電廠中水回用工程設計與分析

張洪江，楊云龍

(太原理工大學環境科學與工程學院，山西太原 030024)

電廠中水回用工程設計與分析

張洪江，楊云龍

(太原理工大學環境科學與工程學院，山西太原 030024)

介紹了山西某電廠中水回用工程的工藝流程及設計參數。該工程采用機械加速澄清池、D型濾池、二氧化氯消毒工藝處理污水處理廠二級出水，出水作為補給水供給電廠循環冷卻系統。運行結果表明，該工藝設計合理，出水各項指標均能滿足回用要求;建設和運行費用低，為類似中水回用工程的設計與運行提供參考。

中水回用;深度處理;混凝澄清;D型濾池

1 工程概況

山西中部某電廠為緩解其工業用水與該市水資源矛盾的問題，根據國內外污水再生回用電廠水的成功案例，確定建設中水回用系統以保證其正常用水需求。該中水回用工程取水自附近污水處理廠二級出水，經深度處理后作為電廠循環冷卻水、熱網及鍋爐補給水，該系統處理能力為10000m3/d，其主要處理工藝為機械加速澄清池+D型濾池+二氧化氯消毒。中水回用系統投產后，運行穩定，出水各項指標均能滿足回用要求。

2 設計水量及水質

該中水回用系統設計規模為420m3/h，出水水質達到《污水再生利用工程設計規范》(GB 50335－2002)中的再生水用于工業冷卻用水的控制指標。中水回用系統的設計進、出水水質見表1。

3 處理工藝

根據電廠回用水對水質、水量的要求，該中水回用系統確定采用機械加速澄清池及高效率、低能耗的深度處理核心工藝D型濾池，以保證處理效果滿足再生水回用要求。

表1 中水回用系統程設計進、出水水質

城市二級出水進入提升泵池，經提升泵提升后進入電廠中水處理回用系統。二級出水自流進入機械加速澄清池，與加入的混凝劑硫酸鋁重分混合使水中的細小雜質絮凝得以去除，經混合、混凝、澄清的清水進入D型濾池過濾以進一步去除水中的懸浮物、COD及BOD，過濾后的水加入二氧化氯殺菌滅藻后進入清水池再經回用泵房提升后送至電廠各用水。電廠中水回用系統工藝流程見圖1。

圖1中水回用工藝流程

4 主要構筑物的設計

4.1 提升泵池

城市二級出水進入提升泵池，經提升泵加壓后進入機械攪拌式澄清池。提升泵選用無堵塞，效率高，能耗低，檢修方便的離心潛污泵。泵池平面尺寸為 A ×B=10.3m ×8.4m，池深 5.9m，超高 0.5m。提升泵設計流量Q=420m3/h，采用離心潛污泵3臺(二用一備)。單泵流量250m3/h，揚程8m，配用電機功率11kW。

4.2 機械加速澄清池

設機械加速澄清池2座，設計流量210m3/h(單座)，設計池深 6.0m，設計池徑 14.3m，設計容積677m3。選用型號為JJ－2.5的攪拌機，其電機功率為4kW，葉輪直徑2.5m。選用JG－9.0型刮泥機，其電機功率為0.8kW，刮臂直徑9.0m。

4.3 D 型濾池

選用DA863濾料濾池2座，單座濾池總平面尺寸為15.3 ×9.3m，分2 格，單格尺寸為5.0 ×3.0m，池深3.8m，設計流量Q=420m3/h。濾池設計過濾速度為17.4m/h，水頭損失為 0.6 ～1.6m。濾池分兩格。每格有效過濾面積為24m2，池內濾料采用彗星式纖維濾料，對水中大于5μm的懸浮固體顆粒的去除率可達91%以上，正常出水濁度在1NTU以下，濾料截污容量為10～35kg/m3。濾池采用小阻力配水系統，濾板為整體混凝土澆筑。

濾池采用氣水反沖和全程伴隨表面掃洗的沖洗方式:先氣沖3～5min，然后氣水同時反沖8～10min，最后單獨水沖3～5min。反沖洗全過程伴有表面掃洗，表面掃洗強度1.4～2.8L/(m2·s)。濾池控制方式為PLC按照反沖洗程序控制。

反沖洗操作間設有反沖洗水泵房和鼓風機房，平面尺寸為16.5m×6.3m。反沖洗泵房內設有反沖洗水泵3臺(二用一備)，單臺流量為280m3/h，揚程為10.0m，配套電機功率15kW;鼓風機房內設HSR150A－1180型反沖洗風機3臺(二用一備)，單臺風機風量 17.0m3/min，升壓為 58.8kPa，配套電機功率30kW。反洗設備間內設置電動葫蘆1臺，型號為LSX。

4.4 清水池

清水池采用鋼筋砼結構，選用1000m3矩形清水池2座，池進水口設置進水封堰，池內設導流墻以防滯水。池內設有溢流、放空管、水位計等設施。溢流管溢流水量與進水流量相同。單座清水池平面尺寸15.9 ×15.9m，有效水深3.8m。

4.5 加藥間及加氯間

加藥間的主要功能是投加硫酸鋁，使水中的細小雜質凝聚，以便在后續工藝中去除這些雜質。依據原水水質的情況，藥劑可采用硫酸鋁，投加濃度10%，投加量3～10mg/L，平均投加量8mg/L。加藥間包括藥庫間、配藥間、加藥間。加藥間平面尺寸為21.0m ×6.0m ，設加藥泵3臺(二用一備)，單泵流量15m3/h，揚程10m，電機功率0.8kW。

加氯間主要作用為采用二氧化氯對處理后排出的污水消毒。投加量按6mg/L計，選用YXD－11型二氧化氯發生器2臺，每臺產氣量為4000g/h，功率5.6kW，消毒間平面有效尺寸16.8m ×6.6m。

4.6 吸水井及回用泵房

污水經機械加速澄清池和D型濾池處理后，從清水池進入吸水井，而后經回用水加壓泵房加壓后作為電廠冷卻用水送至電廠各用水點。回用泵房水泵3臺(二用一備)，單泵流量設為250m3/h，揚程這8m，電機功率11kW。吸水井平面尺寸9.85m×3.6m，回用泵房平面尺寸 18.5m ×7.2m。

5 設計要點分析

5.1 澄清工藝

二級出水中的懸浮物、膠體雜質、細菌及真菌等在水中具有一定的穩定性，是造成水體混濁和顏色的主要原因。應對二級出水進行加藥吸附，混凝處理和沉降澄清處理，澄清池完成上述三個過程。設計選用的機械加速澄清池是將混凝反應和沉降處理建在同一構筑物內，利用懸浮狀態的泥渣層作為接觸介質，來增加顆粒的碰撞機會提高混凝效果。整個池體由一次混合反應區、二次混合反應區、導流筒、分離室和泥渣濃縮區五個主要部分組成。

機械加速澄清池具有效率高，運行比較穩定，對進水水質和處理水量的變化適應性較強，操作簡單的特點。其工作原理如下:投藥后的原水由進水管導入三角形的配水槽，然后由槽底的配水孔進入一次混合反應區。池中心裝有轉動葉輪，葉輪下方的葉片起著水和藥劑及水和泥渣間的混合攪拌作用;葉片上方的圓盤實際上是一個低水頭的離心泵，起著提升泥水混合液的作用。分離區沉降下來的泥漿由回流區下部的回流縫流入一次混合反應區。池底有排泥閥，以調整泥渣含量。泥漿回流量為進水量的3～5倍，可以通過葉輪開啟度來控制回流量。

機械加速澄清池是依靠活性泥渣的接觸吸附作用使水澄清，因此，保持泥渣的活性和適宜的濃度，對澄清池的運行效果十分重要。

5.2 D 型濾池

經過機械加速澄清池處理后的水，進入后續的過濾處理環節。濾池處理是電廠中水處理的關鍵環節。濾池選擇的要求:過濾精度高，過濾速度快，截污容量大，有較長的運行周期，且方便更換濾料易于檢修。D型濾池是一種重力式高速自適應濾池，它以國家863計劃的專利產品——彗星式纖維濾料為技術核心，采用小阻力配水系統、高效的氣水反沖洗技術、恒水位或變水位的過濾方式。

DA863濾池采用“彗星氏纖維濾料”，該過濾材料的特點是一端為松散的纖維絲束，又稱“彗尾”，另一端纖維絲束固定在密度較大的“彗核”。彗星氏纖微濾料特有的不對稱和分形結構使其具既有纖維濾料過濾精度高和截污量大的優點，又具有顆粒濾料反沖洗洗凈度高和耗水量少的優點。該濾料形成的濾床孔隙分布接近理想的濾層結構，過濾時沿水流方向自上而下濾床孔隙度由大逐漸變小，自動形成上疏下密的濾床結構，濾床同一橫截面空隙率分布均勻，過濾時大顆粒被濾床上部捕獲截留，小顆粒在濾床下部被截留，整個濾床的過濾能力被充分發揮，不會形成的濾餅現象。濾床反沖洗時，由于彗核和兩端的彗尾的比重的差異，隨著水流的沖擊和氣泡的抖動濾料單體之間充分散開，同時彗核對彗尾形成較強的甩曳力，再經過空氣擦洗，彗核之間相互碰撞產生較強的轉動、翻轉、甩力，強化了反沖洗時濾料單體受到的機械作用力，使得彗尾自動地充分散開并甩動，附著在彗尾的懸浮物顆粒被甩脫，隨反洗水流走，濾料得以洗凈。

D型濾池具有以下特點:采用新型慧星式纖維濾料，可實現高濾速、高精度的過濾，從而減少占地面積，提高出水質量;過濾速度快，一般控制在18～30m/h;過濾速度快，5μm的懸浮物顆粒去除率大于95%;采用特制的配水布氣系統，徹底避免了過濾過程中常見的死角和穿透的現象;投資費用少、運行成本低;抗進水水質波動的沖擊能力強。由于濾床結構及濾料自身的特點，當濾池前置處理設備短期內發生故障或者洪水期短期內進水水質出現大幅度波動時，濾池仍然可以保證出水水質。

6 結語

目前電廠此工藝投產一年多來，系統運行穩定，出水水質滿足再生水回用要求，運行成本較低，實踐證明選擇機械加速澄清池、D型濾池、二氧化氯消毒中水深度處理工藝是可行的。尤其是選用的D型濾池具有占地省、投資少、運行費用低、節能減排等優點，是改進和替代傳統過濾工藝最低選擇，對類似電廠中水回用項目提供了示范作用。

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Design and analysis of reclaimed water reuse project in thermal power plants

The water reuse project process and design parameters of a power plant in Shanxi Province is introduced.The mechanical accelerated clarification basin，D－type filter tank and chlorine dioxide was used to treat secondary effluent from Municipal Wastewater Plant.The treated water，as make － up water，was offered to the circulation and cooling system.The results show that the process is designed reasonably and every index of the effluent can fulfill reuse demands.The cost of construction and operation is lower.The project has a good guiding and reference meaning for the design and operation of similar projects.

reclaimed water reuse;advanced treatment;coagulation and clarification;D－type filter tank

X703.1

B

1674－8069(2012)03－046－03

2012-01-27;

2012-05-06

張洪江(1985-)，男，山東聊城人，碩士研究生，研究方向為水與廢水的處理理論與技術。E－mail:416228638@qq.com