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一、 概述
水是国民经济发展中的不可替代的重要资源,也是人类赖以生存和发展的重要资源。电厂又是耗水大户,特别是在我国北方,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径如何节约用水,提高水的利用率是电厂急需解决的问题。开展中水回用是解决这问题的重要途径,也是大势所趋。在电力生产过程中,冷却水的消耗占电厂总耗水量的60〜80%,因此,城市污水处理厂二级处理出水(中水)深度处理后作为电厂冷却水补充水,如能成功实施,将起到良好的示范效应,适应可持续发展需要,并为电力发展拓展空间,具有巨大的经济、社会、环境效益。城市污水具有水量大、来源可靠、水量稳定的特点,但水质复杂,其中有机物、微生物和化学溶剂较多。因此,城市污水二级生化出水要作为电厂循环冷却水,必须先进行深度处理。使用城市污水做为冷却水的电厂,其中多数采用石灰处理工艺,一部分采用单纯过滤法,一部分采用超滤技术。
石灰处理系统作为电厂循环冷却水的补充水处理早在50年代就有应用的实例。尽管石灰处理系统具有运行费用低,不污染自然水体等优点,但由于劳动环境差、劳动强度大、污染、堵塞等原因影响了石灰处理技术的发展。随着科技的发展,人们环保意识的不断增强,通过科技人员的不断努力,石灰处理系统得到了许多改进,越来越多的电厂采用了石灰处理系统,积累了许多宝贵的经验。因此我公司拟采用石灰处理工艺对中水进行处理,处理出水用作电厂循环冷却水。
二、石灰处理的原理、特点及分析
石灰处理原理
〜,进行下面三个反应,产生大量各种形态的CaC03结晶,降低水中暂硬,同时生成的结晶核心还可以对其它杂质起凝聚、吸附作用;而且石灰乳引起的pH值的升高也为氨氮和磷酸盐的去除创造了条件。为了提高工艺的沉淀效果,一般在处理过程中投加适量的凝聚剂与助凝剂,通过压缩双电层作用使分散的悬浮物、CaCO3结晶、有机物、有机粘泥、胶体物等带电体脱稳,在机械混合搅拌和高分子助凝剂架桥与网捕作用下,颗粒物质碰撞结合长大,使污染物容易沉降。
石灰参与的软化反应有:
C02+Ca(0H)2—CaC03)+H20
Ca(HC03)2+Ca(0H)2—2CaC03)+2H20
Mg(HC03)2+Ca(0H)2f2CaC03)+Mg(0H)2)+2H20
理论上经石灰软化后,水中的硬度能降低到CaCO3和Mg(0H)2的溶解度值,但实际上钙、镁离子的残留量常高于理论值,这是因为反应所生成的沉淀中会有少量呈胶体状悬浮于水中不能沉淀下来。所以为了尽量减少残留的碳酸盐硬度,同时加入了聚合硫酸铁作为絮凝剂,这样在去除碳酸盐硬度的同时也去除了一部分悬浮物。石灰及聚合硫酸铁后加入硫酸的作用为:(1)调节石灰加入造成的pH值的升高。(2)把石灰没有去除的碳酸盐硬度转化为溶解度较大的非碳酸盐硬度。深度处理可以去除90%以上的碱度、磷酸盐、浊度、铜、铝和亚***盐,去除硅酸盐、铁、氨、CODCr和BOD5的能力在30%以上。
石灰处理系统技术特点
该处理方式水质适用范围广,基本上适用于各种城市污水,深度处理方案在技术上有许多优越性。此
外,通过近几年来的运行经验看,石灰凝聚澄清过滤处理是城市污水深度处理比较成熟的技术方案。
处理系统的特征
1)使用凝聚剂、助凝剂与反应产物CaCO3、Mg(OH)2及源水中污染物形成共沉淀,缩短了沉淀时间,减小了澄清池体积,减少了占地面积;
2)澄清池合理的结构和水力流动性能,充分发挥活性泥渣的絮凝作用,通过网捕作用提高了沉淀效率,
;
3)不同粒径滤料的采用,提高了滤池滤速,使滤池的处理能力大幅度增加;
4)不同粒径滤料的采用使滤池变得不易堵塞,延长了过滤周期,减少了反洗水量的消耗;
5)气水反冲洗使滤池反洗彻底,且反洗时间大大缩短。
工艺优点
1)水质适用范围广,运行费用低,对环境污染小;
2)可以去除氮、磷;
3)可以去除钙、镁、硅、***的一部分,对水质可进一步软化;
4)可以去除重金属及其离子;
5)可以降低细菌及病毒含量;
6)可以降低悬浮态无机物和有机物;
7)可以大大降低出水碱度。
各种污染物的去除使循环冷却水系统结垢和腐蚀减弱,对循环水的使用提供了更安全的保证,提高了循环水浓缩倍率,节水效益明显。
三、中水处理工艺
水量及水质
水回用处理站源水来自县污水处理厂二级出水,处理能力为20000t/d。为使城市中水回用于电厂循环冷却水,根据中水水质特点和电厂循环水水质要求,目前我国执行的《污水综合排放标准》(GB8978—1996)
第二类污染物最高排放标准见表1,再生用作电厂冷却水的标准见表2,表2为中水浓度处理用于循环补充水的参考标准。
表1污水综合排放第二类污染物排放标准
序号
污染物
一级标准
二级标准
1
pH
6〜9
6〜9
2
色度(稀释倍数)
50
80
3
SS
20
30
4
B0D5
30
60
5
CODcr
60
120
6
氨氮
15
25
7
磷酸盐
表2再生水用作电厂冷却用水的水质标准
序号
污染物
直流冷却水
循环冷却水补充水
1
pH
〜
〜
2
SS(mg/L)
30
1
3
BOD5(mg/L)
30
10
4
CODcr(mg/L)
一
50
5
总硬度(以CaCO3计mg/L)
450
450
6
总碱度(以CaCO3计mg/L)
500
350
7
氨氮(以N计mg/L)
一
10
8
总磷(以P计mg/L)
一
1
9
溶解性总固体(mg/L)
1000
1000
10
糞大肠菌群(个/L)
2000
2000
石灰处理系统工艺流程
石灰处理系统主要单元设计
1)机械加速澄清池单元
该机械加速澄清池是一种引进型机械加速澄清池,澄清池是利用池中积聚的泥渣与原水中的杂质颗粒相互接触、吸附,以达到清水较快分离的构筑物。原水沿切线方向进入第一反应室搅拌叶轮上方,搅拌叶轮旋转时,将池底泥浆提升到第一反应室,并与原水、石灰乳、絮凝剂、助凝剂迅速均匀混合,发生絮凝水和初步形成的絮凝物进入第二反应室后,强力旋转的水流在此处被整流,形成轻度的湍流,从而有利于微小絮凝胶粒的长大和悬浮的回流泥渣颗粒粘附。在分离区,水和泥渣颗粒分离,清水经集水槽送至下一处理工艺,泥渣除定期排出外,大部分参加回流。
澄清池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,这创造了快速混合、速度剃度递减和调节泥渣适宜循环量的良好絮凝条件。池中设置底部刮泥机,底部坡度很小,相当于全池刮泥,这样即保证了较重的石灰处理沉渣良好的排放,又提高了池容积的利用率。同时,搅拌浆和刮泥机采用同轴驱动,减速传动机构设计巧妙,驱动功率很小,动作比较灵活。
2)变孔隙滤池单元
变孔隙滤池是一种以“同向凝聚”理论设计的正流深床滤池,它采用一种比通常使用的滤料粒径更大的滤料和另一种细粒滤料按一定比例混合而成的滤床,变孔隙深层滤池采用的滤料粒径及所占的比例相差较大。变孔隙滤池主要使用的是粗滤料,它依靠整个滤层进行过滤,这样避免了普通滤池形成滤层的表面过滤,降低了滤层阻力,也避免了悬浮物颗粒的过早穿透,还可以提高滤速;细滤料的加入并在滤层中混匀极大地降低了粗滤料的局部孔隙率,提高了污水中细小颗粒的絮凝作用,更有利于对细小颗粒的去除,也极大地提高了滤池的截污能力。
滤池主要由滤料和承托层、进气装置、配水装置、进出水堰室和阀门等组成,滤池设计配水均匀(保证滤料上面有一定的液位高度),有良好的反洗效果,反洗水耗低,运行平稳,采用深层过滤。
3)石灰加药单元
石灰粉输送、计量、配置系统,石灰筒仓下部设置振动料斗,在通过容积式给料机精确定量后输送至石灰乳搅拌箱,石灰乳搅拌箱同时配置一个石灰乳辅助箱,石灰乳辅助箱上设置浮球开关控制阀可保持恒定的进水量,通过系统的连续搅拌后用离心式渣浆泵打入到机械加速澄清池中。石灰乳的加药量的加药量可根据澄清池第二反应室的pH值或进水量来调节。
i-石灰料斗 &-振动盪备
3-螺杆式堆料机 4-落农配药箱
四、深度处理系统主要设备和参数主要设备和参数见表3
表3深度处理系统主要设备和参数
序号
设备名称
型号和参数
数量
备注
1
机械加速澄清池
2座
2
变孔隙滤池
130m3/h,3・6mX2・5mX5・45m
7座
3
石灰加药系统
1套
国产设备
4
回收水池
8mX12mX4m
1座
5
反洗水池
6mX12mX4m
1座
6
清水池
10mX12mX4m
1座
7
污泥浓缩池
1座
五、投资估算及经济技术指标
投资估算
投资构成见表4
表4投资构成
项目名称
造价/万元
土建工程费用
272
设备及安装费用
897
其它费用
265
总计
1434
运行成本估算工艺处理成本构成见表5表5工艺处理成本构成
序号
名称
用量
单价
年成本/万元
1
源水水费
20000m3/d
576
2
电费
4500度/d
3
PAC药剂费
360kg/d
2500元/t
4
NCF药剂费
90kg/d
6000元/t
5
石灰
600元/t
6
硫酸
2t/d
310元/t
7
杀菌剂
40kg/d
8500元/t
8
工资福利
1000元/()
10人
12
9
年运行成本
10
水费
经济效益
中水回用后,每年可以节约新鲜水量20000X360m3=720万吨,按工业用水费2元/t计,每年的直接经济效益为1440万元。
环境效益
经过处理后,每年可少向环境排放污染负荷为:
CODcr:
(120—50)X20000X360=504t
悬浮物:
(50—5)X20000X360=324t