电厂循环水排水深度处理浅析

2021-04-08刘德仙

电站辅机 2021年1期

刘德仙

(华能巢湖发电有限责任公司, 安徽巢湖 238015)

0 概述

某电厂(以下简称电厂)装机容量为2台国产600 MW超临界燃煤发电机组，分别于2008年8月和11月投产发电。电厂的冷却塔补水水源来自于淡水湖支流河流甲，经反应沉淀池处理后直接补入冷却水塔进入循环系统。原水经循环利用后复排至河流甲，由于取水量过大，河流甲径流较小，导致循环水排水被重新取回，造成水质严重恶化，对机组的安全运行造成了隐患，同时极大增加了周边生态环境的压力。为避免这种现象发生，现将排水口设置在另一条河流——河流乙，由于河流乙两岸有村庄及农田，对流入河流乙的排水要求非常严格，不仅要达到《巢湖流域城镇污水处理厂和工业行业主要水污染物排放限值》(DB 34/2710-2016)，还需满足《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中规定的IV类水体标准，而电厂的循环水排水还达不到这个标准，具体数值见表1。为了满足接纳水体河流乙的环保控制要求(COD≤30 mg/L，氨氮≤1.5 mg/L，总磷≤0.3 mg/L ，总氮≤10 mg/L)，电厂对循环水排水进行了深度处理，主要是将循环水排水进行了曝气生物流化床及臭氧生物活性炭工艺处理。

表1 原循环水排水主要水质指标

1 工艺系统简述

处理工程采用曝气生物流化床处理(ABFT)+澄清池处理+臭氧接触氧化处理+曝气生物活性炭滤池处理+石英砂过滤器处理的主体处理工艺，工程设计水量为400 m3/h。设置ABFT处理装置两套，分两列建设(2×200 m3/h)，每列4格，水流呈S型走向，单格尺寸为5 m*5 m*5 m，内部装填NC-5ppi填料，填料堆积率为50%，水力停留时间HRT=2 h；臭氧接触池1座(8 m*7 m*7 m)，HRT=1 h；生物活性炭滤池6座(6×70 m3/h)，单池尺寸为(8 m*10 m*6 m),活性炭滤料填充高度为3 m，HRT=3 h；配备石英砂过滤器6台(6×80 m3/h)，过滤器直径为3.2 m，滤速为10 m/h，石英砂填充率为60%，石英砂不均匀系数K80<1.4，具体工艺流程见图1所示。

图1 循环水排水达标排放处理工艺流程图

主要工艺说明如下：

(1)循环水排水通过塔池取水泵(2×200 m3/h， 1用1备)输送至均质调节池(2 000 m3)进行均质调节，通过废水提升泵(3×200 m3/h， 2用1备)输送至曝气生物流化床(ABFT)(2×200 m3/h)进行脱氮，脱除水体中总氮(氨氮、硝酸盐态氮)，初步降低废水COD。

(2)ABFT装置出水经自流进入混凝澄清池(2×200 m3/h)进行混凝澄清反应，以去除ABFT出水废水中的绝大部分胶体颗粒、大颗粒悬浮物和部分有机物。

(3)混凝澄清池排泥统一进入污泥池(150 m3)进行储存，污泥储存池内的污泥输送至原污泥处理系统。

(4)混凝澄清池出水经重力自流至臭氧接触给水池(400 m3)，然后通过臭氧接触给水泵(3×200 m3/h， 2用1备)提升至进入臭氧接触池(400 m3/h)，废水在臭氧接触池内反应，将大分子有机物氧化为小分子有机物，出水通过管道经重力自流进入生物活性炭滤池(6×70 m3/h)进行生物活性炭降解吸附反应。

(5)滤池出水进入中间水池(400 m3)，经过滤器给水泵(3×200 m3/h， 2用1备)输送进入石英砂过滤器(6×80 m3/h)，去除废水中的悬浮态颗粒物。

(6)石英砂过滤器出水进入清水池(800 m3)，通过清水输送泵(2×400 m3/h， 1用1备)输送至总排放水口。

(7)臭氧发生装置(2套，Q=18 kg /h)的气源为空气，设有臭氧发生器(2台)、臭氧投加装置(1台)、尾气破坏装置(2台，1用1备)等。

(8)生物活性炭滤池由反洗风机(2台，1用1备)提供反洗，由曝气风机(6台)提供曝气。生物活性炭滤池的反洗水采用中间水池。滤池反洗水回至均质调节池。

(9)新增一套凝聚剂加药系统(3泵， 2用1备)和一套三水醋酸钠加药装置(3泵， 2用1备)。

2 曝气生物流化床(ABFT)系统

2.1 曝气生物流化床(ABFT)工艺原理

曝气生物流化床(ABFT)内不同高度装填两层NC-5ppi填料作为微生物附着载体，微生物大量的附着并固定于生物载体上，进而形成具有分解作用的生物膜。挂膜成活后的微生物与载体结合力强，运行过程中每个载体内部都同时发生氧化、硝化、反硝化联合过程，既保障了氨氮和有机物的高效去除，又确保了总氮的有效脱除。[1]

2.2 调试数据分析

曝气生物流化床(ABFT)调试期间TN浓度变化分析见图2。

图2 ABFT池TN的浓度变化

由图2可知，接种调试期间ABFT出水的TN值出现稳定下降的趋势，在满负荷水量连续运行期间(Q=400 m3/h)TN基本维持在8 mg/L以下，排放口最终出水基本稳定在5 mg/L以内。总体而言，ABFT出水的TN值已趋于稳定。

曝气生物流化床(ABFT)调试期间COD浓度变化分析见图3。

图3 ABFT池COD的浓度变化

由图3可知， ABFT池调试(Q=400 m3/h)投加接种后CODcr也有一定去除，出水检测的CODcr值要明显低于进水值，这在一定程度上反映了ABFT单元在脱氮同时对CODcr也有一定去除作用。

2.3 运行数据分析

曝气生物流化床(ABFT)运行期间TN的浓度变化见图4。

图4 运行中ABFT池TN的浓度变化

由图4可知，在一个月的正常运行期间，进水总氮在12 mg/L以下，出水总氮总体在6 mg/L以下，总氮去除率在30%～80%之间，尤其在Q=200 m3/h时，出水总氮基本在4 mg/L以下，总氮去除率可达80%以上，满足系统处理要求。

曝气生物流化床(ABFT)运行期间COD浓度变化分析见图5。

图5 运行中ABFT池COD的浓度变化

由图5可知，ABFT池出水检测的CODcr值要明显低于进水值，这在一定程度上反映了ABFT单元对CODcr有一定去除作用。

3 臭氧活性炭系统

3.1 工艺原理

3.1.1 臭氧预氧化

初步氧化分解水中的一部分简单的有机物及其它还原性物质，同时把水中难以生物降解的有机物氧化成短链的小分子物质。此外，臭氧氧化后生成的氧气为后续活性炭工艺起充氧的作用。

3.1.2 生物活性炭

活性炭能够迅速吸附水中的溶解性有机物，也能富集水中大量的微生物。同时炭床中的好氧菌生物降解吸附的低分子有机物，活性炭表面生长出生物膜，形成生物活性炭。[2]

3.2 调试数据分析

臭氧活性炭系统调试期间COD去除率变化曲线见图6。

图6 臭氧活性炭系统COD去除率变化曲线

由图6可知：臭氧活性炭系统稳定运行时，臭氧来水COD位于40～60 mg/L之间波动，而滤池出水COD则位于10～30 mg/L之间，COD去除率位于40%～80%之间，最高可达76.3%，最低为46.9%，表明臭氧活性炭系统对COD的去除具有良好的效果，并满足系统处理要求；当系统在来水流量为400 m3/h时，4月16日-4月20日期间设置臭氧发生器功率为120 kW，臭氧发生器流量为250 Nm3/h，此时臭氧浓度为42 mg/L，COD去除率均在65%左右，出水COD值均不高于20 mg/L；5月9日-5月13日期间设置臭氧功率为90 kW，臭氧发生器流量为250 Nm3/h，此时臭氧浓度为35 mg/L，COD去除率多不高于60%，最低达到46,9%，而出水COD值多在20 mg/L以上，最高达到27 mg/L，不过均低于出水标准限值30 mg/L，仍能满足排放要求。运行时出于节能考虑可将臭氧发生器功率调至90 kW，同理，当系统在来水流量为200 m3/h时，可将功率调至60 kW。

3.3 运行数据分析

臭氧活性炭系统运行期间COD去除率变化曲线见图7。

图7 运行中臭氧活性炭COD去除率变化曲线

由图7可知，臭氧活性炭系统运行时，臭氧来水COD位于30～60 mg/L之间波动，而滤池出水COD则位于10～30 mg/L之间，多在25 mg/L以下，最高26.9 mg/L，均低于出水标准限值30 mg/L，COD去除率位于30%～80%之间，多在40%以上，最高可达73.7%，最低为31.5%，表明臭氧活性炭系统对COD的去除具有良好的效果，并满足系统处理要求。

4 石英砂过滤器

滤池出水由过滤器给水泵输送至石英砂过滤器进水母管，来水通过每个过滤器进水口与进水母管相连的支管进入过滤器，过滤器内部填充鹅卵石垫层、粗砂垫层、石英砂，来水经过滤器过滤后经出水母管进入清水池，并由清水输送泵输送至总排口。石英砂过滤器运行时根据来水水量，选择相应的运行数量，使其满足满负荷运行(80 m3/h)。过滤器运行对出水COD的影响见图8。

由图8可知：石英砂过滤器对来水COD具有少量的去除效果，其去除率约在5%左右，分析认为石英砂过滤器对臭氧活性炭单元来水中夹杂的活性炭粉末进行了有效的拦截，改善了出水观感。