電廠化學(xué)水處理的流程。

【專家解說(shuō)】：設(shè)計(jì)、技術(shù)方案及實(shí)施方面做了大量工作。 1系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1.1設(shè)計(jì)參數(shù) 海水含鹽量：34000mg/L；水溫：15～32℃；水量：總制水量1440m3/h，單套出力240m3/h。 （34560m3/d）分為6套， 1.2系統(tǒng)流程 海水→混凝澄清→超濾→一級(jí)反滲透→二級(jí)反滲透 1.3總平面布置 玉環(huán)海水淡化工程的總平面布置充分利用了循環(huán)水系統(tǒng)的取排水系統(tǒng)的布置，緊靠防浪大堤一側(cè)，自取水、混凝澄清、超濾過(guò)濾、反滲透制水、濃水排放，形成了完整流暢的布局。 2主要系統(tǒng)介紹 2.1海水取水系統(tǒng) 華能玉環(huán)電廠海水淡化系統(tǒng)充分利用了電廠的循環(huán)水系統(tǒng)，以降低造價(jià)，同時(shí)可以利用發(fā)電廠余熱 文章編號(hào):1000-3770(2005)11-0073-03 使循環(huán)排放水溫升高9～16℃的有利條件，降低海水淡化工程的能耗。海水取水口位于電廠海域-15.6m等深線附近的海域，排水口設(shè)置在-5m等深線附近的海域。 循環(huán)水系統(tǒng)工藝流程為：取水口→自流引水隧道→循環(huán)水泵→供水管道→凝汽器→排水管道→虹吸井→排水溝→排水工作井→排水管→排水口。 海水經(jīng)過(guò)循環(huán)冷卻之后，冬季工況有16℃左右的溫升，夏季工況有9℃左右的溫升，因此，玉環(huán)電廠的海水淡化系統(tǒng)采用了兩路進(jìn)水，一路取自循環(huán)水泵出口（未經(jīng)熱交換的海水），一路取自虹吸井，根據(jù)原海水的水溫變化采用不同的進(jìn)水方式，基本保證水溫在20～30℃，調(diào)整后維持25℃左右。 2.2海水預(yù)處理系統(tǒng) 海水反滲透（SWRO）給水預(yù)處理技術(shù)包括消毒、凝聚/絮凝、澄清、過(guò)濾等傳統(tǒng)水處理工藝及膜法等新的水處理工藝，膜法預(yù)處理主要包括微濾 （MF）、超濾（UF）和納濾（NF）等。預(yù)處理的目的：除去懸浮固體，降低濁度；控制微生物的生長(zhǎng)；抑制與控制微溶鹽的沉積；進(jìn)水溫度和pH的調(diào)整；有機(jī)物的去除；金屬氧化物和含硅化合物沉淀控制。 2.2.1混凝澄清沉淀系統(tǒng) 為了降低海水中的含砂量以及海水中有機(jī)物、膠體的含量，必須進(jìn)行混凝沉淀處理?；炷恋硐到y(tǒng)設(shè)有四座微渦折板式1000m3/h的混凝澄清沉淀池，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)備內(nèi)部沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)部件，可有效地減少防腐成本。經(jīng)混凝沉淀處理后海水濁度小于5NTU，運(yùn)行參數(shù)為：混合時(shí)間：3s；絮凝時(shí)間：10min；沉淀池上升流速小于2.4mm/s。混凝沉淀處理后水質(zhì)見(jiàn)表1。 表1預(yù)沉池處理效果 參數(shù) 預(yù)沉池出水最大值 預(yù)沉池出水最小值 預(yù)沉池出水80時(shí)間內(nèi)的值 濁度(NTU) 20 1 <5 TSS(mg/L) 20 5 <10 COD(mg/L) 20 3 <5 2.2.2過(guò)濾系統(tǒng) 該廠過(guò)濾系統(tǒng)采用了加拿大澤能（ZENON）公司浸入式ZeeWeed1000型超濾膜系統(tǒng)，膜元件主要的技術(shù)參數(shù)為：膜材料：聚偏乙烯（PVDF）；膜通量：50～100L/m2·h；運(yùn)行壓力：0.007～0.08MPa；最大操作溫度：40℃；pH范圍：2～13；化學(xué)清洗間隔期：60～90d。 2.3高壓泵 高壓泵是SWRO系統(tǒng)的重要部件，正確選擇高壓泵性能對(duì)系統(tǒng)安全性影響很大，它是運(yùn)轉(zhuǎn)部件，出現(xiàn)故障的概率高。 對(duì)于大型的海水淡化裝置，一般采用的高壓泵是離心泵。常用離心泵的結(jié)構(gòu)形式有水平中開(kāi)式和多級(jí)串式。兩者相比在結(jié)構(gòu)上應(yīng)是水平中開(kāi)式占較大的優(yōu)勢(shì)，據(jù)稱可以達(dá)到6年不開(kāi)缸維修，缺點(diǎn)是其設(shè)備價(jià)格昂貴。 2.4能量回收裝置 由于PX系列的能量回收裝置具有回收效率高，噪音低等特點(diǎn)，逐漸受到用戶的青睞。由于設(shè)計(jì)中它僅有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件，沒(méi)有機(jī)械密封和表面磨損，因而維護(hù)工作量很低。 2.5海水淡化系統(tǒng) 海水經(jīng)過(guò)超濾后，經(jīng)海水提升泵進(jìn)入保安過(guò)濾器，然后進(jìn)入一級(jí)海水淡化系統(tǒng)。一級(jí)海水淡化系統(tǒng)共設(shè)6組，每組設(shè)有壓力容器58個(gè)，每個(gè)壓力容器內(nèi)裝有7支膜元件，設(shè)計(jì)出力240m3/h（5760m3/d）。系統(tǒng)總出力為34560m3/d。 3玉環(huán)電廠海水淡化五個(gè)技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn) 3.1高效混凝沉淀系列凈水技術(shù) 該技術(shù)是在哈爾濱建筑大學(xué)承擔(dān)的國(guó)家建設(shè)部“八五”攻關(guān)課題“高效除濁與安全消毒”的科研成果中“渦旋混凝低脈動(dòng)沉淀給水處理技術(shù)”的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的。其中涉及了水處理工程中預(yù)處理的混合、絮凝反應(yīng)、沉淀三大主要工藝，特點(diǎn)是上升流速比較快，占地面積比較少；沒(méi)有類似機(jī)械攪拌澄清池中的轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，也沒(méi)有類似于水力加速澄清池中的大量金屬構(gòu)件，這對(duì)于防止海水中突出的腐蝕問(wèn)題是一個(gè)比較好的解決方案。 3.2超濾作為海水淡化預(yù)處理系統(tǒng) 為了驗(yàn)證超濾在工藝系統(tǒng)中設(shè)置的安全可靠性，以及尋找最適合的工藝參數(shù)，以最大限度地優(yōu)化系統(tǒng)的配置。該廠組織了有六家公司參與的中試。試驗(yàn)結(jié)果表明高效混凝澄清技術(shù)、超濾系統(tǒng)用于該海水淡化工程是可行的。 3.2.1超濾出水SDI 試驗(yàn)結(jié)果顯示，產(chǎn)水SDI總體上穩(wěn)定在2.5左右，從整體趨勢(shì)來(lái)看，隨著時(shí)間的推移，超濾產(chǎn)水SDI有略微上升的趨勢(shì)，這可能是由于在試驗(yàn)過(guò)程中超濾膜沒(méi)有得到有效的維護(hù)，如化學(xué)清洗等；進(jìn)水消毒不徹底；進(jìn)水混凝澄清效果不理想等，造成了海水中的微粒、膠體、有機(jī)物和微生物等和膜發(fā)生了物理化學(xué)反應(yīng)，改變了膜的分離能力。試驗(yàn)顯示客觀上雖然存在這種膜污染導(dǎo)致的分離能力下降，但這種表現(xiàn)為SDI的上升的下降趨勢(shì)極為緩慢，并不明顯。 水溫升高，超濾出水的SDI隨之升高；進(jìn)水pH值升高，超濾出水的SDI也高，反之亦然。鐵離子的影響：水中可溶解性的過(guò)渡金屬離子，如Fe2 因氧化而形成沉淀使SDI升高；氧化劑的影響：試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，如果加入次氯酸鈉，超濾出水的SDI升高。 3.2.2超濾出水濁度 樂(lè)清灣海水濁度一般在100NTU以上，但是由于潮汐及天氣的影響，濁度變化幅度非常大，實(shí)測(cè)最高達(dá)到2456NTU，經(jīng)過(guò)混凝澄清之后，一般在15～20NTU，個(gè)別值達(dá)到50NTU。從超濾產(chǎn)水來(lái)看，產(chǎn)水濁度相對(duì)比較穩(wěn)定，基本上在0.10NTU左右，雖有個(gè)別值達(dá)到了0.20NTU，但沒(méi)有出現(xiàn)大的波動(dòng)，基本上控制在0.15NTU以下。 3.2.3超濾出水中的鐵 超濾進(jìn)水鐵的濃度變化范圍在25.5～1451μg/L，去除率在80～90。 3.2.4超濾出水中的硅 超濾進(jìn)水的膠體硅含量變化范圍在1.081～ 10.74mg/L，出水的膠體硅含量是比較穩(wěn)定的，一般小于2mg/L，去除率最低時(shí)只有10，最高達(dá)到98，大部分去除率在70～90之間。 3.2.5超濾出水中的COD 玉環(huán)海水中CODMn不超過(guò)10mg/L，經(jīng)過(guò)超濾之后，產(chǎn)水CODMn最高不超過(guò)5.0mg/L，也就是說(shuō)超濾對(duì)CODMn去除率比較低。相對(duì)進(jìn)水CODMn的波動(dòng)，產(chǎn)水CODMn比較穩(wěn)定，但還是呈現(xiàn)比較緩慢的上升趨勢(shì)。 3.2.6超濾出水細(xì)菌總數(shù) 超濾對(duì)細(xì)菌的去除率達(dá)到100。 3.3系統(tǒng)回收率的確定 目前的海水淡化工程，回收率一般在38～50之間。決定回收率高低的因素主要有原海水水質(zhì)、預(yù)處理系統(tǒng)出水水質(zhì)、膜的性能要求、運(yùn)行壓力、綜合投資和制水成本等。由于玉環(huán)項(xiàng)目采用超濾作為反滲透的預(yù)處理，原海水的含鹽量通常在28000～32000mg/L之間，而最低水溫高于15℃，因此在反滲透允許的設(shè)計(jì)條件下，回收率越高，系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性越好。按照回收率40，45，50，進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較（表2）。經(jīng)分析比較，我們確定的回收率為45。 表2不同回收率下的性能 40的回收率 45的回收率 50的回收率 一年運(yùn)行壓力(MPa)三年運(yùn)行壓力(MPa)一年內(nèi)脫鹽率()三年內(nèi)脫鹽率()設(shè)計(jì)通量(L/m2h)要求預(yù)處理的出力(m3/h)與45投資比較()系統(tǒng)運(yùn)行安全性結(jié)垢可能性 5.395.6299.4899.3815.43600125高較低 5.675.9099.4499.3315.43200100高低 6.046.2699.3999.2815.4288080低高 3.4新材料的應(yīng)用 海水淡化系統(tǒng)中另一個(gè)重要問(wèn)題就是設(shè)備及管道腐蝕，根據(jù)工藝流程中接觸介質(zhì)種類及壓力的不同，分別采用了雙相不銹鋼2205、2507以及奧氏體不銹鋼254Mo，低壓系統(tǒng)大量的采用襯里、塑料及玻璃鋼管道。 3.5濃水排放綜合利用 海水淡化系統(tǒng)中濃水排放是全球業(yè)內(nèi)要解決的問(wèn)題，由于發(fā)電廠循環(huán)水中一般采用氧化性殺菌劑來(lái)抑制循環(huán)水系統(tǒng)中藻類、貝類的生長(zhǎng)，在海濱電廠大都設(shè)有電解海水制氯系統(tǒng)，反滲透濃水相當(dāng)于在原海水的基礎(chǔ)上濃縮了1.6倍，因此將一部分直接用于電解海水制氯，可以簡(jiǎn)化制取次氯酸鈉系統(tǒng)設(shè)置，又可提高電解制氯系統(tǒng)的效率。4制水成本分析 海水淡化的運(yùn)行成本是大家比較關(guān)注的問(wèn)題，也是評(píng)價(jià)系統(tǒng)方案可行性的重要依據(jù)。根據(jù)玉環(huán)工程投標(biāo)商的報(bào)價(jià)情況、性能指標(biāo)、使用保證壽命，綜合考慮設(shè)備折舊、人工、藥品、檢修維護(hù)等各方面的因素，以上網(wǎng)電價(jià)為基礎(chǔ)，噸水的制水成本在4元左右（表3）。 結(jié)論及建議 沿海電廠采用海水淡化方案無(wú)論經(jīng)濟(jì)上還是技術(shù)上是可行的。沿海電廠采用海水淡化技術(shù)可以充分利用電廠的取排水系統(tǒng)，而不必單設(shè)，可節(jié)省很大的初投資費(fèi)用，并且電廠循環(huán)排放水的溫升可使海水淡化的水溫得到保障，有利于淡化能耗的降低。目前沿海城市淡水資源相對(duì)比較緊張，水價(jià)也在逐步上升，玉環(huán)工程海水淡化制水成本4元/噸左右的水平對(duì)于工業(yè)用水水價(jià)，二者已經(jīng)基本持平，甚至低于工業(yè)用水的價(jià)格，因此沿海電廠選用海水淡化，不僅社會(huì)意義重大，經(jīng)濟(jì)技術(shù)上也是可行的。 采用超濾作為海水淡化的預(yù)處理系統(tǒng)雖然是膜法處理的發(fā)展方向，但是畢竟成熟的經(jīng)驗(yàn)還少，有待于進(jìn)一步的分析研究。玉環(huán)工程自招標(biāo)前期即開(kāi)始超濾中試工作，到現(xiàn)在還在繼續(xù)進(jìn)行，目的也是在進(jìn)一步探索超濾作為海水淡化系統(tǒng)預(yù)處理的經(jīng)驗(yàn)。 海水淡化雖然不是一門(mén)新的技術(shù)，但是畢竟我國(guó)目前大型的海水淡化工程經(jīng)驗(yàn)還少，項(xiàng)目也不多，與國(guó)際上一些著名的公司相比，采購(gòu)成本及技術(shù)合作上我們還處于劣勢(shì)，這對(duì)我們的技術(shù)進(jìn)步和海水淡化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是不利的。 該工程于2003年2月動(dòng)工，2003年12月建成并試運(yùn)行，2004年3月通過(guò)環(huán)保驗(yàn)收。整套設(shè)施自運(yùn)行以來(lái)至今一直高效穩(wěn)定。其處理效果見(jiàn)表2。表2數(shù)據(jù)表明，廢水經(jīng)處理后，出水各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到要求。從表2可知，廢水經(jīng)“水解酸化 混凝氣浮 接觸氧化法”處理后，其COD、懸浮物、石油類和磷酸鹽總?cè)コ史謩e為92.1、96.4、88.36和93.3。 表2廢水處理效果表 項(xiàng)目 COD(mg/L) SS(mg/L) 石油類(mg/L) 磷酸鹽(mg/L) 調(diào)節(jié)兼水解酸化池氣浮池出口好氧池出口過(guò)濾器出口 258.50185.6842.1320.18 117.6041.626.104.20 15.906.374.301.85 15.1010.712.81.0 4經(jīng)濟(jì)分析 該工程總投資143.78萬(wàn)元，其中設(shè)備費(fèi)為88.2萬(wàn)元，土建47.83萬(wàn)元，其它費(fèi)用7.75萬(wàn)元。該工程每m3產(chǎn)水總運(yùn)行費(fèi)用1.13元，其中電費(fèi)0.23元，藥劑費(fèi)用0.70元，人工費(fèi)0.2元。 5工程實(shí)例經(jīng)驗(yàn) （1）生產(chǎn)廢水中的石油類污染物都是來(lái)自金屬件表面保護(hù)性油膜，容易發(fā)生乳化反應(yīng)，并被混凝成 “礬花”，含有一定的油質(zhì)，有粘性，易結(jié)成團(tuán)，浮于水面。根據(jù)這種特性，采用混凝氣浮法具有較好的泥水分離效果?？梢?jiàn)，氣浮工藝對(duì)該廢水不僅可高效去除石油類污染物，而且還可對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)充氧，從而提高了廢水的可生化性，更有利于后續(xù)的生化處理。 （2）生產(chǎn)過(guò)程中要對(duì)金屬件用工業(yè)洗滌劑反復(fù)清洗，故所排廢水富含工業(yè)洗滌劑成分，經(jīng)曝氣攪拌，會(huì)產(chǎn)生大量泡沫，在好氧池之前使用消泡劑，改變洗滌劑的表面活性，否則好氧池由于鼓氣產(chǎn)生大量泡沫，無(wú)法正常運(yùn)行。 （3）生產(chǎn)過(guò)程中所用到的工業(yè)洗滌劑及少量染色劑，都是一些難以生物降解的高分子化合物，因此在設(shè)計(jì)時(shí)先用水解酸化工序使一些復(fù)雜的大分子物質(zhì)、不溶性有機(jī)物水解成小分子物質(zhì)、溶解性有機(jī)物，然后再用接觸氧化法對(duì)小分子物質(zhì)和溶解性有機(jī)物進(jìn)行氧化分解，才能取得較好的生化處理效果。 （4）水解酸化池中采用機(jī)械攪拌器進(jìn)行攪拌，以增強(qiáng)廢水與污泥之間的接觸，消除池內(nèi)的梯度，避免產(chǎn)生分層，提高效率。 （5）好氧處理段采用接觸氧化法。池內(nèi)填料比表面積大，池內(nèi)曝氣裝置設(shè)在填料之下，供氧充足，池內(nèi)生物活性高，生物膜更新速度快，可以承受的濃度負(fù)荷是其它生物法的幾倍，因此可以減少占地，節(jié)省能耗。 （6）混凝沉淀池出水經(jīng)過(guò)過(guò)濾器，保證懸浮物的水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到排放要求20mg/L以下。 6結(jié)論 采用混凝氣浮-二級(jí)生化-過(guò)濾法處理金屬件表面處理廠生產(chǎn)廢水，該方法具有處理效率高、操作簡(jiǎn)便、耐沖擊、日常維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，出水水質(zhì)穩(wěn)定。 本工藝COD、懸浮物、石油類和磷酸鹽總?cè)コ史謩e為92.1、96.4、88.36和93.3。