再生水深度处理系统方案技术经济比较吕杰

　2012年11月内蒙古科技与经济N ov ember2012　第22期总第272期Inner M o ngo lia Science T echnolo gy&Economy N o.22T o tal N o.272再生水深度处理系统方案技术经济比较

吕　杰,王　伟

(内蒙古电力勘测设计院,内蒙古呼和浩特　010020)

摘　要:针对华电朔州一期2×350M W级热电工程污水深度处理站系统方案选择,根据工程的实际情况,结合相关设计规程,确定了污水深度处理系统;对采用BAF+机械澄清池(加石灰软化)+重力滤池、曝气池+MBR、BAF+浸没式超滤三种方案,从工程初投资、运行经济费用等方面进行了分析与比较,分析结果表明:对朔州工程污水水质而言,选择MBR法作为污水深度处理站的系统方案经济适用,较为合理。

关键词:再生水深度处理;MBR法;方案对比

中图分类号:T M621∶X703.1 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)22—0061—02

本工程建设容量为2×350M W超临界抽凝式直接空冷汽轮发电机组,主水源为朔州市污水处理厂二级处理后的中水;工业用水备用水源为山西省万家寨引黄工程北干线分配给朔州市的引黄水;生活用水由朔州市自来水公司耿庄二水厂供给。

利用各种非常规资源水,经进一步处理后作为电厂的补充水,不仅是节水措施之一,同时也是污水资源化、无害化的有效措施。但利用非常规资源水必然增加了水处理技术难度设施方面的投资。

朔州市污水处理厂经循环式活性污泥工艺(简称CAST)二级生化处理后出水,设计出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级B标准。

1　采用城市污水带来的问题

朔州污水处理厂处理工艺为CAST法,处理后的出水随着污水处理厂所收集废水来源的不确定性,出水水质稳定性不能保证,须进行进一步的深度处理。

而且可以预见,污水中含盐量、氯离子、硬度、硫酸根及生化指标等经循环浓缩后必然高于运行机组循环水的各项指标。

根据GB5004-95《工业建筑防腐蚀设计规范》,钢筋混凝土构筑物的腐蚀强度与水中硫酸根含量成正比,所以机组循环水系统水泥构筑物可以预见腐蚀现象将会比较严重。

综上所述,电厂采用污水水源作为电厂补水后可能会带来以下的问题: 换热管材的传热效率会降低; 系统上普通碳钢管道、设备、阀门会发生腐蚀; 水泥构筑物腐蚀比较严重; 影响锅炉补给水处理系统的正常运行。

2　污水水质分析

根据山西省煤炭地质研究所提供的水质报告可以看出,目前污水处理厂出水水质较好,但是回用水不同于天然水体,水质随着污水来水水源的变化而变化,且目前污水处理厂所采用CAST处理工艺对于废水的适应性非常有限,故设再生水深度处理系统非常必要。

3　电厂对再生水深度处理的水质要求

根据进水水质,同时结合《污水再生利用工程设计规范》GB/T50335-2002及GB50050-2007《工业循环冷却水处理设计规范》规定并参考运行电厂循环冷却系统补水水质要求,暂定再生处理出水水质(即经再生处理后的水质)要求见表1:

表1　污水深度水处理设计出水水质主要指标

序号基本控制项目单位指标备注

1pH 6.5～9

2悬浮物(SS)mg/L≤5

3生化需氧量(BO D5)mg/L≤5

4化学需氧量(COD cr)mg/L≤30

5N H3-N mg/L≤3

6石油类mg/L≤1

7总磷(以P计)mg/L≤1

因此,深度处理要重点考虑: 氨氮的去除:需要将氨氮削减至3m g/L以下; 有机物的去除:COD C r削减至30m g/L以下,BOD5削减至5mg/L以下; 悬浮物的去除:SS削减至5mg/L以下; 杀菌及消毒剂的投加:保证再生水中游离余氯为0.2m g/L。

4　深度处理工艺选择

4.1　工艺方案确定原则

再生水深度处理的总体工艺方案确定,遵循以下原则: 技术成熟可靠,已成功应用于类似原水条件的实际工程,处理效果确定,保证长期连续运行的出水水质稳定达标,满足电厂生产安全性要求; 建设投资合理,运行费用低,运转方式灵活,以尽可能小的投入取得尽可能大的收益; 运行管理方便,并可根据进水水质波动情况调整运行方式和参数,最大限度地发挥处理构筑物的处理能力; 便于实现工艺过程的自控,提高管理水平,降低劳动强度和人工费用; 选定的设备先进、可靠,关键设备选用进口产品,主要设备选用合资产品,普通设备选用国产

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收稿日期:2012-09-13

　总第272期　内蒙古科技与经济

知名度高的产品; 所选工艺应最大限度地减少对周围环境的不良影响(气味、噪声、气雾等)。

4.2　深度脱氮工艺选择

根据再生水深度处理厂进出水水质指标,需要将氨氮浓度降至3mg/L以下。

一般除氨氮有如下方法:离子交换法(包括树脂交换及沸石吸附法)、活性炭吸附、反渗透法、吹脱法、生化法、化学氧化法等。

离子交换法对进水有机物浓度及悬浮物浓度要求较高,由于处理对象是污水回用,原水中有机物浓度及悬浮物浓度远高于天然水水质,故不适合本项目。 活性炭存在同样的问题。 反渗透法应用于污水回用时,宜采用专门的抗污染反渗透膜,投资较高,同时会有大量难处理的浓水需要外排。 吹脱法不适合用于氨氮浓度低于100mg/L的污水处理。 生化法通过与其他污水深度处理工艺组合可以用于电厂补充水处理。污水处理厂出水氨氮小于15m g/L,通过投加液氯、次氯酸钠、臭氧、过氧化氢等化学氧化药剂,可以有效地去除水中氨氮。在大规模实际工程应用中,一般采用折点加氯(液氯)的方法,此法用于废水的深度处理,脱氮率高,设备投资少,反应迅速完全,并有消毒作用,同时处理成本低。

污水处理厂对氮、磷去除有一定的限度,为了进一步去除二级污水中的氮磷,回用水工艺中也必须考虑相应的技术手段。在这样的二级出水具体状况下,曝气生化池被大多数设计者认同。

4.3　生物加强超滤工艺

4.3.1　膜生物反应器(M BR)。该技术是一种先进的污水再生水处理技术,其核心是基于浸入式高强中空纤维膜分离和生物反应技术,将悬浮生长生物反应器与超滤膜分离系统一体化,其特点是处理水水质好,悬浮固体、CODcr、NH3-N、BOD5和浊度低,可直接回用作工业用水,如循环冷却用水、生产锅炉补给水水源。

4.3.2　浸没式生物加强超滤工艺。 可去除氨氮及难降解有机物,出水水质稳定,回收水率高,剩余污泥产量少; 膜的化学稳定性强、使用寿命长; 操作管理方便,易于实现自动控制,占地面积小,不受设置场合限制; 易于与传统工艺相结合。

4.4　石灰法

北方地区污水硬度以重碳酸盐硬度为主,石灰软化能够达到出水硬度要求。澄清池出水再经过过滤,浊度可达5度以下。最后加氯消毒,即可消毒杀菌,还可去除部分氨氮和有机物。

4.5　消毒工艺

废水经深度处理后需消毒,用来杀灭经各种方法处理后残留的细菌、病毒等微生物。常用方法有:加氯、加臭氧消毒、紫外线消毒、加二氧化氯。

4.6　处理工艺的技术经济比较

综上所述,根据出水水质要求,从废水回用处理工艺的技术经济、安全可靠考虑,有以下三种方案可供选择:

方案一:曝气生物滤池(BAF)+澄清池(加石灰软化)+滤池+加氯消毒;

方案二:曝气生化处理+生物加强超滤(M BR) +加氯消毒;

方案三:曝气生物滤池(BAF)+浸没式超滤+加氯消毒。

污水处理厂出水,经生化池曝气生化处理后,进入膜分离池前完成氨氮硝化过程,进一步去除水中的COD、BOD、氨氮和悬浮物质。

三个方案各有利弊,比较分析详见表2:

表2　各方案对比

序号比较项目

方案一

(石灰法)

方案二

(M BR)

方案三

(浸没式超滤) 1系统产水率90%99%90%～95%

2主工艺流程

BA F+机械澄清池

(加石灰软化)+

重力滤池

曝气池+M BR BAF+浸没式超滤3工程投资1162万元1332万元1274万元

4运行管理比较复杂简单简单

5工艺先进性传统、成熟很先进先进

6占地比较 1.51 1.2

7优点

工艺成熟,造价

及运行费用低。

工艺先进、流程

简捷,运行灵活,

自动化程度高,

易于实现全自动

控制,运行稳定。

采用单级BAF时,

一次性投资较MBR

略低。

8缺点

系统复杂,运行

稳定性差,占地

大,泥渣量较大,

石灰投加系统的

运行维护繁琐复

杂。

造价略高。

造价略高于石灰

法,占地较MBR

大。采用单级BAF

时,生化指标保证

率低。

从表2中可以看出,方案一工艺成熟,基建投资省。BAF对低浓度的有机物和氨氮有很好的去除效果;澄清池加石灰和铁(铝)盐,对去除来水中的悬浮物、硬度、磷酸盐及有机物都有效果,北方地区市政排水硬度以重碳酸盐为主,采取石灰软化能够取得很好的效果,石灰软化出水pH值在10左右,能抑制微生物的繁衍,减轻对后续滤池的微生物污染;高效滤池利用气水联合反洗,增加其抗污染能力,保证出水水质;加酸调节pH,加氯消毒,最后达到出水水质的要求。

石灰澄清法本身是成熟、传统的水处理技术。用石灰法对二级处理水进行深度处理不仅能解决石灰法本身的水质软化、防止碳酸盐硬度在换热面结垢的问题,同时对生化指标的降低也有明显作用。这也是目前污水深度处理回用多采用石灰法的原因所在。

但方案一也存在一些众所周知的问题,如:系统复杂、机械设备多、维护量大、占地大、出水水质不稳定,运行费用高、石灰纯度低时排渣量大、石灰加药系统易出故障等因素,对运行管理要求高。改善现场生产环境和条件的投资比重较高。

方案二MBR技术是近几年发展起来的新技术,它将生化技术与膜分离技术有效结合,具有流程简单,系统集成化、自动化程度高,运行操作方便等优点,在国外有较多的使用业绩,(下转第65页)

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