高效微孔膜陶瓷过滤技术在电厂含煤废水处理中的应用

2019-06-14王仁雷衡世权李海洋喻江

综合智慧能源 2019年5期

关键词：清水池沉淀池煤泥

王仁雷，衡世权，李海洋，喻江

(华电电力科学研究院有限公司，杭州 310030)

1 工程概况

西南地区某火力发电厂装设2台国产600 MW超临界燃煤机组，于2016年12月投运，配置的含煤废水处理采用高效微孔陶瓷过滤填料及无机陶瓷净化系统[1-2]。

2 设计水量水质

本工程设计处理水量为2×20 m3/h，出水水质满足GB/T 50335—2002《污水再生利用工程设计规范》中相关标准[3-4]。设计进、出水水质见表1 。

表1 含煤废水装置进、出水水质Tab.1 Inlet and outlet water quality of coal-containing wastewater equipment

3 工艺流程

从厂区来的各路含煤废水进入煤水沉淀池，经初步预沉，实现水和煤泥浆的初步分离后自流进入高效过滤池，过滤池中布置了高效微孔陶瓷过滤填料，经过滤后的清水由清水池的煤水提升泵加压送至无机陶瓷过滤器，过滤去除污水中的残余颗粒物。通过在线浊度仪可以实时监测出水水质，达标后的出水贮存在复用水池中，回用于输煤系统的冲洗水等。煤水沉淀池中的底部煤泥可定期通过煤泥提升泵送至煤场。在过滤池进口设有反洗排泥潜污泵，用于提升滤墙反洗时产生的煤泥或煤渣。含煤废水处理工艺流程如下：含煤废水管路→阀门井→煤水沉淀池→高效微孔陶瓷过滤池→清水池→煤水提升泵→无机陶瓷过滤器→复用水池。

4 主要处理装置参数

4.1 煤水沉淀过滤池及清水池

本工程设有2座长30.00 m，宽5.14 m，深5.40 m的煤水沉淀过滤池，前段为自然沉淀池，中间段设过滤池，后段为清水池。每座清水池后部设有2台煤水提升泵，为自吸泵，额定流量20 m3/h，扬程20 m。过滤池内设2台反洗排泥泵，额定流量30 m3/h，扬程15 m，采用潜水泵，用于滤墙反洗时提升煤泥。沉淀池区域设2台煤泥提升泵，额定流量18 m3/h，扬程15 m，采用潜水泵，用于提升沉淀池中的煤泥。另设有2台衍车式刮泥机，行车速度1.3 m/min，单台驱动电机功率0.75 kW。

过滤池采用微孔陶瓷过滤填料，设计使用寿命30年。填料安装粘结采用CA50-G6耐酸胶泥，安装后与墙体热胀冷缩率一致，酸碱浸泡不会发生腐蚀。高效微孔膜陶瓷过滤填料具体技术参数见表2。

表2 高效微孔陶瓷过滤装置技术参数Tab.2 Technical parameters of MF high efficiency microporous membrane ceramic filter

4.2 无机陶瓷过滤器

本工程设有2台无机陶瓷过滤器，单台出力20 m3/h，设备直径2 000 mm，高度2 755 mm。过滤器为钢制焊接的立式柱形容器，本体材质为碳钢(Q235-B)，设备内设有用于支撑滤元(无机陶瓷过滤管)的多孔板，多孔板材质为碳钢(Q235-B)。滤元与过滤器筒体平行布置，耐酸、碱及高温，规格为ø60 mm×500 mm×15 mm，单台过滤器的滤元数量为320支。无机陶瓷过滤器技术参数见表3。

5 技术要点分析

5.1 高效微孔膜陶瓷过滤工艺

高效微孔陶瓷是国内近年来出现的一种新型过滤介质，它的A面为过滤工作面，B面为过流支撑面，A面由微硅粉，Al2O3加成孔剂、润滑剂、活性剂配制，B面由氧化硅为主要骨料，加成孔剂、黏结剂配制，分两层结合制作，经高温烧制成A面为10～15 μm微膜状孔径结构，B面为50～100 μm微孔状结构。该种非对称性网络状结构的微孔膜状过滤介质由许多大小不同、分布均匀、相互连通、桥拱状开口气孔组成。当废水通过这些开口气孔时，悬浮物质、胶体状物质被自然截留吸附在介质的外表面，达到机械筛分过滤目的。该种结构的过滤器A面为截污工作面，工作时可截留10～20 μm的微小颗粒物且不易渗透到过滤器内部形成堵塞。B面为支撑过流层，工作时通量大、阻力小、不易堵塞、反冲洗效果好。该工艺的主要特性有：(1)化学性能稳定，耐腐蚀，抗热震性良好，机械强度高，使用寿命长；(2)过滤效果好，无二次污染，出水水质SS能长期稳定在30～50 mg/L以下；(3)不易堵塞，运行周期长，反洗效果好，每2～3年反冲1次；(4)采用该工艺设备不需要加任何药剂，运行维护费用低。某国家权威测试机构对该高效微孔膜陶瓷的检验结果见表4。

表3 无机陶瓷过滤器技术参数Tab.3 Inorganic membrane filter technical parameters

5.2 无机陶瓷过滤器

该无机陶瓷过滤器为圆柱体容器，罐内分为3个室，上层为缓冲室，中层由上而下为花板和陶瓷过滤管，按一定的位置密封安装，组成过滤室，下层为沉渣室设有排污口。煤水提升泵提升的废水经微孔陶瓷过滤管渗透到过滤室由出水口排出，同时将杂质截留下来并沉积在沉渣室，积聚一定量时由排污口排出。随着设备过滤时间的延长，部分机械杂质会附着在陶瓷过滤管表面，导致压差增大流量降低。当压力差≥0.02 MPa时，启动反冲洗装置，反冲洗水泵将净水经反冲洗通道进入陶瓷过滤器，由于压力作用，净水由微孔陶瓷过滤管渗透到内壁，附着在陶瓷过滤管表面上的机械杂质随着反洗水脱落到沉渣室，由排污通道排出。该无机陶瓷过滤器的主要特点有：(1)过滤时由于陶瓷过滤元件孔径比较小(一般在5～10 μm)，过滤精度较高，大量大于10 μm的悬浮物颗粒被拦截，而比较重的悬浮物颗粒通过管件直通道，利用其自身重量自然沉降，从而使出水质量浓度(SS)小于10 mg/L；(2)陶瓷过滤元件强度好，不易碎，一般不需更换(5年以上)，其操作简单，基本无运行费用；(3)过滤器每2～3天反冲洗1次，每次反冲洗仅需5 min，可实现自动控制，操作简单。