建伟毕业论文

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火力发电厂在生产过程屮要消耗大量的水，每个生产环节要排出大量的污水。由于电厂厂区所排污水对环境污染愈来愈严重，而淡水资源乂严重廣乏。针对以上情况，进行火电厂屮水回收利用迫在眉睫。本文介绍了国内外屯厂屮水回收利用的现状。根据污水的水质特点，可以进行集中和单独收集处理。依据水质情况的不同，可以采取混凝澄清、沉淀、过滤、反渗透和离子交换技术等不同工艺的组合，有效去除污水中的杂质，处理后将达到使用标准的中水回用到各个用水系统中。回用方案的选择还需根据各个用水系统的水质要求来确定，以达到用水标准，提出了厂区中水回用于冲灰水、循环水补充水和锅炉补给水的的具体处理方案。本文以（？？？）电厂为例证，根据实际情况，采取行Z有效的处理方案，从技术、经济效益方而评价了该工程的可行性。火力发电厂中水的冋收利用，具有着非常重耍的意义，不仅可以节约了大量的水资源，述提高资源利用的效率，减少了发电厂的生产运行成本。关键词：中水冋用；处理技术；冋用方案 水资源短缺是21世纪人类面临的最为严峻的资源问题之一。全世界只有%人口可以饮用到合乎标准的清水，%人口得不到安全用水，缺水的形势日趋严重。我国是世界上100多个缺水国家之一，虽然我国水资源的总量为28124亿立方米，居世界第六位，但人均占有量只有2400立方米，占世界人均水平的%o我国北方9个干早省份，人均水资源占有量还不到500立方米，与世界人均占有量的比例相差更人。我国现有的600多个城市中，有300个缺水，特别严重的有110个，因城市的缺水导致每年的经济损失达1200多亿元。面对日益严峻的水资源短缺问题，全世界都在积极地探索新途径以获取足够的淡水资源，中水冋收利用是口前应该普遍受到重视的开源措施。火力发电厂中水回收利用是缓解水资源短缺的重要方法，研究开发小水处理回用技术，提高中水回用率，减少了火力发电厂对自然水的需求量，削减了对水环境的污染负荷，减弱了对水循环的干扰，是维持健康水循环不可缺少的措施。同时，在极度缺水地区兴建火力发电厂也成之可行，为缺水地区的经济快速发展奠定了基础。因此，进行火力发电厂屮水回收利用，具有着极具重要的意义。冃前火力发电厂污水处理的基本状况是大部分火力发电厂能够做到污水的达标排放，但中水的回用水平不高，技术和管理方面都存在不少问题。因此，需要在加强管理的同时，采用合理的中水回收利用方案，提高节水和中水回收利用的效-、化血O第一章火电厂中水回收利用方案分析背景1.1我国水资源状况水资源的概念是指在FI前的技术条件下，人类可以直接利用的地表水和地下水，水资源量是根据多年平均降水量计算出的每年可更新的地表水总量和地下水总量的和L1]o我国H前的水资源状况是平均年降水总屋为6.2万亿立方米，可更新的地表水地下水总量为2.8万亿立方米/年。1997年我国总人口为12.6亿，照此计算的人均水资源占有量为2220立方米/人，属于轻度缺水国家。到2030年，预计全国人口将达到16亿，如果地表水地下水的年更新量保持不变，则人均水资源占有量将会降至1700立方米/人，到那时，我国将进入中度缺水国家的行列，而且，我国的水资源在时空分布上极不均匀，东南水多，西北水少，北方缺水地区人均水资源占有量仅为990 立方米/人，属于中度缺水地区。同时,在时间上有春寒夏涝、雨热同期的特点，人部分地区60%〜80%的降雨集中在4个月屮，造成了大部分雨水以洪水径流的形式排走。由于水资源主要依靠大气降水来补充和再生，因此，受到不同地区、不同的气候影响，人类经济活动的周期内，水资源的储量是不恒定的，水资源的状态很脆弱，恢复能力也很弱，同时由于人类对水资源的过度开采以及工业对水生系统的污染，因此，我国的水资源而临着严峻的危机。1.2电厂中水回收利用的必要性中水是指污水经适当处理后，达到一定的水质指标，满足某种使用要求，可以进行有益使用的水。火力发电厂是用水的大户，它的耗水量约占工业用水的20%,—个1000MW的火电厂耗水量相当于一个中小城市的用水量。水是电力T业的命脉，是仅次于燃料的生产资料。在我国仍以火力发电为主的电力结构中，特别在北方缺煤、少水的地区，缺水将会成为制约电力发展的首更问题。与国外电厂先进的用水水平相比，我国火力发电厂用水量、排水量大的问题很严重。我国火电厂平均水耗为1・42〜1.56〃F/$・GW,而国外节水型电厂发电水耗仅为0.658//,gw。火电厂平均装机耗水率比国际先进水平高40%〜50%,经计算一年多耗水15亿立方米。美国怀俄达克80年代建成的单机容量330MW燃煤直接空冷机组，全厂耗水量仅为70立方米/小时，并全部取自城市中水回收再利用，装机水耗为0.05892m3/5-GW。可见我国的火力发电用水水平和国外有很大的差距，火力发电厂的中水冋收利用潜力很大，开展火电厂中水冋收利用研究具有很人的实际意义，必将会产生很大的经济效益和环境效益。《中华人民共和国国民经济和社会发展第I•一个五年规划纲要》中的笫六篇——建设资源节约型、环境友好型社会明确提出在今后的五年屮要着力建设低投入、高产岀、低消耗、少排放、可循环、可持续的国民经济体系和资源节约型、环境友好社会。在节约用水方面重点推进火电、冶金等高耗水行业节水技术改造,形成一批循环经济示范企业。提出了“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20%左右，主要污染物排放总量减少10%的约束性指标，单位工业增加值用水量降低30%,主要污染物排放总量减少10%⑵。因此，为响应国家的政策要求，火电厂进行中水回收利用很有必要。1.3国内外电厂中水回收利用现状1.3.1国外电厂中水回收利用的现状国外节水工作开展比较早，主要节水路线为按水质的要求回用，以美国科罗 拉多州的Hayden电厂为例，该电厂取水水质较好，将冷却塔排污水简单处理应用到冲灰系统，锅炉排污水经处理厉冋用到循环水系统，或者排到水库中，循环使用。另一种是引入各种各样的水处理设备，以科罗拉多州的R.D.Nixon电厂为例，除盐设备排水、地面或实验室排水、锅炉冲洗水、冷却塔排污水等均排入均衡池，经沉淀过滤后，一部分中水再用作冲渣水，另一部分经反渗透处理后，作为循环冷却水补充水。反渗透排出的含高"S浓水经盐浓缩器浓缩处理后再作循环冷却水的补充水，浓缩后的废液排人沉淀池、蒸发池，残渣经浓缩后以固体废物形式填埋。膜技术应用到屮水回收利用屮，是膜处理技术的不断发展的结果。在沙漠屮兴建的拉斯维加斯，有充足的电力供应，该市有两个电厂：科拉拉电厂和森路士电厂，这两个电厂的循环冷却水使用拉斯维加斯市污水处理厂的屮水。污水厂于1981年投产，污水处理量为24万m3/Jo二级处理出水BOQV3mglL,SS<30/Hg/L,经过电厂深度处理后，BOD<7mg/L,SSWmglL,污水处理后的中水水质满足电厂循环冷却水的水质耍求，中水回收利用解决了沙漠城市的供水问题。在澳大利亚，从DoraCrcck污水处理厂來的中水经过处理后得到的纯净水用于锅炉补给水，为电站汽轮机提供蒸汽，中水収代了以往0.012亿n?/d的城市供水，节约了人量的水资源。H本是个而积窄小的岛国，河流急湍入海，没有大江大湖可作跨流域调水Z用，那么H本靠什么支撑经济发展呢，靠的就是屮水回收利用，日本在各大城市建设“工业用水道”，纵穿全市，形成和自来水管道并存的一条城市动脉，通过回收利用，在处理后的中水用于工业用水、环境用水和农业灌溉。1.3.2国内电厂中水回收利用的现状在20世纪80年代以前，国内的火力发电厂大都没有考虑节水的问题。用水不合理、浪费严重是当时火力发电厂的普遍现彖。80年代以后，在火力发电厂的设计屮开始考虑节水的要求，首先解决冲灰水回用的问题。进入90年代后，由于水资源费和排污费的日益增长，火力发电厂中水冋用的市场被激活，中水资源化的进程逐渐加快，火力发电厂开始进行多种中水的综合利用。火力发电厂的污水处理的重点已经由达标排放转为综合冋收利用，相应的中水处理冋收利用的工艺发生了很人的变化。在减少污水排放、中水回用处理等方案都有了氏足的进步。除了进行冲灰水回用外，机组杂排水、生活污水、含煤污水等各种污水经过丁艺处理达到使用标准的屮水凹用逐渐兴起，使火力发电厂的屮水资源发展到了一个新的水平。著名的实例有华能北京热电厂利用高碑店污水处理厂的二级处理 水工程、西柏坡电厂的污水“零”排放工程，这些都具有里程碑意义的示范性工程。目前，大部分火力发电厂的废水资源能够做到达标排放，但是不少电厂还存在着用水不合理、浪费严重、重复利用率低的问题，需要加强水务管理，采用合理的屮水回用技术，提高屮水综合利用的水平。由于屮水综合利用的不断推广，火力发电厂的发电水耗近年来有了明显的降低。2000年以前，全国火力发电厂发电水耗高达4〜6Kg/(KW4),到了2003年，大部分T除灰火力发电厂的发电水耗已经降至2.5Kg/(KW・/z)以下了。 第二章火电厂厂区污水作中水来源水是火力发电厂中最重要的能量转换介质，大部分水是循环使用的。水在使用过程中，一般会受到不同程度的污染。在火力发电厂，使用工业水的系统很多,对于不同的用途，污染物的种类和污染程度也不同。水除了用于水汽循环传递能量外，还用于很多设备的冷却和冲洗等。按照火力发电厂产生污水的來源，产生污水的主要系统是水汽循环系统、循环冷却水系统、工业冷却水系统、冲灰水系统、煤系统等。2.1凝汽器的冷却排污水凝汽器有两种冷却方式，一种是直流冷却，另一种是循环冷却方式。直流冷却使用的水源一般是河流、湖泊或水库，新鲜的冷却水一•次性通过凝汽器后直接返回水源，其水质指标变化不大，只是水温有所上升，会引起水体的热污染。在火电发电厂，凝汽器冷却水循环系统通常被称为循环水系统，图2・1为循环冷却水系统的流程示意图。循环冷却水系统是火力发电厂水容量最人的系统，循环冷却方式补充的新鲜水量仅占循环水量的1%〜2%,大部分水经过冷却塔冷却后循环使用。因为冷却塔主要通过水的蒸发带走热量降温的，所以在循环过程中大量的水被蒸发掉，水质不断浓缩。为了维持水系统盐量的平衡，需要根据水质间断性排污，因此产生了排污水。同时，因为蒸发、泄露、风吹，系统的水量不断减少，为了维持水质和水量的平衡，需要补充一定量的新鲜水，为了防止水质浓缩后产生结垢、腐蚀等现彖，需要对循环水补充水进行处理，补充水的处理方式有过滤、软化和除盐等，也有些电厂对循环水进行旁流处理，就是从循环水泵出口引出一定比例的循环水，处理后再补回系统，处理的方式有旁流过滤、弱酸离子交换软化等。总之，在水的处理过程屮，都会产生工艺废水。工艺污水排污泄露图2-1循环冷却水系统流程示意图循环水系统产生的污水主要是冷却塔的排污水、循环水处理系统的工艺污 水。冷却塔排污水为间断性排放，瞬时流量很人。在干除灰火电发电厂，这是流量最大的一股污水。循环水处理系统产生的工艺污水也是间断性污水，其水质、水量与处理T艺有关，如循环冷却水采用加酸处理时，其排污水屮往往含有过高的盐类，特别是硫酸盐；如采用投加水质稳定剂、阻垢剂和防腐药剂处理，其排污水中则含有较高的磷系化合物及微生物。2.2冲灰、冲渣污水灰和渣是火力发电厂的主要固体废物。从化学组成的角度来讲，灰渣都是由煤中非可燃物组成。灰是随烟气带走的极小颗粒的燃烧残留物，渣是炉膛内煤中未燃烧的没有被烟气带走的残留物。尽管都是煤中的不可燃物，但由于燃烧过程中表面能的作用，灰、渣的化学组成并不完全相同。灰、渣的处理方式有灰渣分除和灰渣混除，在新建的火力发电厂，灰渣基本上都采用独立的处置系统，T作流程如图2-2o图2-2灰、渣系统的水循环示意图火力发电厂除灰有水力除灰和干法除灰两种。水力冲灰系统是火力发电厂最大的耗水系统。将电除尘器等设备的排灰用水冲到灰浆前池，然后用灰水泵送至灰浆浓缩池。在灰浆浓缩池屮，低浓度的灰水被浓缩，底部较高浓度的灰浆用柱塞泵输送到灰场，上部的水送冋冲灰水池循环使用。除渣方式也有两种：干除渣和水力除渣。干除渣就是把炉底落渣在冷渣器中通过空气冷却后运走，而水力除渣则需要用水冷却落渣。水力除渣系统大都采用渣水闭路循环系统，除渣水经过处理后循环使用。常见的水力除渣流程是：炉渣落入渣池，高温渣块遇到冷水立即炸裂成碎块，碎渣由捞渣机链条带动的刮板捞起，通过双向皮带机输送到渣仓中，在此沥干水分，然后用车运至渣场。灰渣系统产生的污水基本上全部循环使用，在除灰渣的过程屮，因蒸发、灰渣携带、泄露等会消耗一部分水，因此理论上灰渣系统不会产生过剩的污水。但是，如果灰水比例太人，则需要向冲灰系统中人量补水。如果灰场的清水不能回 收，就会使冲灰系统的水量过剩，产生外排污水。冲灰、渣的污水的水质特点是：(1)悬浮物含量高。灰水小悬浮物主要由细小灰粒及漂浮在灰场表面的空心微珠组成。(2)值超标。在湿式除尘水力除尘系统中，灰水一般呈弱酸性或弱碱性，出现这种情况主要是曲于烟气与水接触的过程中，二氧化硫、三氧化硫等进入灰水中所致。(3)由悬浮物浓度高引起的COD超标。(4)含有氟、币申以及重金属等金属有毒物质。灰水中的有毒物质主要是氟、碎以及重金属，它们主要来源于燃煤，个别情况受冲灰原水的影响。2.3脱硫废水随着火力发电厂装机容量的提高，大气污染及酸雨的危害越来越大，大气污染和酸雨主耍是由于电力工业、冶金、化工等行业的烟气排放所引起，具中火力发电厂排放的SO?量占废气总排放量一半以上，因此，火力发电厂烟气脱硫已经成为一项非常重要的工作。在众多的脱硫方法中，烟汽湿法脱硫和海水脱硫是最常见的方法，而且脱硫效果好，造价低，但脱硫过程中会产生一定量的废水。数量较人的有吸收剂制备和输送、储存设备的冲洗废水和石膏脱水设备的排水及石膏冲洗水。脱硫污水屮的杂质主要来自烟气、补充水和脱硫剂。脱硫污水的水质与脱硫的工艺、烟气成分、灰及吸收剂等多种因素有关，据统计，脱硫污水星酸性，pH在5.5~6.5范|韦I内，含氟浓度较高，每升污水屮大约含氟50〜100mg,钙离了浓度为2000〜16000mt?/L,还含有大量的重金属和悬浮物。脱硫废水为间断排放，所以水质和水量不稳定。据统计，燃煤电厂脱硫污水量为0.7〜2.3//(MW・d)。2.4锅炉补给水处理系统的污水锅炉补给水处理系统用于补充水汽循环过程中工质的损失。在补入系统前要除去水中所含的各类杂质，包括悬浮物、胶休、无机盐、有机物，使水质达到相当高的纯度。锅炉水处理系统一般包括预处理系统和离子交换除盐系统，近年来,反渗透预脱盐系统开始被广泛采用。预处理系统的主要设备是澄清池、过滤器、活性炭过滤器以及配套的加药设备，产生的污水主要是澄清器排泥水、滤池的反 混凝剂洗排水。除盐系统包括离子交换器、反渗透、电除盐等设备，产生的废水有再生酸碱废水、反渗透浓排水等。有些除盐系统还有活性炭过滤器，还会产生活性炭冲洗排水。图2-3为锅炉补给水处理系统污水产生的示意图。该系统产生的污水主要的超标组分是pH、悬浮物和总溶解同形物。酸、碱排泥污水反洗排水浓排水再牛污水图2-3锅炉补给水处理系统污水产生示意图2.5热力设备化学清洗和停炉保护排放的污水锅炉运行过程屮，即使有完善的补给水处理工艺和合理的锅内水工况，仍然不可避免地会有朵质随给水进入系统；同时热力设备在停运行阶段和运行中会遭受到腐蚀，这些腐蚀产物和杂质将会在受热面形成水垢，影响炉管的传热和水汽流动特性，加速介质浓缩腐蚀和炉管的损坏，恶化蒸汽品质，危害机组的正常运行。当炉管结垢量达到一定程度后，如不进行化学清洗将其除掉，就会使得传热效率急剧下降，从而导致炉管超温，进一步就会引发炉管变形、胀粗和金相组织变化引起锅炉爆管事故。因此，锅炉的化学清洗非常重要。锅炉化学清洗废液就是指新建锅炉启动清洗和运行锅炉定期清洗时排放的酸洗废液和钝化废液。化学清洗过程屮产生的废水，•其化学成分、浓度大小与所采用的药剂组成以及锅炉受热面上被清除脏物的化学成分和数量有关，主要有游离酸（如盐酸、2氟酸、EQL4和柠檬酸）、缓蚀剂、钝化剂（如磷酸三钠、联氨和亚硝酸钠等）、大量溶解物质（如陀、6、6和Mg等）、有机毒物以及重金属与清洗剂形成的各种复杂的络合物等，呈值低、COQ值高、重金属含量高等特征。停炉保护废液是锅炉停用期间，防止锅炉内部金属表面腐蚀而产生的废液，这部分污水的排放量与锅炉的水容积相当。停炉保护所采用的化学药剂大都是碱性物质，如NaOH、联氨、氨水等，所以排放的废水都呈碱性，并含有一定量的铁、铜等化合物杂质。 2.6煤系统、油系统污水喷淋、冲洗图2-4煤系统污水产生示意图煤系统产生的污水的地方主要有码头、铁路专用线、煤场、输煤栈桥、转运站、碎煤机房、水击式除尘器等。鉤天煤场在雨雪天气容易形成积水；煤场和输煤系统为了防止煤自然和降尘，经常需要喷淋；输煤栈桥、输煤皮带机地面的落尘需更经常冲洗，这一切场地都产生了含煤污水。从外观來看，含煤污水是火力发电厂最差的污水，外观呈黑色，含有人量的煤粉、油等杂质，煤系统产生废水过程的示意图如上图2-4。含硫量高的煤场排水呈酸性，pH为1〜3,溶解固形物和硫酸盐含量高，重金属浓度相当高；含硫量低的煤场排水呈屮性，pH为6〜8,全固形物含量较高，其中约85%是细煤末为主的悬浮物。火电厂含油污水主要来自于燃油储罐和油罐区冲洗水、雨水，包括卸油栈台、油罐车的排水、油泵房排水、输油管道吹扫排水、主厂房汽轮机和转动机械轴承的油系统排水，以及电气设备、辅助设备等排出的污水等。除了油系统产生含油污水外，火力发电厂的其他污水大多也含有汕污，主要是设备的润滑汕。火力发电厂在汕污水排放量大时，其水量每小时可达数十吨，据统计，污水中含汕量为600〜10000mg/Lo2.7生活污水生活污水是指厂区职工与居民在日常生活屮产生的污水，它包括厨房的洗涤、沐浴、衣物洗涤、卫生间的冲洗等污水。生活污水的水质成分主要取决于职工的生活状况、生活习惯和生活水平。生活污水往往含有人量的有机物，如蛋白质、油脂、碳水化合物、粪便、合成洗涤剂、微生物等。水质特点是COD值高、值和悬浮物含量高。火力发电厂生活污水量因电厂规模和员工人数而异。据相关统计，H前我国火力发电厂的生活污水量一般不超过 100〃/?。2.8其他污水具他污水包括锅炉的排污水、锅炉向火侧和空气预热器的冲洗废水、凝汽器和冷却塔的冲洗废水、化学监督取样水、实验室排水、消防排水等厂区污水。锅炉向火侧的冲洗废水含氧化铁较多，有的是以悬浮物颗粒存在，有的溶解于水中。如在冲洗过程中采用有机洗涤剂，则污水中的COD较高，超过排放标准。空气预热器的冲洗污水，其水质成分与燃料有关。当燃料中的含硫量较高时，冲洗污水的pH值可降至1・6以下。当燃料中的础含量增加时，有时可高达50mgIL以上。凝汽器在运行过程屮，可在铜管内形成垢或沉积物，因此在停机检修期间使用清洗剂，就会产生一主的污水，这部分污水的值高、悬浮物、重金属、C0D等指标往往不合格。第三章：中水回收处理工艺火力发电厂使用的中水处理工艺有很多种，包括混凝澄清、气浮、石灰石处理、过滤和反渗透技术等等。根据屮水的水质和回用要求，在屮水的预处理屮，一般需要去除以下的杂质：一，容易沉积在用水系统屮的杂质，包括悬浮物、胶体等；二，容易在用水系统结垢的物质，包括硬度离子、碱度等；三，对用水系统产生腐蚀的朵质，如氨氮、有机物和某些阴离子等。3.1混凝澄清工艺通过混凝澄清可以去除水中人部分的悬浮物和胶体。但二者的去除机理和难度是完全不同的。悬浮物在水中不稳定，在一定条件下容易发生沉淀或者上浮。理论上來讲，悬浮物可以直接与水发生分离；但是，在水处理设备有限的停留时间内，只有一部分悬浮物可以直接沉淀，大部分则需要通过混凝处理才能除去。胶体微粒因为具有动力稳定性和聚集稳定性，可以长期、稳定地存在于水屮而不会门行沉淀，因此必须通过良好的混凝澄清才能除去。要使胶体颗粒沉降，首先要消除胶体微粒稳定的因素，使其脱稳。令胶体脱稳的方法有投加电解质、投加高分子混凝剂、反电荷胶体等，在水处理屮最常用的是投加电解质和高分子混凝剂两种方法。混凝处理的机理是利用混凝剂在水中电离后产生于胶体颗粒电性相反的离子，通过电荷中和作用减弱胶体表面的双电层，降低：电位，消除静电排斥力，使胶体颗粒相互凝聚而稳定。按照混凝理论，一个完整的混凝澄清处理过程包括胶体脱稳凝聚成絮凝体、絮体长大、絮体沉降三个阶段。在此过程屮，电屮和、 吸附以及泥渣的吸附过滤作用是三种主要的作用方式。从工艺过程来看，混凝澄清处理是由混凝和澄清两个连续的水处理过程组成。在混凝阶段，水屮的胶体杂质脱稳、凝聚，形成絮凝体。在澄清阶段，絮凝体不断长大，并发生沉淀分离⑶。图3-1为混凝澄清过程的示意图。混凝剂助凝剂图3-1混凝澄清过程示意图在火力发电厂水处理和中水处理系统中，机械加速澄清器的应用比较广泛，该设备由第一反应室、第二反应室和分离室组成，见图3-2。工作特点是利用机械搅拌叶轮的提升作用来完成泥渣的回流和接触絮凝，工作过程是：原水由进水管进入环形三角配水槽内混合均匀，然后经槽底部的配水孔流入第一反应室，在此与分离室回流泥渣混合，混合后的水再经叶轮提升至第二反应室，继续反应以形成校大的絮粒。第二反应室设有导流板，以消除因叶轮提升作用而造成的水流旋转，使水流平稳地经倒流室流入分离室沉降分离。分离区的上部为清水区，清水向上流入集水槽和出水管。分离室的下部为悬浮泥渣层，少部分排入泥渣浓缩器，浓缩至一定浓度后排除池外。混凝剂一般加在进水管中，絮凝剂加在第一反应室中。 6—分离室;7—集水槽；8—泥渣浓缩室；9—加药管；10—搅扌半叶轮；11—导流板；12—伞形板3.2气浮处理工艺相对于澄清处理而言，溶气气浮（简称气浮）是一种崭新的净水工艺。气浮处理的工艺工程是：在气浮澄清池前加入混凝剂，在混凝剂的作用卜，水中的胶体和悬浮物形成细小的矶花颗粒。污水进入气浮池接触室后，向污水中通入空气,并以微小气泡的形式从水屮析出成为载体，使污水屮的乳化油、矶花颗粒等污染物质粘附在气泡上，随气泡一•起上浮到水面，形成泡沫、水、颗粒（油）三相混合体，通过收集泡沫或浮渣达到分离杂质、净化中水的H的，而清水则由气浮澄清池下部汇集进入出水池,在出水槽内设置水位调节管，调节气浮澄清池内水位,以方便刮渣。气浮澄清池顶部安装1台旋转式刮渣机，池底部设有接触室、分离室排污管，气浮澄清池示意图如图3-3。气浮法主要用来处理污水中靠自然沉降或上浮难以岀去的乳化油或相对密度近于1的微小悬浮颗粒。 3.3石灰处理技术石灰处理技术的忖的是将水屮的碳酸盐硬度除去，软化水质。石灰软化水处理技术具有处理成本低、可去除水中多种杂质的优点，在水处理领域内应用极为广泛。石灰处理技术采用的设备也是澄清器，但其反应原理与澄清混凝不同。澄清混凝利用胶体脱稳、絮凝沉淀的原理，而石灰处理则是利用化学沉淀的原理。其工作原理是向水中投加Ca(OH)2,Ca(OH)2与水中的Ca{HCO.和Mg(HCO.)2R应生成CaCO3>MgCO.或Mg(0H)2沉淀而从水中分离出去，从而达到软化水质的目的。加入水中的石灰与碳酸化合物是按照以下顺序进行反应的：CO?TCcKHCOsLTMg(HC0j2TNaHCO、TMgCC^g,各反应式如下：Ca(OH)2+CO2tCaCO.I+H20(3-1)Ca(OH)2+Ca(HCO3)2T2CaC0,J+2H2O(3-2)Ca(OH)2+Mg(HCO32CaCO.+MgCO.I+2H2O(3-3)Ca(0H)2+2NC1HCO3tCaCO31+Na2CO,I+2H2O(3-4)Ca{OH+MgCO,TCaCO.J+Mg(OH)2(3-5)污水中存在的悬浮物、胶体和有机物，有可能干扰碳酸钙的结晶，使残留的碳酸盐硬度增加，或者形成的碳酸钙晶粒不能长人，以过饱和的状态存在于水中，彩响软化的效果，因此，一般在投加石灰之前加入混凝剂，利用混凝处理去除这些杂质，以提高石灰处理的效率。3.4过滤水经过澄清处理后，悬浮固体通常为10〜20mg/L,这种水还不能直接送入后续的除盐系统，例如逆流再生离子交换器耍求悬浮固体不得超过2mglL,进一步降低水中悬浮固体的方法Z—就是过滤。在重力或压力茅作用下，水通过多孔材料层的孔道，而悬浮物被截留在介质上的过程，叫做过滤。过滤是一种重要的水处理操作，在各种水处理工艺中，过滤是最普遍的一种，可以与不同类型的处理工艺结合。按照截污的原理来分，过滤有深层过滤和表面过滤商类。深层过滤包扌舌粒状过滤和纤维过滤，表面过滤主耍有超滤、微滤等膜过滤工艺。滤料层是由大小不同的滤料颗粒组成，其间有很多孔隙，好像一个“筛子”，当污水通过时，比孔隙人的悬浮颗粒首先被截留在孔隙中，使滤料颗粒间的孔隙越来越小，以后进入的较小悬浮颗粒也相应被截留下来，使污水得到进化。微絮凝过滤的基本原理是在过滤器的进水屮加入混凝剂，在水进入滤层Z前和流过滤层的过程屮进行混凝反应，产生的细小絮凝体被截留在滤层屮。该工艺与混凝澄清的区别在于：混凝澄清是利用矶花的重力来沉降分离，矶花长的越大, 越密实也好；微絮凝过滤则是通过滤料的间隙捕捉矶花，所以不需耍矶花长的很大。微絮凝过滤的特点是水质比粗过滤好，而且省去了占地面积较大的混凝澄清设备，节省了投资。在反渗透预处理系统中，应用微絮凝过滤可以有效地降低污染指数，减轻膜的污染⑸。图3-4重力式无阀滤池示意图1—辅助虹吸管；2—虹吸上升管；3—进水槽；4—淸水箱；5—出水堰；6—挡板；7—滤池；8—集水区；9—滤板；10—连通渠；11一进水管在火力发电厂中，使用最多的是重力式无阀滤池，该设备示意图如上图3-4。水由进水管送入滤池，经过滤池自上而卜•的过滤，滤后的清水即从连通管注入清水箱内贮存。水箱充满后，水从出水槽溢流到清水池。滤池运行中，滤层不断截留悬浮物，造成滤层阻力的逐渐增加，促使虹吸上升管内的水位不断升高。当水位达到虹吸辅助管管口时•，水白该管屮落下，通过抽气管，借以带走虹吸下降管中的空气。当真空达到一定值时，便发生虹吸作用。这时，水箱屮的水自下而上通过滤层，对滤料进行反洗。此刻，滤池仍然在进水，反冲洗开始后，进水和冲洗水同时经虹吸上升管、下降管排至排水井排出。当冲洗水箱水面下降到虹吸破坏管管口时，空气进入虹吸管，破坏虹吸作用，滤池反洗结束，滤池进入下一周期的工作。无阀重力滤池的主更优点是节省了大量阀门，造价较低；冲洗可完全自动，也可进行强制冲洗，操作管理比较方便。缺点是池体土建结构较为复杂，滤池处于封闭结构屮，装卸较为困难。超滤是一种带有微孔的高分子滤膜来除去水中的小颗粒悬浮物、胶体、大分子有机物利细菌的一种膜分离过程。当水在一定压力的驱动下流过超滤膜表面时，水分子、无机盐及小分子有机物可以透过滤膜，而水中的悬浮物、胶体、微 生物等颗粒杂质则被超滤膜截留，从而将这些杂质从水中分离出來，达到净化水质的目的。3.5反渗透当纯水与含有盐分的水用半透膜隔开后，膜两侧的水分子都会穿过膜渗透到另一侧。但是，纯水侧向盐水侧的渗透量大，所以实际的效果是纯水侧的水分子不断的向盐水侧渗透，使盐水侧的水位逐渐升高，这个过程成为渗透。而反渗透就是渗透的逆过程。当在半透膜的盐水侧施加大于渗透压的压力后，原来的渗透平衡就会被打破，由盐水侧向纯水侧渗透的分子量增多，净渗透方向改变为盐水侧的水分子向纯水侧渗透，这个过程就是反渗透。在工业领域，半透膜是用高分子材料制成的，即反渗透膜。用于水处理的反渗透膜可以容许水分子透过膜。但水中所含的离子、有机物分子等不能透过，由此达到了纯化水质、脱盐的目的。颗粒杂质和胶体对膜的污染是反渗透设备使用中最人的问题，能够污染反渗透般的杂质有很多，常见的有黏土微粒、有机物、胶体、细菌、铁的腐蚀产物等，所以必须严控控制进水的杂质含量。3.6离子交换除盐技术水经过混凝和过滤等预处理后，水中的悬浮物和胶体已被除去，但水中还含有大量的溶解盐类物质，要出去这些盐类，必须经过进一步的脱盐处理。离子交换是一种借助于离子交换剂上的离子与污水中的离子进行交换反应而除去污水中有害离子的方法。离子交换技术有着离子的去除效率高、设备比较简单、操作简单的优点。离子交换主要用于废水首先通过阳离子交换器，由氢离子置换水中带正电荷的阳离子，然后，使阳离子交换器的出水通过阴离子交换器，利用氢氧根离子置换水屮的阴离子。这样，水溶液屮固体离子就全部被氢和氢氧根离子所置换，而氢离子和氢氧根离子反应生成水分子⑹。进入阳离子交换器后，主要发生如下交换反应：2RH+Cd(HCq)->R2Ca+2H.C0.(3-6)2RH+Mg(HCOJ?T+2洋0、(3-7)2RH+CaSO,tR2Ca+2H2SO,(3-8)2RH+MgSO4tR2Mg+2H2SO4(3-9)RH+NaHCO,fRNa+H2CO3(3-10)从阳离子交换器出来的水进入到除碳器中，水中的游离CQ基本上被出去，Av水中的CQ含量—•般可以降到5mg/L以下，经过阳离子交换器和除碳器的水进入到阴离子交换器中，主更发生的交换反应是：ROH+HCltRCl+H2O(3-11) 2ROH+H2SO4tR2SO4+HQ(3-12)ROH+H2CO3TRHCO,+H2O(3-13)ROH+HSiO3TRHSiO.+H2O(3-14)3.2厂区中水的集中处理在中水集中处理站要处理的污水种类较多，水中可能的污染物有悬浮物、油、联氨、清洗剂、有机物、废酸、碱、铁等，十分复杂。这些杂质的去除工艺不完全相同。人多数火力发电厂的中水集中处理站都建有一套混凝澄清处理系统，主要用于经常性污水的处理，也用来处理经过预处理后的非经常性污水。对于不同來源的非经常性污水，其水质和水量差异很大，需更先在废液池中进行预处理，除去特殊的污染组分后，再送入混凝澄清系统处理。3.2.1经常性污水的处理经常性污水主要通过混凝、澄清、过滤、屮和处理，处理的典型流程如图3-5。处理后，就可以和非经常性污水合并，进一步处理后的屮水回用到电厂的用水系统。处理系统产生的泥渣可以直接送入冲灰系统，也可以先经过泥渣浓缩池浓缩后再送入泥渣脱水系统处理。浓缩后的上清液返回澄清池。对丁•冲灰渣污水和含煤污水，通常不与其他污水混合，单独经过沉淀、混凝澄清、过滤处理后，补冋原系统循环使用。冲灰渣系统和煤系统对水的含盐量等都没有要求，可以接纳水质极差的污水，只要颗粒物质浓度满足要求，不堵塞设备就可以。混凝剂酸或碱助凝剂污泥处理装置或冲灰系统酸或碱图3-5经常性污水的处理流程在经常性污水中，脱硫污水的含盐量、悬浮物浓度是最高的，如果在设计条件下运行，其氯离子的浓度可高达20000,^/L,脱硫污水除了含盐量和悬浮物浓度很高以外，某些重金属离子的浓度也很髙，按照国家环保规定，不能与其他 污水混合处理，处理完成后再与其他处理后的水汇集⑺。脱硫污水处理工艺主耍由中和、化学沉淀、混凝澄清工序组成，脱硫污水首先进入中和槽，加入含固量为7%的Ca(OH)2乳液，将脱硫污水的pH值调至6〜7,同时部分重金属将生产氢氧化物沉淀，氟生产氟化钙沉淀。槽内安装搅拌器，加速中和反应。沉淀池底部部分污泥作为接触泥污冋流至中和槽，以捉供沉淀所需的晶核。污水在中和槽中停留的时间不少于1力。在絮凝槽中，分别加入Ca(OH)2、有机硫化物、FeClSOA等药剂，Ca{OH)2将河水的pH值进一步提咼到8~9；有机硫化物沉淀除去不能以氢氧化物沉淀的重金属；絮凝剂促使巫金属氢氧化物、悬浮物和胶体沉积。絮凝槽上部清水溢流进入重力沉降池，在屮心混合管内加入聚合电解质，强化颗粒的长大过程，促进细小的氮氧化物和硫化物的沉淀颗粒变成絮凝沉淀。槽底污泥一部分有污泥再循环泵送入屮和槽，其余由污泥泵送至污泥处理系统脱水。3.2.2非经常性污水的处理与经常性污水相比，非经常性污水的水质较差而且不稳定。通常悬浮物、COD和含铁量等指标都很高。由于污水的产生过程不同，各种排水的水质差界人。有些污水的悬浮物浓度很高，而有些则COQ很高。在这种情况下，需要针对不同来源的污水，采取不同的处理工艺。(1)停炉保护污水的处理联氨是一种还原性的物质，在火力发电厂是一种传统的锅炉给水除氧剂。联氨有毒，还是一种疑似的致癌物质。1985年美国职业安全健康管理局将其归为“危险药品”类，要求产品包装屮必须注明是可疑的致癌物，并禁止含有联氨的蒸汽与食品接触叫停炉保护污水含有大量的联氨，因此需要进行处理。联氨污水一般采取氧化处理，利用联氨能被氧化的性质将其转化为无害的氮气。氧化处理的化学反应式为：N2H,+INaClOT2NaCl+2H2O+N?T(3-15)从锅炉排出的停炉保护污水首先汇于机组的排水槽，然后再用污水泵送入污水处理站的非经常污水槽，在此进行氧化处理。图3-6为联氨污水的处理流程。酸或碱NaClO图3-6高联氨污水的处理流程联氨污水的处理过程是：先将污水的刃/值调整到7.5〜8.5的范|韦|内，然后 加入氧化剂，通常使用NaClO,并使其充分混合，维持一定的氧化剂浓度和反应时间，使联氨充分被氧化。氧化处理后，污水还要送往混凝澄清系统、中和系统，进一步除去水中的悬浮物，并进行中和，然后进入回用系统。(1)锅炉化学清洗污水的处理锅炉化学清洗一般包括碱洗、酸洗、漂洗、饨化等儿个丁艺环节，各环节都有不同类型的污水产生，因此，化学清洗污水的成分极其复杂。火力发电厂常用的化学清洗介质有盐酸、氢氟酸、柠檬酸、EDTA等，不同的清洗介质，产生的污水成分差异很大，需要采取不同的处理方法。但是无论使用哪种清洗介质，产生的污水都具有高悬浮、高COD.高含铁量、高色度的共同特征。从化学组成角度來讲，化学清洗污水含有的主要杂质是：1•钙、镁和钠的硫酸盐、氯化物；2.铁、铜和锌的盐类以及氟化物和联氨；3.有机物、馁盐、亚硝酸盐、硫化物等。为了有效地除去这些杂质，需要将氧化工艺和混凝澄清处理联合使用，通过氧化处理，通常采用NaClO、过硫酸钗，一方面分解了污水屮的有机物，降低了COD值；另一方面乂将污水屮大量的屁彳+氧化成屉3+,使之形成FUOH»然后再后续的混凝澄清阶段通过沉淀除去。以盐酸酸洗污水为例进行处理分析，盐酸酸洗污水采用氧化与石灰沉淀工艺联合处理。酸洗污水首先排入机组排水槽，再用污水泵送入非经常性污水池。图3-7为酸洗污水的处理流程，具体如下：30%Na0HCa(OH)2(NHJzSO图3-7盐酸酸洗污水的处理流程首先用压缩空气将污水混匀，再用30%〜40%的浓碱液将污水中和至pH=2左右，加入石灰粉，混合，使水的pH升至10〜12.因为酸洗污水的值很低,需要的石灰粉量投加量很人。用空气连续搅拌2〜3天，使水中的全部转化成屉弘转化成。再加入强氧化剂过硫酸鞍，用空气搅拌10〜12力，此过程可以将污水小的有机物和英他述原态无机离子进行氧化。经过上述处理后，水屮大量的Fe(OH).沉淀和其他悬浮物，送入混凝澄清系统进一•步处理。因为酸洗污水的总量很大，混凝澄清处理系统的处理流量相对较小，所以需要较长的处理时间。(2)空气预热器、省煤器等设备冲洗排水的处理在机组大修期间，有时需要对锅炉设备的烟气侧进行冲洗，以去除附着在炉 管外壁上的灰，需要冲洗的设备有空气预热器、省煤器、烟囱和送风机、引风机等。冲洗污水的水质特点是悬浮物和铁的浓度高，而值较低。这种污水的处理流程如图3-8：压缩空气石灰图3-8空预器等设备的烟气侧冲洗污水的处理流程首先在非经常性污水槽中通入压缩空气搅拌，防止悬浮物沉淀，然后再加入石灰，将水的刃/值调至10以上，此时水中的刃+很快会转化为屉并，并水解产生Fe(OHh沉淀，然后将水送入后级的混凝澄清过滤系统处理，去除悬浮物后再经过一系列处理工艺进行回用。第四章中水回用方案及回用实例4.1.1回用于冲灰水根据电厂生产和生活污水的特点，最好优先回用做冲灰水。它的优点为虫•回用于冲灰水的设备投资不大。b.利用灰渣对污水进行吸附过滤，即可除去水中的部分有机物，使排水达到环保排放要求，因此对污水的厂区治理比较容易完成。c.当电厂生产和生活污水用于冲灰后，减少了循环水的排污量。d.通过提高循环水浓缩倍率的节水工艺，比将污水达到循环水补充水的T艺更成熟，投资更少。在灰水闭路循环系统中，输灰管和冋水管都存在着严重的结垢问题，垢的匸要成分均为CaCO.o在输灰管中，主要是由于粉煤灰中游离的CdO不断溶出,使灰水中C/+和网值不断升高，-的增加使HCO）转化为CO'2o当C产和CO了浓度超过一定过饱和度时，CaCO3便结晶析出，沉积在管道内壁上形成灰垢。在灰场屮，由丁•CoO的继续溶出，空气屮的CO?被吸收以及表面蒸发作用，使灰场灰水'l'C«2+>CO了浓度不断增加，超过一立限度时，CaCO.便会结晶，一部分沉积在灰场，一部分沉积在冋水管。因此，污水处理后的中水冋用于冲灰水，最主要的是解决作为冲灰水后结垢的问题。根据垢的形成机理，只要有效的降低污水中C/+或COj的浓度，就能够将污水处理后的中水用丁冲灰水⑼。就水力冲灰而言，灰水中60的溶出是不可避免的，即灰浆中成垢阳离了+的增加是必然的，但采収合理的措施使冲灰水中的成垢阴离/HCO3和CO了含量降到一定数值是可能的，最常用的方法是进行预脱碳处理，就是通过添加某些药剂（如石灰乳）或用离子交换法、膜分离法等方法除去冲灰水中的碳酸盐，使灰管屮CaCO.的结垢倾向趋近零。根据冲灰水的用水水质要求，本着节约投资成本、实施容易的原则，在诸多 预脱碳处理方法中，选择石灰处理方案，处理系统主要构筑物有调节池、反应沉淀池、无阀滤池、清水池、石灰乳制备系统、反应澄清器及回水系统，并有相应的机电装置和人员配置，即可实现对集中处理后污水的预脱碳处理并冋用于冲灰系统。集中处理后的中水，用提升泵送入预脱碳反应器，与加入反应器的石灰浆反应并澄清，反应澄清器内添加高效混凝剂，经反应处理后的上层清水进入后续反应池和沉淀池做进一步澄清后，进入屮间水池和清水池，并在在清水池屮加入阻垢剂，可干扰破坏其结晶的正常生长，不再变成附壁的硬垢，常用的阻垢剂有：无机磷酸盐、有机麟、低分子量有机聚电解质和复合阻垢剂。然后由回收水泵通过回水管送回厂内冲灰水池用于冲灰。反应澄清器底部的排渣送到堆灰场中。污水处理后回用于冲灰水的流程如图3-9。阻垢剂图4-1回用于冲灰水的流程示意图利用发电厂厂区污水经预脱碳处理后的中水回用于冲灰水的方案，既能有效地减缓灰浆管的结垢速率，乂回收了水资源，减少了污水排放量，而且在工程实施上，也表现了投资省、实施方便的优点，有着巨大的经济效益潜力。4.1.2用于循环水补充水为节约用水和综合利用粉煤灰，一些电厂在采用干法除灰或粗细灰分离技术后，冲灰水量减少，因此可以将电厂生产和生活污水经过处理后用于循环水补充水。循环冷却水的压力、温度远低于锅炉炉水，水质也比锅炉补给水差，表现为腐蚀、结垢增强，而月•由于循环水温特别适宜微生物的繁殖，微生物引起的腐蚀和黏泥现彖尤为突出，因此，将电厂生产和生活污水处理后的屮水应用于循环水补充水时应重点分析其对循环水阻垢、防腐蚀、杀菌方面的影响何。a.电厂生产和生活污染水与原循环水补充水相比，其硬度含量升高，因此 结垢倾向加人，若将处理后的电厂污水用丁•循环水，应通过试验确泄其处理工艺和控制倍率。b.电厂生产和生活污水的含盐屋较原循环水补充水的高，水质成份复杂，腐蚀性增强，特别是污水中的有机生物对凝汽器管材、循环水管道和水泥构件都构成腐蚀威胁。c.电厂生产和生活污水中复杂的有机物和细菌将会给循环水系统的安全运行构成极大威胁，H前国内以城市屮水和严重污染的地表水做为循环冷却水的电厂中，其循环水值降低，凝汽器管材、循环水管道和水泥构件腐蚀严重。这除了与循环水补充水的处理工艺有关，还与英本身有机物含量高和成份复杂有直接关系。而有机物含量高将为细菌的生存提供养料，同时部分细菌还将直接和间接地腐蚀凝汽器管材、循环水管道和水泥构件。因此，加强杀菌技术的研究与控制将是电厂生产和生活污水应用丁•循环水的关键。混凝澄清、过滤水处理过程对于污水屮的悬浮物的去除是很有效的，但对有机物则只能除去其屮的一部分，对COD的去除率一般只有40%〜50%,但可以采用活性炭吸附工艺，可以进一步去除水中的有机物，断绝微生物的饵料，从根木上消除微生物的生长。在污水进行活性炭吸附Z前，需耍把水的刃/值降低到2〜3,然后再进行活性炭吸附往往可以捉高有机物的去除率，这是因为水中的有机酸在低PH值下电离的比例比较小，为活性炭提供了容易吸附的条件。为避免中水冋用后的结垢，需要有效去除中水的硬度，可以采用强酸氢离子交换，可以彻底地除去屮水屮的硬度，这样，循环冷却水的浓缩倍率也可以进一步提咼，节约电丿耗水。为有效的解决腐蚀问题，需要控制回用水的值，通过加酸或碱，将其控制在8〜9,并在冋用水中添加缓蚀剂。同时为了防止循环冷却水系统中微生物的生长，必须对回用水进行抑制生物的处理，口前控制微生物生长最有效和最常用的方法就是添加杀生剂。按照杀生剂的机理分，一•般可分为氧化型杀生剂和非氧化型杀生剂，常用的氧化型杀牛剂仃氯、次氯酸钙和次氯酸钠，臭氧作为杀生剂在国外已经开始应用。臭氧是一种环保的杀生剂，有着非常强的氧化性，它的反应式为O3TO2+Q］［⑴，因生成的初生态氧［O］具有极强的氧化性，它可以破坏细胞的蛋白质，降低还原酶的活性，从而杀死微生物。采用臭氧杀菌能力强，而且速度也快，不会增加水屮的无机盐的含量，反应后也不会产生污染，没有残余效应，但由于臭氧的性质不稳定，因此使用时需耍在现场制取，生成成本较高，污水回用于循环水补充水的流程如图3-10o加酸缓蚀剂杀生剂 图4-2中水回用于循环水补充水的流程示意图4.1.3回用于锅炉补给水为更好的凹收利用屮水，可将屮水进行一系列的处理，达到锅炉补给水的水质要求。达到合格的水质，可以使锅炉能够安全、经济、可靠而稳定的运行。锅炉补给水就是用来补充锅炉汽水损失的那部分水，和凝结水、生成返回水、各种热力设备的疏水组成锅炉给水。我国1999年颁布的《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准》IGBIT12145-1999）中明确规定了锅炉补给水的水质质量标准：1.要求澄清器出水水质应满足下一级处理对水质的要求，其出水浊度在正常情况下小于5FTU,短时间可小TWFTU。2.要求进入离了交换器的水，具浊度小T5FTU（固定床顺流再*）或小于2F7Y/（固定床对流再生）；残余氯含量小于0.Img/L:化学耗氧量小于0.2mg/Lo3•离子交换器出水水质标准，一般可按下表3-1控制肠。表4-1锅炉补给水质量标准种类磧度(pmol/L)二氧化硅（“g/乙）电导率(“S/cm)碱度(mmol/L)标准值期望值一级化学除盐系统出水<100<5.0——一级化学除除盐一混床系统出水«0<200<3.00.2—石灰、二级钠离子交换系统出水<5.0———0.8-1.2氢-钠离子交换系统出水<5.0———0.3〜0.5二级钠离子交换系统出水<5.0————经过集屮处理后的水，去除悬浮物、胶体还不很彻底，还需要进行二次混凝澄清。由集屮处理后的水，首先进入二次石灰澄清池，在澄清池屮添加石灰乳、絮凝剂、助凝剂，进一步软化和澄淸处理。澄淸水（SS510哗/厶，碳酸盐硬度小于或等于2mmoim加酸处理，降低777值，除去过饱和CaCQ,然后进入变孔隙滤池，进一步除去水中的悬浮物，过滤后SS<2mg/L,经过杀菌后流入清水池，由清水泵送入高效过滤器，去除直径人T*2O////7的颗粒。高效过滤器出水进入过滤水箱，经软化水泵送入钠离子交换器和软酸氢离子交换器，在石灰软化的基础上进一步除去硬度和碱度；弱酸氢离/交换器的出水经除碳器除去CO? 后送入保安过滤器除去微小颗粒杂质，最后进入两级反渗透系统，经处理后可作为锅炉补给水回用。具体流程图为下图3-1lo石灰乳、混悬剂、助凝剂酸杀菌剂III集屮处理后污水T调节池T提升泵T石灰澄清池T变孔隙滤池T清水池T清水泵T高效过滤器T过滤水箱T软化水泵T钠离子交换器T弱酸氢离子交换器T除碳器T中间水箱T脱气水泵T10/7H1保安过滤器T高压泵T两级反渗透系统进水图4-3回用于锅炉补给水的流程示意图4.2电厂厂区中水的回用过程实例4.1.1黄岛发电厂概述座落在青岛市经济技术开发区的黄岛发电厂，现有装机670MW,淡水的日耗量平均在8200f左右，其中生活用水2000余fo1996年全年黄岛电厂共用淡水4171366Z,超标用水587910/,合计支付水费781.509万元。为了充分利用有限的淡水资源，提高淡水的循环利用率以减轻工业用水和生活用水的紧张状况，降低生产成本,减少环境污染，该厂与国家电力公司南京电力环境保护科学研究所、南京新华科电力器材开发有限公司共同合作，建设了一个污水处理站项采用生物接触氧化法进行污水的综合治理。4.2电厂厂区中水回用实例4.2.1黄岛发电厂概述座落在青岛市经济技术开发区的黄岛发电厂，现有装机670MW,淡水的H耗量平均在8200f左右，其屮生活用水2000余八1996年全年黄岛电厂共用淡水4171366/,超标用水587910Z,合计支付水费781.509万元。为了充分利用有限的淡水资源，提高淡水的循环利用率以减轻工业用水和生活用水的紧张状况，降低生产成本,减少环境污染，该厂与国家电力公司南京电力环境保护科学研究所、南京新华科电力器材开发有限公司共同合作，建设了一个污水处理站项目，采用生物接触氧化法进行污水的综合治理。4.2.2生物接触氧化法生物接触氧化法是在接触滤池和生物滤池的基础上发展起来的。它始于I•九世纪末，1891年和1901年由韦林(Waring)和迪特(Die")等作过试验研究。1912年，Closs在徳国取得了专利登记。20世纪70年代初期，随着新型有机合成材料的研发，聚瞅胺、聚乙烯和聚苯乙烯等材料被广泛用于制造填料，加上环境保护 对水质要求的进一步提高，促成了接触氧化法的新发展3。生物接触氧化法(BiologicalContactDxidationProcess,BOC)是一种浸没型生物膜法，污水与填料上的生物膜相接触，在生物膜上的微生物作用下，污水得以净化。生物接触氧化处理技术的实质是池内充填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。在填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在生物膜上微生物的新陈代谢功能的作用下，去除污水中有机污染物，污水得到净化，因此，生物接触氧化处理技术，乂称为“淹没式生物滤池”冋。生物接触氧化处理技术的另一项技术实质是采用与曝气池相同的曝气方法，向微生物提供其所需要的氧，并起到搅拌与混合作用，这样，这种技术又相当于在曝气池内填充供微生物栖息的填料，因此，又称为“接触曝气法”。生物接触氧化处理装置运行时填料全部浸没在污水中，利用曝气装置向水体充氧。生物膜绝大部分附着在固体填料上，少量悬浮于水屮。由于吸附作用，生物膜表而上附着一层滞流薄水层，空气屮氧通过滞流层进入生物膜，在有氧条件下，污水层内有机物不断被膜屮微生物吸附、氧化分解。滞流水层内有机物浓度远低于流动层，在传质推动力作用下，流动层内有机物不断向滞流水层转移，使流动水层在整体流动中逐步得到净化，达到污水处理忖的。在此期间，生物膜的增长、新陈代谢过程与溶解氧数量关系密切，牛物膜厚度随着微牛物浓度增加而不断加厚，当滞流层中溶解氧被膜表层微生物耗尽时，膜内层就会滋生出人量厌氧微生物，造成内层微生物群不断死亡、解体，降低了生物膜与填料表面的粘附力，同时厌氧微生物发酵产生的H?S、NH3气体，也会影响生物膜在填料表面的附着，使过厚的生物膜在本身重力及污水流动力作用下脱落。接触氧化T艺是一种高效能的生物处理技术，常用丁•处理既含有溶解性有机物乂含有粒状有机物的污水。它将生物滤池和活性污泥法有机结合在一起，同时兼有两者的优点，从水中微生物的附着场所及生存方式来看，类似于生物滤池，从反应器流体力学特性及曝气方式来看，它乂与活性污泥法相似。有关的实验研究及实际工程表明，在和同条件下，接触氧化法的容积负荷是普通活性污泥法的3〜5倍，COD去除率是传统生物法的2〜3倍。生物接触氧化法具有的特点是：a.生物接触氧化法目前所使用的多是蜂窝式或列管式填料，上下贯通，污水在管内流动，水力条件好，能很好的向管壁上固着的生物膜提供营养和氧，因此，生物膜上的生物种类很丰富，除细菌外，球衣类的丝状菌、多种种属的原生动物，能够形成稳定的生物系。b・填料表而全为生物膜所布满，形成了生物膜的主体结构，有利于维护生物膜的净化功能；还能够提供充氧能力和氧的利用率；有利于保持高度的生物量，生物膜的立体结构形成了一个密集的生物网，污水从中通过，能够提高净化效果。c ・生物接触氧化法对冲击负荷有较强的适应能力，泥污生成量少，不产生泥污膨胀的危害，能够保证出水水质，勿需泥污回流，易于维护管理，不散发臭气。d・生物接触氧化法具有多种净化功能，它不仅能够有效去除有机污染物，而且能够用于脱氮和脱磷。生物接触氧化处理技术的主要缺点是：如果设计和运行不当，填料可能堵塞，严重时影响处理水质。此外，布水、曝气如果不均匀，可能在局部部位出现死角。生物接触氧化处理工艺由接触氧化池、生物填料、布水系统和曝气系统四部分组成。生物接触氧化法的中心处理构筑物是接触氧化池，池内装入了蜂窝状填料、纤维软性填料、半软性填料、纤维塑性复合填料等。生物接触氧化法处理装置的形式很多。从水流状态分为分流式和直流式两种。所谓分流式即污水充氧和同生物膜接触是在不同的格内进行的，污水充氧后在池内进行循环，如图3-12o其主要特征是污水在单独的格内充氧，在这里进行激烈的曝气和氧的转移，而在填充填料的格内，污水缓慢地流经填料与生物膜接触，在这种安静的条件卜・，有療污人空气利于生物的生长繁殖，污水反复地经过充氧、接触两个过程进行循环，因此水屮的氧是充足的，但缺点是填料间的水流缓慢，水力冲刷力小，生物膜只能自行脱落，更新速度慢，而且容易堵塞。图4-4分流式生物接触氧化池图4-5直流式接触氧化池直流式接触氧化池即直接在填料底部进行鼓风充氧，如图3-13o这种构造形式的生物接触氧化装置的主要特点是在填料下直接曝气，生物膜直接受到上升气流的强烈搅动，加速了生物膜的更新，使其经常保持较髙的活性，而且能克服堵塞的想彖，在国内较为普遍使用。生物接触氧化处理技术的核心部分为生物填料，它是生物膜的载体，污水净化过程就是附着于填料之上以及悬浮于填料之间的微生物的新陈代谢过程。填料的特性对生物膜的性状、氧的利用率和水力分布条件等起重耍作用，是直接影响生物接触氧化T 艺处理效果的关键因素。同时，它的费用在接触氧化系统的建设费用屮占的比重较大，所以选定适宜的填料是具有经济和技术意义的。影响生物填料的性能主耍有生物膜表面粗糙度、膜表面的带电性质以及亲疏水性。生物膜的形成和生长过程表明，载体材料的表面越粗糙，则越有利于微生物在其表面的附着固定，粗糙度大，挂膜快；粗糙度小，挂膜慢。材料表面粗糙度通过以下途径直接影响生物膜形成、发展及稳定过程，主要表现为与光滑表面的载体材料相比，表面粗糙的载体材料可提供更多的有效接触面积和微生物生长的附着表面积，填料的附着表面积越大，可提供较大的生物栖息空间，使得大量的微生物得以附着生长，且粗糙的表面，如空洞、缝隙等对已吸附的微生物具有保护伞的作用，使它们免受水力扰动、剪切和冲刷的影响，减缓微生物失落速度，有利于传质效率的提高。根据物理化学中体系自由能最小原则，亲水性微生物易于在亲水性载体表面附着、固定，而疏水性载体有利于疏水性微生物在其表面的固定。微生物在一定的条件下，一般带有负电荷。不同填料载体表面所带电性和电荷数并不相同，表面带有正电性有利于生物膜的形成，且载体表面的正电荷越高，细菌越易附着于填料上，生物膜生长就愈快。近20余年来，接触氧化技术在国内外都得到了广泛而深入的应用，工艺技术的逐渐变的成熟，应用领域也更加广泛，用于处理生活污水、工业污水如电力、石油化工、印染、食品加工、制药等行业排放的污水，甚至可以处理像苯酚、内酮等一些难降解的有毒污水。4.2.3污水回收利用方案根据水平衡测试结果，黄岛发电厂厂区污水冋收利用工程主要收集燃料冲洗水、锅炉、汽机车间地面冲洗水和工业废水及厂区综合楼、办公楼、浴室等厂区污水，以及单身楼、生活小区生活污水等构成的混合污水。污水总量每天约4000/,污水处理的设计规模为4500r/6/o來口厂区排水沟的混合污水，经集水池出污水泵送入污水处理站。进入处理站的污水经格栅池送入初沉池，除去砂粒和煤灰等固形物后流入调节池，并在调节池内进行预曝气；用泵送入生物接触氧化池，以去除污水屮的有机物。从接触氧化池流出的泥水混合液先经二沉池去除颗粒较大的污泥（如脱落的生物膜等），再进入气浮池，通过投加絮凝剂，进而去除较细的悬浮颗粒，最后送纤维球过滤器进行精过滤；过滤后的水进入消毒池，加次氯酸钠溶液进行消毒处理，最后流入清水池，由供水系统送至厂区各用户，该电厂厂区污水的1111收利用处理流程如图。 ????????图4-6黄岛发电厂厂区污水回用处理示意图来自初沉池，二沉池的污泥及气浮池的浮渣送入污泥均质池，由污泥泵送入带式圧滤机进行过滤，过滤后的泥饼送煤场或送城市垃圾填埋场，过滤液及虑布冲洗水返冋格栅池前，重新汇入污水处理系统。该电厂厂区污水处理后主要用于冲灰水、锅炉炉底水封、燃料冲水、脱硫用水、干除灰等部分设施的冷却，以及厂区绿化带的浇灌。黄岛电厂厂区污水回用工程的主要技术特点是采用兼有生物滤池法和活性污泥法特点的生物接触氧化法作为主体处理工艺；在采用沉淀池和气浮池为纤维球过滤器过滤的预处理设备，其出水水质更易保证，并且可减少纤球过滤器的反冲洗次数，节约了运行费用；采用了兼有过滤和吸附作用的纤维球过滤器，可进一步降低出水的污染物指标，进一步提高出水水质；脱水处理后的污泥含水率为70%〜80%,易于下一步处理。污水处理工程自1999年5月8H开始试运行，6月23H正式投入运行以来，出水水质达到设计的出水水质要求，符合回用水水质标准，污水处理效果如表3-2,回用系统运行情况良好，实现了污水回收利用的日标。表4-2污水处理效果表原设计水质处理后冋用水质pH6.8〜&57.39COD<60mg/L14.9wg/LBOD<30加g/LQAmg/Lss<10/?2g/L6mg/L4.2.4污水处理工程成本及效益分析根据污水现有状况，2001年平均实际日处理量为1360吨，污水处理生产成木为0.461元/吨，日前水费的价格为：日用水5000吨以下，收取水费1.68/元吨；5000吨以上,每超500过吨依次收取4.308元/吨、7.008元/吨、12.408元/吨,水源地自供部分收取资源费0.20元/吨。 2001年全厂平均日用淡水6269吨，按污水设备投运前水费为：5000xl.68+(6269一5000)x0.2=8653.8元/天依据目前情况.污水处理工程投运后每日实际支付水费：3640xl.684-1157x0.2=6539.2元天另外支付运行成本：0.461x1360=627元/天污水凹用T程投运后总费用为:6539.2+627=7166.2元天所以每日可节约费用1487.6元，按侮月30天计算，每月可节约水费4.46万余元，如果今后设备扩容或城市污水引水工程扩建，污水处理工程达到额定出力，按一年计，则每年可节约水费163.44万元。据此，该污水冋收利用工程投资预算为720万元，则项H投资冋收周期为4.4年。 作为用水大户的火力发电厂，从经济运行和环境保护岀发，节省用水，积极开展屮水资源的凹收利用，同时减少废水排放对环境的污染，已是火电厂建设的当务Z急和今后的战略方针。本文所列举的小水处理工艺，能够很好的除去污水屮的污染物。先将污水集屮进行处理，然后根据具体回用系统的水质要求，进行深度处理，使处理后的水质达到冋用标准。对于水力冲灰的电厂来说，厂区污水首先选择的冋用方案是通过混凝澄清、沉淀、过滤和脱碳后冋用于冲灰水，因为冲灰水的水质要求低，投资少，处理成本低，更有利于方案的实施。目前一些电厂为节约水资源，采用干法除灰，冲灰水量人人减少，需要考虑将处理的中水回用于其他系统。锅炉补给水的水质要求要比循环水补充水耍求高，所以其次考虑回用于循环水补充水，凹用于循环水补充水主要解决的是阻垢、防腐蚀和杀菌问题，锅炉补给水需要做进一步的除盐处理。本文中所列的这些中水冋收利用方案,存在一定的局限性，因为火电厂厂区污水水量大，水质变化浮动大，本文所列的中水冋收利用方案，并不是适用于所有电厂的中水冋收利用，所以火力发电厂在进行厂区中水冋收利用时，应根据口己厂厂中污水的具体水质情况，通过综合论证，考虑水质要求和经济运行因素，选择合理的中水处理工艺，确定符合口己厂的屮水回收利用方案。在黄岛发电厂的屮水回收利用方案屮，主要采用生物接触氧化法对污水进行处理，实现了节约成本、保护环境的忖标，才采用了回用方案后，每年可节约水费4.46万元，项忖的投资回收期为4.4年，从技术经济角度来评价该项工程项忖，其经济效益是十分显著的。总之，随着水资源的目益紧缺，火电厂厂区污水经各种处理后回用到各用水系统已经是迫在眉睫的事情，火力发电厂作为用水大户，更应该口觉实施中水处理冋用的问题，这就需要各层次的工程技术人员在设计施工运行中，充分考虑实施各种废水的处理回用，提高水的复用率，以缓解H益紧张的淡水资源，减少耗水量，降低运行成木，实现经济、资源、环境的可持续发展。球过滤器进行精过滤；过滤后的水进入消毒池，加次氯酸钠溶液进行消毒处理，最后流入清水池，由供水系统送至厂区各用户，该电厂厂区污水的回收利用处理流程如图。 图3-7黄岛发电厂厂区污水回用处理示意图来自初沉池，二沉池的污泥及气浮池的浮渣送入污泥均质池，由污泥泵送入