浸没式超滤反渗透污水处理工艺设计

吴 溪

（中国华电工程（集团）有限公司，北京 100070）

随着国民经济的快速发展，工业用水量大幅增加，水资源紧缺、废水排放等环境问题日益突出，火力发电厂作为用水大户进行废水回收利用，对于电厂的可持续发展及节约水资源保护环境具有一定的现实意义。某火力发电厂原装机容量3×200 MW，新建1×200 MW设计污水处理回用系统采用浸没式超滤与反渗透组合深度处理工艺，系统采暖季产水140m3／h，非采暖季350m3／h，回用于锅炉补给及软化处理前端，减少了离子交换过程的废水排放量及酸碱用量，达到了节约用水和保护环境的目的。

1 废水种类、来源、排放量及主要污染物

某火力发电厂原有装机容量3×200 MW ，新建1×200MW，废水主要包括工业冷却水排水、化学水处理系统酸碱再生污水、过滤器反洗污水、锅炉清洗污水、输煤冲洗和除尘污水、含油污水、冷却塔排污污水等。酸碱污水来自化水车间的树脂再生过程，其中既含有酸又含有碱，通常pH值超标。生活污水主要来自生活及办公区，其污染物主要为有机物（COD、BOD），煤厂及输煤系统冲洗水的污染物主要为煤泥。原有机组及新建机组的废水排放量及主要污染物见表1、表2。

2 设计水质

表1 原有机组废水排放量及主要污染物

表2 新建机组废水排放量及主要污染物

电厂原3×200MW机组以水库水作为供水水源；新建1×300 MW机组的锅炉补给水系统采用水库水作为供水水源，循环水补充水和其他工业用水采用城市中水作为水源，由东城区污水处理厂供水。污水组成为循环水排污水约占67%；主厂房杂用水、地面冲洗水，机、炉管道定、连排水，过滤器反洗、车间冲洗杂用及消防污水约占32%。原有综合废水水质和新建机组循环排污水水质及设计废水回用系统产水指标见表3。

表3 现有废水、新建机组循环排污水水质及系统产水指标

污水总体特征是悬浮物多，离子含量高，有机物污染浓度较低。悬浮物主要来自于煤场冲洗溢流水，有机污染物主要来自于生活污水。循环排污水水质较好，但含盐量高。若将大部分水质较好的废水与水质较差的污水混合后，将会导致综合污水水质下降，处理难度提高，增加污水处理回用成本。将水质较好的排污水集中单独处理；将水质较差，按性质分类再单独处理，这样既能满足将厂区排污水处理后回用 同时也能达到清污分流，降低处理难度，节省投资的目的［1］。循环水排污水，锅炉房定、连排污水及过滤器反洗水等较清洁污水直接进入污水回用处理系统，生活污水、脱硫废水、煤场废水、中和废水清污分流后汇至污水处理站处理后进入回用处理系统。进入污水处理站的水量采暖期约为208m3／h，非采暖期约为523m3／h。考虑水量变化情况，污水处理站的设计处理能力为225～550m3／h。

3 污水回用处理系统工艺选择

污水回用处理系统的产水主要用于原有机组循环水补充水、热网补充水，部分用于锅炉补给水系统水源，所以设计出水水质必须优于GB 50050—2007《工业循环冷却水处理设计规范》中的再生水水质指标［2］。根据电厂采暖季和非采暖季水量波动大、温度变化大，生化处理运行管理难度高，处理效果不明显的现状，污水回用预处理系统采用分质处理，以物化工艺为主，去除胶体、悬浮物，保证膜系统运行稳定的工艺设计。

3.1 方案1

工艺过程：生产污水通过清污分流后先汇入污水泵房，通过水泵提升经粗格栅过滤过滤掉大块悬浮物，进入污水调节池调节后进入一体化净水器，将混凝剂由管式混合器与来水混合，使混合物发生反应形成矾花，反应一段时间后，在反应室的出口处将水和泥渣进行分离，小颗粒的泥渣上升时被截留在斜板装置上，分离后的水经过无烟煤和石英砂过滤层过滤后汇入清水池，由提升泵打入浸没式超滤系统，经过外压式超滤膜组件过滤。膜组件的过滤精度可达0.1μm，能够去除水中绝大部分悬浮物、胶体和大分子有机物，确保产水满足反渗透系统的入水条件。一体化净水器反洗排水和浸没式超滤的反洗水收集至反洗水池，经过沉淀后上层清液回到污水调节池，底部浓缩的混合液排入输煤循环水处理系统，作为冲洗的补充水。

3.2 方案2

工艺过程：生产污水在进入污水调节池后提升至机械加速澄清池，利用回流泥渣与原水中的杂质颗粒相互接触、吸附，同时投加混凝剂，增加污水中悬浮颗粒和胶体的絮凝效果。然后进入清水池，通过提升并经药剂杀菌后至多介质过滤器。多介质过滤器可吸附和拦截污水中的悬浮物颗粒、胶体、菌藻、油类等杂质。多介质过滤器的产水进入自动清洗过滤器进行保护性粗滤，以防止大颗粒划伤或阻塞超滤膜；然后进入超滤膜装置，阻截水中存在的微量大分子有机物、胶体、蛋白质、细菌等杂质，确保产水满足反渗透系统的入水条件。多介质滤器反冲洗水和超滤反冲洗水回至系统前段，再次循环处理，机械加速澄清池排泥打到煤场沉淀池，随煤场废水一同处理。

3.3 方案比较

为实现废水循环使用、循序使用，提高复用率及经济性，对2个预处理方案从主要工艺、超滤单元出水水质、能耗等进行比较，结果见表4。

从表4可以看出，方案1与方案2相比节省了占地240m2，工艺单元少，减少了工程量，缩短了施工周期，运行维护费用低，便于运行管理，减少了运行值班人员。故污水处理站的预处理工艺建议采用方案1，即一体化净水器＋浸没式超滤＋反渗透工艺。其系统设置为一体化净水器系统分为4组，每组处理量150m3／h；浸没超滤系统分为4组，每组出力为140m3／h，回收率为90%（20℃）；反渗透系统分为4组，每组出力为95m3／h，回收率75%。

4 结束语

本工程的污水处理回用工艺采用物化处理＋膜分离技术，即一体化净水器→浸没式超滤→反渗透。系统产水用于锅炉补给和软化水处理系统前端，减少了离子交换酸、碱再生废水量和化学药剂使用量，同时也减少了循环水排污量。系统内反渗透浓水用于脱硫系统补水，反洗水、排泥等排入煤场。通过废水分质合理利用，对于实现电厂污水零排放保护环境具有一定的现实意义。

表4 方案比较

［1］杨宝红，王德良，王正江.火力发电厂废水处理与回用［M］.北京：化学工业出版社，2006.

［2］宋丽莎，曹长武，王建军.火力发电厂用水技术［M］.北京：中国电力出版社，2007.