張海燕，李樂豐，龐友燕

（1.華電國(guó)際技術(shù)服務(wù)分公司，山東 濟(jì)南 250014；2.國(guó)網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250003；3.華電鄒縣發(fā)電有限公司，山東 濟(jì)寧 252216）

0 引言

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)工作的重視，火電廠用水管理越來越嚴(yán)格。自2006年以來新建的機(jī)組，幾乎全部采用城市中水作為機(jī)組水源，處理后的城市中水，不僅作為循環(huán)水補(bǔ)充水，有的電廠還用來作為機(jī)組的水汽用水。城市中水處理系統(tǒng)處理水量大、加藥量多，優(yōu)化中水處理系統(tǒng)運(yùn)行，不僅可有效提高中水系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、減少維護(hù)量，而且可有效提高全廠水資源的利用率，提高后續(xù)設(shè)備的運(yùn)行效果。

城市中水來水比較復(fù)雜，經(jīng)過城市污水處理系統(tǒng)處理，去除了部分懸浮物、膠體、有機(jī)物、氮磷等污染物，但仍有較多的膠體、有機(jī)物等污染物存在，且硬度也比較高。目前，火電廠城市中水主要采用的處理工藝為石灰混凝處理，去除城市中水中的懸浮物、膠體、有機(jī)物及暫時(shí)硬度，然后經(jīng)過過濾、殺菌處理工藝，作為全廠的循環(huán)水補(bǔ)充水及其他用途的水。

盡管城市中水處理系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，但在實(shí)際運(yùn)行中，普遍存在加藥成本控制不佳、缺陷多、出水水質(zhì)差，甚至影響后續(xù)的反滲透系統(tǒng)運(yùn)行等問題。

1 中水處理系統(tǒng)組成

現(xiàn)有的中水處理系統(tǒng)主要處理工藝包括石灰混凝、澄清、過濾及消毒，主要工藝流程見圖1，主要處理設(shè)備為機(jī)械加速澄清池（以下簡(jiǎn)稱“澄清池”）、過濾池（器）、加藥裝置和殺菌裝置等。

澄清池是中水處理的核心設(shè)施，澄清池分為加藥區(qū)、反應(yīng)區(qū)和沉淀區(qū)3 個(gè)部分，將混合、絮凝反應(yīng)及沉淀工藝結(jié)合在一起。中水從澄清池加藥區(qū)底部進(jìn)入，水中依次加入消石灰、絮凝劑和助凝劑3 種處理藥劑，通過中和、水解、絡(luò)合等反應(yīng)，使水中的懸浮物、膠體等污染物生成絮凝體，中水從澄清池加藥區(qū)頂部溢流進(jìn)入澄清池的反應(yīng)區(qū)，通過水流作用，絮凝體不斷增大，形成可沉降的泥渣，中水從澄清池反應(yīng)區(qū)流入澄清池沉淀區(qū)，在沉淀區(qū)污泥沉降，處理后的水質(zhì)溢流進(jìn)入快速濾池。采用石灰混凝處理主要目的是降低水的堿度，去除水中的暫時(shí)硬度，去除水中大部分的懸浮物、膠體等污染物［1］。

圖1 中水處理系統(tǒng)主要流程

機(jī)械加速澄清池出水濁度一般為5～10 NTU，為了進(jìn)一步去除水中的懸浮物，中水處理系統(tǒng)設(shè)置濾池設(shè)施。濾池對(duì)細(xì)菌、病毒等也有一定的去除作用，提高后續(xù)的殺菌效果。濾池操作比較簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度較高，采用的工藝各有不同，大多為無閥濾池等普通快濾池。

殺菌主要采用氯殺菌，主要有次氯酸鈉及二氧化氯殺菌，也有的系統(tǒng)采用鋁錠等定投殺菌。

2 中水處理系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問題

中水處理系統(tǒng)處理水量大，出水在線儀表比較少，由于日常運(yùn)行參數(shù)控制不當(dāng)或管理不到位，易造成出水水質(zhì)差、自用水量高、藥耗高等情況，甚至有的電廠由于中水處理出水水質(zhì)差，造成設(shè)備出現(xiàn)污染、污堵、結(jié)垢等情況，如水處理超濾、反滲透等。

2.1 機(jī)械加速澄清池出水水質(zhì)差

機(jī)械加速澄清池出水濁度一般控制在10 NUT內(nèi)，在日常運(yùn)行中，可通過澄清池出水濁度及出水區(qū)水質(zhì)目測(cè)，較直觀地判斷絮凝劑的加藥情況，出水水質(zhì)差經(jīng)常表現(xiàn)為：出水混濁或出水水質(zhì)較清但水中存在較大的絮狀體，甚至澄清池出水短時(shí)間出現(xiàn)大量絮凝體，出水濁度劇增。

造成出水水質(zhì)差主要原因是機(jī)械加速澄清池加藥量控制不佳，排泥不當(dāng)或澄清池進(jìn)水量控制不當(dāng)。當(dāng)絮凝劑加藥量不足時(shí)，運(yùn)行中澄清池出水濁度增大，有細(xì)小的礬花，混合區(qū)和反應(yīng)區(qū)的泥渣濃度都降低，此時(shí)應(yīng)增加絮凝劑的投加量。當(dāng)絮凝劑加藥量過大，盡管澄清池出水濁度較低，目測(cè)澄清區(qū)水質(zhì)澄清透明，但水中有白色絮體，此時(shí)應(yīng)適當(dāng)降低加藥量；當(dāng)絮凝劑的加藥量進(jìn)一步增大，絮凝劑由長(zhǎng)鏈堿性金屬化合物分解出大量的短鏈金屬氫氧化物，單位絮凝體負(fù)載電荷多，脫穩(wěn)效果明顯，但由于聚合鏈短，生成的泥渣細(xì)、密度小，泥渣層上漲快，排泥較頻繁，藥品消耗量大，水耗大［2］。

澄清池出水區(qū)出現(xiàn)大量絮凝體，出水濁度劇增，這現(xiàn)象稱為翻池。造成翻池最經(jīng)常的原因是澄清池處理水量增加太快或進(jìn)水量超過設(shè)計(jì)值，同時(shí)，進(jìn)水溫度過高，配水裝置堵塞造成短流，長(zhǎng)時(shí)間沒有排泥等也可能帶來翻池。據(jù)文獻(xiàn)［3］，澄清池進(jìn)水水溫高于池內(nèi)水溫1℃以上，很容易帶來翻池。反應(yīng)區(qū)污泥濃度升高、泥渣沉降比超過20%，分離區(qū)下部泥渣超過35%或最高泥渣取樣管取到泥渣，出水濁度增大，應(yīng)加大排泥量，否則，也容易造成澄清池出水濁度的快速增加。

2.2 濾池運(yùn)行操作不當(dāng)

在實(shí)際運(yùn)行中，濾池的濾速存在過大、過小的情況，造成周期制水量降低，自用水耗增加。濾速過高，在大強(qiáng)度水的沖擊下，濾層過早穿透，快速失效，周期產(chǎn)水量低；濾速過低，濾池出力量降低，污水內(nèi)的污染物無法分級(jí)截留，主要被表層截留，很快達(dá)到反洗水頭，同樣造成周期制水量低。

2.3 濾池的過濾周期控制不當(dāng)

在實(shí)際運(yùn)行中，濾池存在反洗周期過長(zhǎng)的情況，甚至有些濾池只要沒有達(dá)到反洗壓頭，就不進(jìn)行反洗。時(shí)間一長(zhǎng)，濾池濾料易壓實(shí)板結(jié)，造成反洗不徹底，或者板結(jié)造成局部反洗流量過大，沖亂濾料層，細(xì)的濾料大量流失，嚴(yán)重影響出水效果。同時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間不反洗，濾料空隙截留的有機(jī)物容易分解［1］，造成濾池氣阻，影響過濾效果。濾池的過濾周期應(yīng)依據(jù)最大過濾水頭損失或出水水質(zhì)確定，在濾池的設(shè)計(jì)中，依據(jù)文獻(xiàn)［4］確定濾池的最大過濾水頭損失，從而一般普通快濾池設(shè)計(jì)過濾周期為12～24 h。在實(shí)際運(yùn)行中，電廠沒有考慮系統(tǒng)的匹配出力，過分提高澄清池的出水水質(zhì)，澄清池出水濁度低，濾池截留少，過濾周期延長(zhǎng)，超過設(shè)計(jì)值，造成濾池濾料板結(jié)，大流量沖洗濾料亂層，短時(shí)間內(nèi)就進(jìn)行了濾池檢修。因此，濾池的過濾周期不宜超過設(shè)計(jì)值太長(zhǎng)且宜增加運(yùn)行時(shí)間的反洗條件。

2.4 加藥系統(tǒng)故障

由于消石灰容易吸潮，尤其是夏天天氣潮濕，消石灰下料等部位容易出現(xiàn)板結(jié)，堵塞下料口，造成石灰加藥不正常。絮凝劑及助凝劑入口加藥濾網(wǎng)的檢查經(jīng)常容易忽略，甚至沒有安裝，造成絮凝劑及助凝劑加藥不正常。當(dāng)出現(xiàn)加藥泵參數(shù)異常、機(jī)械加速澄清池反映效果變差等情況，需要及時(shí)檢查加藥泵入口濾網(wǎng)的情況，防止由于加藥泵進(jìn)口濾網(wǎng)堵塞，造成加藥量低。

3 中水處理系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化建議

中水處理系統(tǒng)盡管運(yùn)行比較簡(jiǎn)單，出水水質(zhì)指標(biāo)設(shè)置比較寬泛，但在實(shí)際運(yùn)行中，運(yùn)行效果常常不盡如意。通過近幾年在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)中發(fā)現(xiàn)的問題，對(duì)中水處理系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化提出以下建議。

3.1 中水水質(zhì)指標(biāo)控制

中水處理系統(tǒng)作為預(yù)處理，在實(shí)際運(yùn)行中，管理相對(duì)寬松，指標(biāo)控制不嚴(yán)格，這也是中水運(yùn)行目前比較突出的問題。首先要重視中水處理系統(tǒng)在線儀表的運(yùn)行維護(hù)，定期開展校驗(yàn)工作，保證儀表準(zhǔn)確運(yùn)行，為運(yùn)行管理提供可靠的監(jiān)督手段；其次要做好中水來水監(jiān)督工作，至少開展堿度、硬度、濁度、COD、氨氮、總磷、氯離子等指標(biāo)的分析，通過堿度和硬度指標(biāo)確定消石灰的加入情況，通過對(duì)COD 的分析，對(duì)加藥量及出水余氯進(jìn)行驗(yàn)證，氨氮、總磷、氯離子則需要滿足中水回用要求，根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，循環(huán)水補(bǔ)水氨氮質(zhì)量濃度超過5 mg／L，容易帶來循環(huán)水pH的突然降低，氯離子經(jīng)循環(huán)水系統(tǒng)循環(huán)濃縮，需要考慮對(duì)循環(huán)水設(shè)備及構(gòu)筑物的腐蝕。

3.2 中水處理燒杯試驗(yàn)

中水處理通過燒杯試驗(yàn)可以便捷、準(zhǔn)確地得到絮凝劑的最佳加藥量，同時(shí)也可以依據(jù)燒杯試驗(yàn)驗(yàn)證消石灰加藥情況，得到最佳加藥量。燒杯試驗(yàn)方案關(guān)鍵控制因素是攪拌強(qiáng)度和時(shí)間［5］，應(yīng)結(jié)合混凝原理及實(shí)際生產(chǎn)流程進(jìn)行設(shè)置。在凝聚階段，混凝劑與廢水快速反應(yīng)生成細(xì)小礬花，此時(shí)攪拌速度宜快速，燒杯試驗(yàn)一般設(shè)置攪拌速度250～300 r／min，攪拌時(shí)間1～2 min。在絮凝階段，礬花成長(zhǎng)過程，需要適當(dāng)?shù)耐牧鞒潭群洼^長(zhǎng)的停留時(shí)間，開展燒杯實(shí)驗(yàn)可先以150 r／min 攪拌約5 min，再以50 r／min 攪拌約4 min至呈懸浮態(tài)，此時(shí)觀察到礬花開始成片狀不斷下沉，開始出現(xiàn)明顯分層。沉降階段，絮凝物沉降從水中分離，可用低于30 r／min 慢攪3～5 min，再靜沉10 min，于液面下3～5 cm 處取水樣，測(cè)定水質(zhì)指標(biāo)。

3.3 控制澄清池混合室泥渣沉降比

下部泥渣沉降比與上部泥渣沉降比的差值一般控制在4%～8%范圍。取樣觀察，上下部泥渣沉降比差值小于4%時(shí)，應(yīng)降低攪拌強(qiáng)度，通常是降低攪拌機(jī)的頻率；當(dāng)上下部泥渣沉降比差值大于8%，應(yīng)相應(yīng)的提高攪拌強(qiáng)度。某電廠一座平均進(jìn)水流量在600 t／h 的澄清池，通過運(yùn)行優(yōu)化，攪拌機(jī)最佳運(yùn)行頻率宜在16～18 Hz 范圍，攪拌機(jī)最高轉(zhuǎn)速不得超過24 Hz。

3.4 防治刮泥機(jī)啟停操作過載

澄清池短時(shí)間停運(yùn)期間，應(yīng)保持?jǐn)嚢铏C(jī)、刮泥機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán)禁刮泥機(jī)停運(yùn)，防止泥渣沉積壓實(shí)。澄清池啟動(dòng)前，先開啟底部放空門排出少量泥渣，在短時(shí)間內(nèi)控制較大的進(jìn)水流量，適當(dāng)加大加藥量，促使底部泥渣松動(dòng)，然后啟動(dòng)刮泥機(jī)。當(dāng)系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)間超過40 h，應(yīng)將澄清池排凈，系統(tǒng)停止運(yùn)行。

3.5 澄清池定期沖洗

運(yùn)行中生成的泥渣容易在澄清池壁上沉積，尤其是第二反應(yīng)室內(nèi)外壁。沉積量大量增加，會(huì)造成澄清池基礎(chǔ)下沉、大梁傾斜甚至倒垮。應(yīng)定期檢查澄清池池壁清潔情況，制定澄清池停運(yùn)沖洗內(nèi)容及周期。

3.6 濾池運(yùn)行保持合適濾速

在濾池投運(yùn)時(shí)，首先控制進(jìn)水流量在正常運(yùn)行流量的1／2～2／3，此時(shí)出水水質(zhì)優(yōu)于控制指標(biāo)，然后逐漸提高過濾水量，監(jiān)督濾池出水水質(zhì)逐漸接近控制指標(biāo)，保持濾池運(yùn)行。當(dāng)濾池進(jìn)水量降低的時(shí)候，應(yīng)適當(dāng)停運(yùn)濾池，保持適當(dāng)濾速，禁止所有濾池都在低速運(yùn)行，造成制水量低，且無備用的情況。

3.7 出水余氯監(jiān)視

正常運(yùn)行，一般對(duì)中水余氯有控制要求，在此的余氯應(yīng)包括游離性余氯和化合性余氯，而非單純的游離性余氯，因此，余氯在線表應(yīng)監(jiān)視總氯指標(biāo)。尤其是中水出水若進(jìn)入超濾反滲透系統(tǒng)，應(yīng)加強(qiáng)余氯的監(jiān)視和控制。

3.8 殺菌劑使用

不同的殺菌劑對(duì)pH 有不同的要求，在水中水解為次氯酸的系列殺菌劑，在酸性條件下殺菌效果佳，而二氧化氯則在堿性條件有更好的殺菌效果［6］，不同的殺菌劑，對(duì)殺菌時(shí)間也有一定的要求。因此，殺菌劑投加點(diǎn)與加酸點(diǎn)的位置及距離應(yīng)滿足要求，如中水處理系統(tǒng)一般采用二氧化氯殺菌，殺菌劑投加點(diǎn)設(shè)置在加酸點(diǎn)之前，并且根據(jù)最大處理水量保留一定的距離。

4 結(jié)語

中水回收利用是火電企業(yè)踐行國(guó)家節(jié)水政策的有效舉措，盡管中水回用增加企業(yè)的用水成本，但對(duì)社會(huì)具有很大的環(huán)保效益，因此，中水回用在火電廠中必將深入推廣和實(shí)施，甚至不斷替代常規(guī)水源。

中水處理系統(tǒng)盡管簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)易，但由于處理水量大、缺乏在線監(jiān)視儀表，在實(shí)際運(yùn)行中不容易發(fā)現(xiàn)出水水質(zhì)異常，依靠運(yùn)行規(guī)程及指標(biāo)化驗(yàn)分析，無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)及保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行。在收集中水處理系統(tǒng)存在問題，總結(jié)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出容易忽略或不能夠認(rèn)識(shí)到的問題，從運(yùn)行操作、技術(shù)管理中提出優(yōu)化建議，作為執(zhí)行運(yùn)行規(guī)程的有效補(bǔ)充，切實(shí)提高中水處理系統(tǒng)的運(yùn)行水平。