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1、城市污水回用于火电厂循环冷却水处理方法的研究和工程实例周保卫（中国华电工程（集团）有限公司 北京 100035）摘要：本文主要介绍城市污水回用于火电厂循环冷却水处理的方法，采用高效澄清池与机械加速澄清池两者比较，总的认为高效澄清池具有占地面积小，处理效果好，运行费用低。符合当前国家节能减排的政策。满足火电厂中水回用技术的要求。关键词：城市污水 中水 循环冷却水 高效澄清池 一、概述随着我国现代化的快速发展，城市用水量和污、废水量急剧增加，水资源日趋紧张已成为我国各地区面临突出的问题，我国北方地区在全国属水资源比较缺乏的地区，将污水进行深度处理作为再生资源，推广污水资源化利用技术势在必行。作为用
2、水大户的火电厂占工业总用水的45%以上，以水限电，以水定电的情况相当严重，水资源的紧张已逐渐成为电力发展的瓶颈，如何节约用水，节能减排，提高水的利用率是火电厂急需解决的问题。国家发改委发布了关于燃煤电站项目规划和建设有关要求的通知要求高度重视节约用水，鼓励新建，扩建燃煤电站项目采用新技术，新工艺降低用水量，尽量做到发电增容不增水，通知还要求，在北方缺水地区新建，扩建电厂禁止取用地下水，严格控制使用地表水，鼓励利用城市污水处理厂的中水或其他废水，以达到节水的目标。根据以上精神我公司以华能北京热电厂和辽宁灯塔某热电厂为例，以城市污水厂二级处理出水，再经加石灰高效澄清池、变孔隙滤池深度处理，满足火电
3、厂循环水的补充用水。城市污水处理厂二级处理出水作为火电厂循环冷却水补充水源，主要解决如下问题：（1） 城市污水中含有一定的工业废水，有些城市的工业废水占污水总量的65%以上。工业废水的水质、水量变化幅度很大，而且成分复杂，严重影响城市污水处理厂的稳定运行、因此，城市污水处理厂出水水质变化幅度大。（2） 需要去除城市污水中的硬度、碱度、硅酸盐等致垢物质。（3） 进一步去除促进细菌、微生物滋生、生长的物质，如S2-、磷酸盐、氨氮、有机物等，同时进行更加严格的杀菌。（4） 进一步去除污水中的悬浮物和胶体。针对上述问题，电厂中水回用技术主要有单纯过滤、石灰澄清过滤、弱酸树脂软化法、膜分离技术（压力式膜
4、分离法、膜生物反应器处理技术）等。石灰澄清过滤技术，在城市污水二级处理出水中投加石灰乳、聚合硫酸铁、PAM等混凝剂及助凝剂，利用澄清的悬浮泥渣与污水中的悬浮物、Ca2+、Mg2+等相互接触、混凝、沉淀生产CaCO3和Mg(OH)2沉淀，降低了中水的硬度和碱度，同时结合絮凝剂的投加，具有巨大表面积新生态CaCO3和Mg(OH)2沉淀物，在沉淀过程中大量吸附原水中的悬浮物、胶体等。主要化学反应式：(1) Ca(HCO3)2+Ca(OH)2=2CaCO3+2H2O(2) Mg(HCO3)2+2Ca(OH)2=2CaCO3 +Mg(OH)2+2H2O 该技术具有一次性投资低，运行操作简便等特点，可达到
5、电厂中水回用的实际需要，是目前应用最广泛最经济的电厂中水回用处理技术。二、常用的澄清技术目前常用的澄清池有下列两种：1、 机械加速澄清池该池是引进型圆形机械加速澄清池，利用池中积聚的泥渣和原水中的杂质颗粒相互接触、吸附以达到较快澄清分离的构筑物。澄清池由外部钢筋混凝土和内部钢结构组成内部设置第一反应室，第二反应室，同时设置了机械搅拌提升装置，池中设置底部刮泥机，底部坡度很小，相当于全池刮泥，这样既保证了较重的石灰处理沉渣达到良好的排放，又提高了池容积利用率。但该池占地面积大，整体桥架安装难度大，污泥回流量无法精确调节，适用于进水悬浮物50mg/L，其工艺流程如下：调节池澄清水沟加速澄清池变孔隙
6、滤池反冲洗水、气混凝剂石 灰PAM杀菌剂污泥处置系统去调节水池二级污水硫酸清水池循环水系统污水管污泥管药剂投加管冲洗管图1 机械加速澄清池处理流程方框图1.1 机械加速澄清池处理工艺流程 见图2图2 机械加速澄清池处理工艺流程图1.2产品系列见表1 表1 加速澄清池产品系列直径/mm额定出力/（t/h）刮泥机功率/kW搅拌机功率/kW进水管直径/mm出水管直径/mm排泥管直径/mm18000210002300024000600800100012000.370.370.550.757.51111155005006006005005006006001501501501501.3主要技术参数见表2表
7、2 加速澄清池主要技术参数项 目数 值项 目数 值进水悬浮物（mg/L）上升流速/（mm/s）搅拌机转速/（r/min）搅拌机功率/kW直径/m500.71.23.2419见表1见表1出水悬浮物/(mg/L)回流比刮泥机转速/(r/min)刮泥机功率/kW设计出力/(t/h)10350.04见表1见表12、HW高效澄清池采用HW高效澄清池主要是面对用地资源日益紧张、来水水质波动大、出水水质要求不断提高，需要对原有澄清技术进行创新改进。我公司在多年圆形机械加速澄清的工程实践基础上，结合国内外先进的混凝澄清理论，自主研发出HW高效澄清技术。是一种新型的泥渣回流型澄清池，与常规加速澄清技术相比，HW
8、澄清技术具有以下特点：（1） 出水水质优异且稳定。该池出水浊度长期小于1NTU，最大5NTU，优于机械加速澄清系统滤池出水水质。（2） 节省占地面积。该池设计上升流速是机械加速澄清池的35倍，而且池壁为矩形，可共壁布置；而且减少石灰投配系统的数量和占地面积。（3） 节约运行费用和能耗可减少设备的数量，采用污泥回流可提高药剂的利用效率，从而降低药剂的投加量，采用新型搅拌装置，大大减少了滤池反冲洗用水量及电耗；排放污泥浓度高，可减少污泥处置系统容量，从而减少污泥处理系统的运行能耗。（4） 抗冲击负荷能力强由于采用了可控制的污泥回流系统，可大大减少来水水质的变化对系统的冲击。（5） 便于优化调整该池
9、的混合、絮凝、污泥循环、污泥排放等的反应单元均可进行单项调整，因此，可根据实际情况对系统进行优化、综上所述，HW高效澄清池具有节约占地、节省运行费用、降低污泥处理系统的规模、对进水水质适应性更广的特点，符合当前节能减耗的政策，对火电厂再生回用工程处理，具有良好的经济、环境和社会效益。HW高效澄清池系统流程方框图污水管冲洗管药剂投加管污泥管二级污水高效澄清池后混凝池前混合池变孔隙滤池反冲洗水、气聚铁石 灰PAM加酸污泥脱水系统清 水 池图3 HW高效澄清池系统流程方框图2.1 HW高效澄清池外形结构见图4图4 HW高效澄清池外形结构2.2 产品系列高效澄清池分为三个系列：HW800、HW1000
10、、HW1500，见表3 表3 高效澄清池产品系列系 列额定出力/（m/h）用电负荷/kW占地面积/m斜管面积/mHW800HW1000HW15008001000150035.042.164.6161.0209.0294.067.51001402.3 主要技术参数见表4表4 高效澄清池技术参数技术参数单位参考值技术参数单位参考值絮凝时间絮凝速度梯度斜管区液面上升流速MinS-1mm/S8201504002.55刮泥机轴转速出水悬浮物r/minmg/L0.030.0852.4 结构尺寸见表5表5 高效澄清池结构尺寸系列L/mB/mH/mHW800HW1000HW150019.3523.625.71
11、0.612.715.06.16.47.3三 工程实例和综合比较我公司采用高效澄清池的工程业绩有5项，火电厂投入运行的工程有2项，见表6：表6 火电厂高效澄清池投运工程用户名称设计出力华能北京热电循环水增容工程1500m3/h辽宁灯塔某热电厂中水深度处理工程1500m3/h1 系统流程各处理单元的说明：（1）前混合池 为使污水、石灰乳、混凝剂充分混合，混合池内设快速搅拌器。投加石灰乳和混凝剂用于混凝，同时和暂时硬度发生反应。混凝剂采用液态聚合硫酸铁。前混合池为地上式矩形构筑物，共1座，设计流量为1500m3/h，池内设快速搅拌器1台,前混合池出水自流进入HW澄清池。（2）HW高效澄清池该池分为机
12、械絮凝区、推流絮凝区、沉淀浓缩区，单座澄清池设计流量为1500m3/h。与药剂混合后的原水进入机械絮凝区，在絮凝区分两点投加聚丙烯酰胺，通过机械搅拌与聚丙烯酰胺、回流污泥均匀混合、絮凝。机械搅拌系统采用轴流式叶轮，并设置导流筒，使水流在反应器内循环流动，防止池内悬浮固体在池底沉淀，同时保证矾花在循环过程中不会受到破坏。机械絮凝区产生的矾花在推流絮凝区内进一步增大和密实后进入沉淀浓缩区。沉淀浓缩区前端为预沉区，由于移动速度的减缓，悬浮固体在该区沉淀。剩余矾花则在斜管分离区去除。竖向分隔板的使用使得斜管分离区的配水非常均匀，减少了整个斜管区域内的水流短路，有效避免了水流偏流现象，从而使沉淀在最佳的
13、水力条件下完成提高了出水水质。从而。沉淀水由上部集水槽系统收集后自流进入后混凝池。集水槽和集水槽堰口均为矩形，每座澄清池设集水槽14个，全部为304不锈钢制作。可有效减少碳酸钙在堰口结垢量，也便于清除。沉积的矾花在沉淀池下部进行浓缩，部分浓缩污泥通过污泥回流泵送回机械絮凝区，剩余浓缩污泥通过污泥排放泵输送至污泥贮存池。浓缩区设刮泥机，以增强污泥浓缩效果。为保持污泥床的高度恒定，在沉淀浓缩区设置污泥界面仪。机械絮凝区内设轴流搅拌器1台，采用变频控制。沉淀浓缩区设刮泥机1台。每座HW澄清池设污泥螺杆泵3台，其中2台变频。（3）后混凝池 后混凝池内投加混凝剂，用以增强后续滤池的处理效果。后混凝池为地
14、上式构筑物，设1座，设计流量为1500m3/h，池内设快速搅拌器1台。后混凝池出水自流进入变孔隙滤池进行过滤。2 HW高效澄清系统与圆形机械加速澄清系统的配置对比见表7：表7 系统配置对比表序号项目HW高效澄清池圆形加速澄清池备注一澄清池主要技术参数1澄清池数量232单座设计出力1500m3/h1000m3/h3单座澄清池尺寸1515m24m4设计上升流速3mm/s0.8mm/s5澄清池占地面积1639 m23223 m26排放污泥浓度约810%约25%7泥渣浓缩系统无2座二配套系统1变孔隙滤池7台9台2石灰投加系统1套3套3聚铁加药系统3台（2用1备）4台（3用1备）4PAM加药泵5台（4用1备）4台
