粒濾料反沖洗洗凈度高和耗水量少的優(yōu)點(diǎn)。該濾料形成的濾床孔隙分布接近理想的濾層結(jié)構(gòu)，過(guò)濾時(shí)沿水流方向自上而下濾床孔隙度由大逐漸變小，自動(dòng)形成上疏下密的濾床結(jié)構(gòu)，濾床同一橫截面空隙率分布均勻，過(guò)濾時(shí)大顆粒被濾床上部捕獲截留，小顆粒在濾床下部被截留，整個(gè)濾床的過(guò)濾能力被充分發(fā)揮，不會(huì)形成的濾餅現(xiàn)象。濾床反沖洗時(shí)，由于彗核和兩端的彗尾的比重的差異，隨著水流的沖擊和氣泡的抖動(dòng)濾料單體之間充分散開(kāi)，同時(shí)彗核對(duì)彗尾形成較強(qiáng)的甩曳力，再經(jīng)過(guò)空氣擦洗，彗核之間相互碰撞產(chǎn)生較強(qiáng)的轉(zhuǎn)動(dòng)、翻轉(zhuǎn)、甩力，強(qiáng)化了反沖洗時(shí)濾料單體受到的機(jī)械作用力，使得彗尾自動(dòng)地充分散開(kāi)并甩動(dòng)，附著在彗尾的懸浮物顆粒被甩脫，隨反洗水流走，濾料得以洗凈。

D型濾池具有以下特點(diǎn):采用新型慧星式纖維濾料，可實(shí)現(xiàn)高濾速、高精度的過(guò)濾，從而減少占地面積，提高出水質(zhì)量;過(guò)濾速度快，一般控制在18～30m/h;過(guò)濾速度快，5μm的懸浮物顆粒去除率大于95%;采用特制的配水布?xì)庀到y(tǒng)，徹底避免了過(guò)濾過(guò)程中常見(jiàn)的死角和穿透的現(xiàn)象;投資費(fèi)用少、運(yùn)行成本低;抗進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)的沖擊能力強(qiáng)。由于濾床結(jié)構(gòu)及濾料自身的特點(diǎn)，當(dāng)濾池前置處理設(shè)備短期內(nèi)發(fā)生故障或者洪水期短期內(nèi)進(jìn)水水質(zhì)出現(xiàn)大幅度波動(dòng)時(shí)，濾池仍然可以保證出水水質(zhì)。

6 結(jié)語(yǔ)

目前電廠此工藝投產(chǎn)一年多來(lái)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)滿足再生水回用要求，運(yùn)行成本較低，實(shí)踐證明選擇機(jī)械加速澄清池、D型濾池、二氧化氯消毒中水深度處理工藝是可行的。尤其是選用的D型濾池具有占地省、投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、節(jié)能減排等優(yōu)點(diǎn)，是改進(jìn)和替代傳統(tǒng)過(guò)濾工藝最低選擇，對(duì)類似電廠中水回用項(xiàng)目提供了示范作用。

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Design and analysis of reclaimed water reuse project in thermal power plants

The water reuse project process and design parameters of a power plant in Shanxi Province is introduced.The mechanical accelerated clarification basin，D－type filter tank and chlorine dioxide was used to treat secondary effluent from Municipal Wastewater Plant.The treated water，as make － up water，was offered to the circulation and cooling system.The results show that the process is designed reasonably and every index of the effluent can fulfill reuse demands.The cost of construction and operation is lower.The project has a good guiding and reference meaning for the design and operation of similar projects.

reclaimed water reuse;advanced treatment;coagulation and clarification;D－type filter tank

X703.1

B

1674－8069(2012)03－046－03

2012-01-27;

2012-05-06

張洪江(1985-)，男，山東聊城人，碩士研究生，研究方向?yàn)樗c廢水的處理理論與技術(shù)。E－mail:416228638@qq.com