DH高效污水凈化器技術(shù)在火電廠高濃度灰渣水處理中的應(yīng)用
0 引言
火電廠除渣系統(tǒng)傳統(tǒng)的處理方法是灰渣經(jīng)碎渣機(jī)粉碎后，由爐底液下泵將灰渣水抽至脫水倉(cāng)，使大部分灰渣在脫水倉(cāng)內(nèi)沉淀，灰渣由脫水倉(cāng)底部運(yùn)出。少部分渣與水經(jīng)脫水倉(cāng)溢流堰流至濃縮機(jī)沉淀，澄清水再循環(huán)使用。
現(xiàn)在大部分300MW以上電廠采用了刮板撈渣機(jī)直接上渣倉(cāng)的運(yùn)行方式；以蠖嘟(jīng)沉淀池、自清洗過濾器、板式換熱器，然后循環(huán)使用；或采用濃縮機(jī)沉淀、微孔陶瓷板過濾方式。
在煤質(zhì)情況良好，產(chǎn)生灰渣量較少的情況下，上述渣水處理方法均可以穩(wěn)定運(yùn)行。但若灰渣量大，懸浮物含量高，上述處理方法就無法正常運(yùn)行，導(dǎo)致渣水濃度嚴(yán)重超標(biāo)，給回用帶來一定的困難，影響生產(chǎn)。
DH高效污水凈化器技術(shù)的應(yīng)用，使高濃度灰渣水的水質(zhì)得到很大的改善，解決了灰渣水回用中的難題。
1電廠灰渣水及處理現(xiàn)狀
火電廠的沖灰渣水懸浮物含量較高。一般情況下，經(jīng)過脫水倉(cāng)或撈渣機(jī)沉淀溢流后的SS濃度為2000～3000mg/L。如國(guó)華北京熱電分公司的脫水倉(cāng)溢流水實(shí)測(cè)為1900 mg/L；大唐國(guó)際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司的1號(hào)爐撈渣機(jī)溢流水實(shí)測(cè)為1750 mg/L。
隨著電煤供應(yīng)緊張，燃煤價(jià)格居高不下，大部分火電廠燃煤中灰灰和雜質(zhì)成分大幅上升，導(dǎo)致鍋爐的排渣量和沖渣水量增加，渣水懸浮物含量高，并伴有大量不易沉淀的漂珠和浮灰。如貴州納雍發(fā)電廠的渣水懸浮物含量高達(dá)9000 mg/L以上，大唐國(guó)際王灘電廠的撈渣機(jī)溢流水懸浮物含量也高達(dá)6000mg/L以上，且廢水中含有大量漂珠和浮灰，每天人工捕撈的漂珠和浮灰約800kg。
對(duì)全國(guó)大多數(shù)燃煤電廠來說，煤質(zhì)狀況變差，渣水循環(huán)系統(tǒng)負(fù)荷增大，是逐步需要面對(duì)的問題。
渣水懸浮物濃度高，負(fù)荷大，導(dǎo)致原有的渣水處理設(shè)施無法正常運(yùn)行。如納雍發(fā)電一廠采用濃縮機(jī)，二廠采用沉淀池處理灰渣水，導(dǎo)致出現(xiàn)濃縮機(jī)經(jīng)常堵塞，沉淀池懸浮物去除率低等問題，無法正常運(yùn)行，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。大唐國(guó)際王灘電廠采用沉淀池、自清洗過濾器、板式換熱器的處理方法，由于渣水懸浮物含量高且粒度細(xì)，自清洗過濾器頻繁堵塞，每天需要人工清理過濾網(wǎng)；而且渣水對(duì)板式換熱器產(chǎn)生嚴(yán)重磨損，導(dǎo)致板式換熱器運(yùn)行僅二三個(gè)月就出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。
目前國(guó)內(nèi)的渣水處理方法一般采用沉淀池、濃縮機(jī)、陶瓷濾磚池等處理方法，也有少數(shù)廠家采用絮凝沉淀＋斜管＋砂濾的方式。上述處理技術(shù)都存在各種各樣的問題，在處理能力、運(yùn)行穩(wěn)定可靠性上還有所欠缺。如采用沉淀池工藝懸浮物去除率較低，出水水質(zhì)差，占地面積大，清池頻繁且工作量大；濃縮機(jī)要求入口懸浮物含量低，出水水質(zhì)差，斜管（板）易堵塞需人工清理，排灰口立管易堵塞導(dǎo)致排泥不暢，常發(fā)生壓耙事故；陶瓷濾磚池的占地面積大，需要人工清池和反沖洗，清池頻繁，勞動(dòng)強(qiáng)度大；絮凝沉淀＋斜管＋砂濾工藝，要求入口懸浮物含量低，需要配置龐大的預(yù)沉池，斜管（板）易堵塞，砂濾負(fù)荷大，需經(jīng)常反沖洗，濾層易板結(jié)。上述幾種工藝最大的問題是耐沖擊負(fù)荷低，對(duì)于懸浮物SS>3000mg/L，特別是對(duì)SS>5000mg/L以上的灰渣水，無法正常處理。
在高懸浮物污水處理中，DH高效污水凈化器顯示了較大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。它無須設(shè)置預(yù)沉池，可以快速連續(xù)高效地將SS≤30000mg/L的污水凈化到5～50mg/L，該技術(shù)最高可以處理SS≤90000mg/L的污水，為高濃度灰渣水處理開辟了一條新途徑。
該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在國(guó)華北京熱電分公司、貴州納雍二電廠、大唐國(guó)際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司、北京京豐燃?xì)獍l(fā)電有限責(zé)任公司（渣水、煤水混合處理）開始使用，其優(yōu)異的技術(shù)性能，簡(jiǎn)單合理的工藝路線，相信可以給火電廠的渣水處理帶來一次革命。
2 DH高效污水凈化器的原理
DH高效污水凈化器是將物理、化學(xué)反應(yīng)有機(jī)融合在一起，集成了直流混凝、臨界絮凝、離心分離、動(dòng)態(tài)過濾及污泥濃縮沉淀技術(shù)，短時(shí)間內(nèi)（25～30min）在同一罐體中完成廢水快速多級(jí)凈化的一體化組合設(shè)備。該設(shè)備SS去除率高達(dá)99.9%，COD去除率達(dá)到40%～70%。凈化器為鋼制罐體，上中部為圓柱體，下部為錐體，自下而上分別為污泥濃縮區(qū)、混凝區(qū)、離心分離區(qū)、動(dòng)態(tài)過濾區(qū)、清水區(qū)。
直流混凝和臨界絮凝技術(shù)取代了混凝反應(yīng)池，在泵前及泵后投加絮凝和助凝藥劑，利用泵、管道、水流完成藥劑的水解、混合、壓縮雙電層，吸附中和作用后高速沿切線方向進(jìn)入罐體快速完成吸附架橋，絮凝形成礬花。
離心分離是利用廢水沿切線方向進(jìn)入罐體產(chǎn)生高速旋流、產(chǎn)生離心力，在離心力的作用下廢水中形成的懸浮顆粒及礬花被甩向器壁，并隨下旋流及自身重力作用沿罐內(nèi)壁下滑至錐形污泥濃縮區(qū)，廢水向下作螺旋運(yùn)動(dòng)到一定程度后向中心靠攏，又形成向上的旋流，這股旋流水質(zhì)較清，流向設(shè)置在上層動(dòng)態(tài)過濾區(qū)。在離心分離區(qū)一般粒徑大于20μm的懸浮顆粒（礬花）被固液分離至污泥濃縮區(qū)。廢水經(jīng)離心分離進(jìn)入動(dòng)態(tài)過濾區(qū)再次完成吸附作用，過濾區(qū)采用表面吸附的懸浮濾料，表面積大、吸附能力強(qiáng)，可截留5μm以上的粒徑的懸浮物。在動(dòng)態(tài)狀態(tài)下過濾，因此濾料不易堵塞，吸附的顆粒物易脫落又下沉至離心分離區(qū)，因此濾料反洗周期長(zhǎng)（0.5～1個(gè)月反沖洗一次）。廢水經(jīng)多級(jí)固液分離及凈化后排出。離心分離和過濾脫落的懸浮顆粒在離心力及重力的作用下進(jìn)入污泥濃縮區(qū)，污泥在錐形泥斗區(qū)中上部經(jīng)聚合力的作用下，顆粒群體結(jié)合成一整體，各自保持相對(duì)不變位置共同下沉，在泥斗區(qū)中下部SS很高，顆粒間將縫隙中液體擠出界面，固體顆粒被濃縮壓密后從錐體底部排出，一般污泥含水率≤90%（排污量只有傳統(tǒng)工藝的1/6）。
3 DH高效污水凈化器典型應(yīng)用工藝及特點(diǎn)
對(duì)于國(guó)華北京熱電分公司、貴州納雍二電廠、大唐國(guó)際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司、北京京豐燃?xì)獍l(fā)電有限責(zé)任公司等廠的灰渣水改造和新建項(xiàng)目，根據(jù)電廠原有設(shè)施和現(xiàn)場(chǎng)條件，采用的工藝略有不同。但基本的工藝系統(tǒng)是一致的。下面以貴州納雍二電廠4×300MW機(jī)組灰渣水處理工程為例，說明新技術(shù)的典型工藝系統(tǒng)（見圖1）。
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灰渣水處理系統(tǒng)選用3套DH-CSQ-200型高效（旋流）污水凈化器（處理水量為每臺(tái)200m3/h），為保證在事故或檢修狀況下不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，1套作為備用設(shè)備。撈渣機(jī)溢流水自流進(jìn)排水槽（原有設(shè)施），排水槽用作調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池污水經(jīng)渣漿泵提升，在泵后管道上設(shè)置混凝混合器，在混凝混合器前后分別投加絮凝劑、助凝劑，在管道中完成直流混凝反應(yīng)，然后進(jìn)入高效（旋流）污水凈化器中，經(jīng)離心分離、重力分離、動(dòng)態(tài)把關(guān)過濾及污泥濃縮等過程，從凈化器頂部排出經(jīng)處理后的清水自流進(jìn)入冷卻塔，經(jīng)冷卻后水溫度在30～35℃以下，然后進(jìn)入到清水池，再經(jīng)回用水泵送回，用于爐膛密封及撈渣機(jī)鏈條冷卻；宜幚懋a(chǎn)生的濃渣則進(jìn)入污泥池，再用污泥泵打回?fù)圃鼨C(jī)循環(huán)處理。
結(jié)合上述工藝流程和其他電廠設(shè)計(jì)、運(yùn)行情況，該工藝具有以下特點(diǎn)：
（1）工藝流程短，故障率低，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。
（2）處理能力強(qiáng)，效率高。設(shè)備處理負(fù)荷可達(dá)SS≤30000mg/L，最高可達(dá)≤90000mg/L；廢水的設(shè)備停留時(shí)間≤30min。
（3）設(shè)備占地面積。禾幚砹繛200m3/h的單臺(tái)設(shè)備，直徑僅為3.6m；無須配備預(yù)沉池，污水調(diào)節(jié)池、污泥池和清水池，可按普通過渡水池設(shè)計(jì)以節(jié)省占地面積。
（4）處理后的出水水質(zhì)好SS=5～50mg/L，防止了冷卻塔和水封槽集灰，并可回用于爐膛密封。
（5）采用PLC控制，并和電廠輔控網(wǎng)連接，自動(dòng)化程度高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低。
（6）調(diào)節(jié)池和污泥池采用鼓風(fēng)曝氣，無須人工清池。
（7）采用冷卻塔替代板式換熱器，降低了工程造價(jià)，而且不需要大量循環(huán)冷卻水。
（8）設(shè)備排污量少，污泥濃度高（SS>230000mg/L），含水率低，可以根據(jù)情況采用以下幾種處理方法：a.用壓濾機(jī)壓成泥餅外運(yùn)；b.采用撈渣機(jī)系統(tǒng)的可以將污泥排至撈渣機(jī)或渣倉(cāng)；c.采用脫水倉(cāng)系統(tǒng)的可以將污泥打回脫水倉(cāng)。
(9) 若采用不帶過濾層的凈化設(shè)備，出水可達(dá)到≤150mg/L，設(shè)備本體可以免維護(hù)，減少維護(hù)工作量。
(10) 在對(duì)王灘電廠含大量浮灰和漂珠的高濃度沖灰渣水進(jìn)行為期9天設(shè)備小試試驗(yàn)中，絕大多數(shù)的浮灰和漂珠被絮凝沉淀下來；少數(shù)漂珠可從設(shè)備的漂珠排放口定期排出。
(11) 設(shè)備運(yùn)行只需一次提升，節(jié)省配套設(shè)備，節(jié)省電耗。
4 設(shè)備實(shí)際運(yùn)行及數(shù)據(jù)分析
4.1、 1999年10月，南京慧邦科技研究所的第1套用于灰渣水處理的DH高效（旋流）污水凈化器在國(guó)華北京熱電分公司正式投運(yùn)。該廠選用2臺(tái)φ2800mm的DH高效污水凈化器用于120m3/h沖灰渣廢水的處理回用。單臺(tái)處理能力為60m3/h，最大處理能力80m3/h，處理原水為濃縮機(jī)沉淀排出的灰渣水，水質(zhì)濃度SS 2000～3000mg/L，最大濃度SS 10000mg/L，運(yùn)行至今狀況良好。經(jīng)國(guó)華北京熱電分公司測(cè)試，凈化器進(jìn)出水水質(zhì)如表1所示。
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