中水处理系统运行存在问题及改进建议

张海燕，李乐丰，庞友燕

（1.华电国际技术服务分公司，山东 济南 250014；2.国网山东省电力公司电力科学研究院，山东 济南 250003；3.华电邹县发电有限公司，山东 济宁 252216）

0 引言

随着国家对环境保护工作的重视，火电厂用水管理越来越严格。自2006年以来新建的机组，几乎全部采用城市中水作为机组水源，处理后的城市中水，不仅作为循环水补充水，有的电厂还用来作为机组的水汽用水。城市中水处理系统处理水量大、加药量多，优化中水处理系统运行，不仅可有效提高中水系统的经济性、减少维护量，而且可有效提高全厂水资源的利用率，提高后续设备的运行效果。

城市中水来水比较复杂，经过城市污水处理系统处理，去除了部分悬浮物、胶体、有机物、氮磷等污染物，但仍有较多的胶体、有机物等污染物存在，且硬度也比较高。目前，火电厂城市中水主要采用的处理工艺为石灰混凝处理，去除城市中水中的悬浮物、胶体、有机物及暂时硬度，然后经过过滤、杀菌处理工艺，作为全厂的循环水补充水及其他用途的水。

尽管城市中水处理系统比较简单，但在实际运行中，普遍存在加药成本控制不佳、缺陷多、出水水质差，甚至影响后续的反渗透系统运行等问题。

1 中水处理系统组成

现有的中水处理系统主要处理工艺包括石灰混凝、澄清、过滤及消毒，主要工艺流程见图1，主要处理设备为机械加速澄清池（以下简称“澄清池”）、过滤池（器）、加药装置和杀菌装置等。

澄清池是中水处理的核心设施，澄清池分为加药区、反应区和沉淀区3 个部分，将混合、絮凝反应及沉淀工艺结合在一起。中水从澄清池加药区底部进入，水中依次加入消石灰、絮凝剂和助凝剂3 种处理药剂，通过中和、水解、络合等反应，使水中的悬浮物、胶体等污染物生成絮凝体，中水从澄清池加药区顶部溢流进入澄清池的反应区，通过水流作用，絮凝体不断增大，形成可沉降的泥渣，中水从澄清池反应区流入澄清池沉淀区，在沉淀区污泥沉降，处理后的水质溢流进入快速滤池。采用石灰混凝处理主要目的是降低水的碱度，去除水中的暂时硬度，去除水中大部分的悬浮物、胶体等污染物［1］。

图1 中水处理系统主要流程

机械加速澄清池出水浊度一般为5～10 NTU，为了进一步去除水中的悬浮物，中水处理系统设置滤池设施。滤池对细菌、病毒等也有一定的去除作用，提高后续的杀菌效果。滤池操作比较简单，自动化程度较高，采用的工艺各有不同，大多为无阀滤池等普通快滤池。

杀菌主要采用氯杀菌，主要有次氯酸钠及二氧化氯杀菌，也有的系统采用铝锭等定投杀菌。

2 中水处理系统运行中存在的问题

中水处理系统处理水量大，出水在线仪表比较少，由于日常运行参数控制不当或管理不到位，易造成出水水质差、自用水量高、药耗高等情况，甚至有的电厂由于中水处理出水水质差，造成设备出现污染、污堵、结垢等情况，如水处理超滤、反渗透等。

2.1 机械加速澄清池出水水质差

机械加速澄清池出水浊度一般控制在10 NUT内，在日常运行中，可通过澄清池出水浊度及出水区水质目测，较直观地判断絮凝剂的加药情况，出水水质差经常表现为：出水混浊或出水水质较清但水中存在较大的絮状体，甚至澄清池出水短时间出现大量絮凝体，出水浊度剧增。

造成出水水质差主要原因是机械加速澄清池加药量控制不佳，排泥不当或澄清池进水量控制不当。当絮凝剂加药量不足时，运行中澄清池出水浊度增大，有细小的矾花，混合区和反应区的泥渣浓度都降低，此时应增加絮凝剂的投加量。当絮凝剂加药量过大，尽管澄清池出水浊度较低，目测澄清区水质澄清透明，但水中有白色絮体，此时应适当降低加药量；当絮凝剂的加药量进一步增大，絮凝剂由长链碱性金属化合物分解出大量的短链金属氢氧化物，单位絮凝体负载电荷多，脱稳效果明显，但由于聚合链短，生成的泥渣细、密度小，泥渣层上涨快，排泥较频繁，药品消耗量大，水耗大［2］。

澄清池出水区出现大量絮凝体，出水浊度剧增，这现象称为翻池。造成翻池最经常的原因是澄清池处理水量增加太快或进水量超过设计值，同时，进水温度过高，配水装置堵塞造成短流，长时间没有排泥等也可能带来翻池。据文献［3］，澄清池进水水温高于池内水温1℃以上，很容易带来翻池。反应区污泥浓度升高、泥渣沉降比超过20%，分离区下部泥渣超过35%或最高泥渣取样管取到泥渣，出水浊度增大，应加大排泥量，否则，也容易造成澄清池出水浊度的快速增加。

2.2 滤池运行操作不当

在实际运行中，滤池的滤速存在过大、过小的情况，造成周期制水量降低，自用水耗增加。滤速过高，在大强度水的冲击下，滤层过早穿透，快速失效，周期产水量低；滤速过低，滤池出力量降低，污水内的污染物无法分级截留，主要被表层截留，很快达到反洗水头，同样造成周期制水量低。

2.3 滤池的过滤周期控制不当

在实际运行中，滤池存在反洗周期过长的情况，甚至有些滤池只要没有达到反洗压头，就不进行反洗。时间一长，滤池滤料易压实板结，造成反洗不彻底，或者板结造成局部反洗流量过大，冲乱滤料层，细的滤料大量流失，严重影响出水效果。同时，长时间不反洗，滤料空隙截留的有机物容易分解［1］，造成滤池气阻，影响过滤效果。滤池的过滤周期应依据最大过滤水头损失或出水水质确定，在滤池的设计中，依据文献［4］确定滤池的最大过滤水头损失，从而一般普通快滤池设计过滤周期为12～24 h。在实际运行中，电厂没有考虑系统的匹配出力，过分提高澄清池的出水水质，澄清池出水浊度低，滤池截留少，过滤周期延长，超过设计值，造成滤池滤料板结，大流量冲洗滤料乱层，短时间内就进行了滤池检修。因此，滤池的过滤周期不宜超过设计值太长且宜增加运行时间的反洗条件。

2.4 加药系统故障

由于消石灰容易吸潮，尤其是夏天天气潮湿，消石灰下料等部位容易出现板结，堵塞下料口，造成石灰加药不正常。絮凝剂及助凝剂入口加药滤网的检查经常容易忽略，甚至没有安装，造成絮凝剂及助凝剂加药不正常。当出现加药泵参数异常、机械加速澄清池反映效果变差等情况，需要及时检查加药泵入口滤网的情况，防止由于加药泵进口滤网堵塞，造成加药量低。

3 中水处理系统运行优化建议

中水处理系统尽管运行比较简单，出水水质指标设置比较宽泛，但在实际运行中，运行效果常常不尽如意。通过近几年在实际现场中发现的问题，对中水处理系统运行优化提出以下建议。

3.1 中水水质指标控制

中水处理系统作为预处理，在实际运行中，管理相对宽松，指标控制不严格，这也是中水运行目前比较突出的问题。首先要重视中水处理系统在线仪表的运行维护，定期开展校验工作，保证仪表准确运行，为运行管理提供可靠的监督手段；其次要做好中水来水监督工作，至少开展碱度、硬度、浊度、COD、氨氮、总磷、氯离子等指标的分析，通过碱度和硬度指标确定消石灰的加入情况，通过对COD 的分析，对加药量及出水余氯进行验证，氨氮、总磷、氯离子则需要满足中水回用要求，根据运行经验，循环水补水氨氮质量浓度超过5 mg／L，容易带来循环水pH的突然降低，氯离子经循环水系统循环浓缩，需要考虑对循环水设备及构筑物的腐蚀。

3.2 中水处理烧杯试验

中水处理通过烧杯试验可以便捷、准确地得到絮凝剂的最佳加药量，同时也可以依据烧杯试验验证消石灰加药情况，得到最佳加药量。烧杯试验方案关键控制因素是搅拌强度和时间［5］，应结合混凝原理及实际生产流程进行设置。在凝聚阶段，混凝剂与废水快速反应生成细小矾花，此时搅拌速度宜快速，烧杯试验一般设置搅拌速度250～300 r／min，搅拌时间1～2 min。在絮凝阶段，矾花成长过程，需要适当的湍流程度和较长的停留时间，开展烧杯实验可先以150 r／min 搅拌约5 min，再以50 r／min 搅拌约4 min至呈悬浮态，此时观察到矾花开始成片状不断下沉，开始出现明显分层。沉降阶段，絮凝物沉降从水中分离，可用低于30 r／min 慢搅3～5 min，再静沉10 min，于液面下3～5 cm 处取水样，测定水质指标。

3.3 控制澄清池混合室泥渣沉降比

下部泥渣沉降比与上部泥渣沉降比的差值一般控制在4%～8%范围。取样观察，上下部泥渣沉降比差值小于4%时，应降低搅拌强度，通常是降低搅拌机的频率；当上下部泥渣沉降比差值大于8%，应相应的提高搅拌强度。某电厂一座平均进水流量在600 t／h 的澄清池，通过运行优化，搅拌机最佳运行频率宜在16～18 Hz 范围，搅拌机最高转速不得超过24 Hz。

3.4 防治刮泥机启停操作过载

澄清池短时间停运期间，应保持搅拌机、刮泥机运转，严禁刮泥机停运，防止泥渣沉积压实。澄清池启动前，先开启底部放空门排出少量泥渣，在短时间内控制较大的进水流量，适当加大加药量，促使底部泥渣松动，然后启动刮泥机。当系统停运时间超过40 h，应将澄清池排净，系统停止运行。

3.5 澄清池定期冲洗

运行中生成的泥渣容易在澄清池壁上沉积，尤其是第二反应室内外壁。沉积量大量增加，会造成澄清池基础下沉、大梁倾斜甚至倒垮。应定期检查澄清池池壁清洁情况，制定澄清池停运冲洗内容及周期。

3.6 滤池运行保持合适滤速

在滤池投运时，首先控制进水流量在正常运行流量的1／2～2／3，此时出水水质优于控制指标，然后逐渐提高过滤水量，监督滤池出水水质逐渐接近控制指标，保持滤池运行。当滤池进水量降低的时候，应适当停运滤池，保持适当滤速，禁止所有滤池都在低速运行，造成制水量低，且无备用的情况。

3.7 出水余氯监视

正常运行，一般对中水余氯有控制要求，在此的余氯应包括游离性余氯和化合性余氯，而非单纯的游离性余氯，因此，余氯在线表应监视总氯指标。尤其是中水出水若进入超滤反渗透系统，应加强余氯的监视和控制。

3.8 杀菌剂使用

不同的杀菌剂对pH 有不同的要求，在水中水解为次氯酸的系列杀菌剂，在酸性条件下杀菌效果佳，而二氧化氯则在碱性条件有更好的杀菌效果［6］，不同的杀菌剂，对杀菌时间也有一定的要求。因此，杀菌剂投加点与加酸点的位置及距离应满足要求，如中水处理系统一般采用二氧化氯杀菌，杀菌剂投加点设置在加酸点之前，并且根据最大处理水量保留一定的距离。

4 结语

中水回收利用是火电企业践行国家节水政策的有效举措，尽管中水回用增加企业的用水成本，但对社会具有很大的环保效益，因此，中水回用在火电厂中必将深入推广和实施，甚至不断替代常规水源。

中水处理系统尽管简单，操作简易，但由于处理水量大、缺乏在线监视仪表，在实际运行中不容易发现出水水质异常，依靠运行规程及指标化验分析，无法及时发现及保证系统可靠运行。在收集中水处理系统存在问题，总结运行经验的基础上，提出容易忽略或不能够认识到的问题，从运行操作、技术管理中提出优化建议，作为执行运行规程的有效补充，切实提高中水处理系统的运行水平。