熱電廠中水回用深度處理技術與國內應用進展

1、第34卷第6期Vol34No6水資源保護WATERRESOURCESPROTECTION2018年11月Nov.2018基金項目:國家水體污染控制與治理科技重大專項(2015ZX07203005)“十二五”國家科技支撐計劃(2014BAC01B03)作者簡介:魏源送(1969—)男研究員博士主要從事污水處理與回用及河流生態(tài)治理等研究。Email:yswei@rcees.ac.cnDOI:103880j.issn1004693320180

2、601熱電廠中水回用深度處理技術與國內應用進展魏源送123鄭利兵123張春24郁達偉12王亞煒12鄭嘉熹12岳增剛5王鋼5(1.中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心環(huán)境模擬與污染控制國家重點聯合實驗室北京1000852.中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心水污染控制實驗室北京1000853.中國科學院大學資源與環(huán)境學院北京1000494.北京工業(yè)大學化學工程學院北京1000295.華能嘉祥發(fā)電有限公司山東濟寧272400)摘要:綜述了我國中水深度處理工藝的

3、發(fā)展歷程、相關工藝在國內電廠的主要研究與應用情況及其主要問題與控制策略。石灰混凝法是熱電廠中水回用的第二代處理工藝應用廣泛雙膜法及全膜法具有更高的污染物去除效率已成為目前熱電廠中水回用的主流深度處理工藝。膜污染是膜法深度處理工藝的限制因素膜污染形成機制與控制策略研究成為中水回用領域的研究熱點和難點。隨著水處理技術及設備的發(fā)展一些新型的材料、技術和設備也逐漸推廣應用于熱電廠的中水深度處理未來城市中水將成為熱電廠的第一水源膜法將成為中水深度

4、處理與回用的最關鍵工藝其預處理和深度處理工藝將實現多樣化與高效化的發(fā)展。關鍵詞:中水回用熱電廠石灰混凝雙膜法反滲透預處理中圖分類號:X703.1文獻標志碼:A文章編號:10046933(2018)06000111ProgressofapplicationresearchofadvancedtreatmenttechnologiesfreclaimedwaterreuseinthermalpowergenerationplantinChi

5、naWEIYuansong123ZHENGLibing123ZHANGChun24YUDawei12WANGYawei12ZHENGJiaxi12YUEZenggang5WANGGang5(1.StateKeyJointLabatyofEnvironmentSimulationPollutionControlResearchCenterfEcoEnvironmentalSciencesBeijing100085China2.Labaty

6、ofWaterPollutionControlTechnologyResearchCenterfEcoEnvironmentalSciencesBeijing100085China3.CollegeofResourcesEnvironmentUniversityofChineseAcademySciencesBeijing100049China4.CollegeofChemicalEngineeringBeijingUniversity

7、ofChemicalTechnologyBeijing100029China5.HuanengJiaxiangPowerGenerationCo.Ltd.Jining272400China)Abstract:Thedevelopmentofadvancedtreatmenttechnologyfreclaimedwaterreusetheirapplicationstatusinthermalpowergenerationplantsi

8、nChinathelimitationscontrollingstrategiesfthesetechnologiesarereviewed.Limecoagulationwasthe2ndgenerationreclaimedwatertreatmenttechnologywhichhasbeenwidelyapplied.Membranetechnologybecomesthemainstreamtechnologyfreclaim

9、edwastewaterreuseduetoitsexcellentperfmance.Membranefoulingisthelimitingfactfmembraneprocessestherefethemembranefoulingissueitscontrolstrategiesarebecomingtheresearchfocus.Withthedevelopmentofwatertreatmenttechnologyequi

10、pmentnewtypeadvancedtreatmentprocessesaswellasnewtechnologiesmaterialshavebeenappliedinthereclaimedwatertreatment.Thereclaimedwaterwouldbethefirstoptionfthermalpower1保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性及產水的水質。中水深度處理主體工藝經歷了從過濾沉淀、石灰混凝到雙膜工藝的演變目前熱電廠中水回

11、用采用的主體深度處理工藝包括石灰混凝、膜分離、曝氣生物濾池(BAF)等。隨著水處理技術的發(fā)展和用水標準特別是對脫鹽和有機物去除要求的提高其他新型工藝包括高級氧化、膜生物反應器(MBR)、電滲析(ED)、離子交換、微生物燃料電池、電吸附、電去離子脫鹽(EDI)等也在熱電廠中水回用的預處理或深度處理中得到了研究和應用。此外隨著熱電廠內部水回用及零排放的要求中水回用過程中濃水的深度脫鹽以提高水回用率的需求也在增加熱法脫鹽技術、膜蒸餾(MD)、

12、ED等技術也逐漸應用于熱電廠中水回用深度處理系統(tǒng)。表1以石灰混凝工藝為主體工藝的熱電廠中水回用工程熱電廠工藝流程規(guī)模(m3h1)水源用途山東濰坊電廠二期工程[20]石灰混凝酸化(硫酸和CO2)變孔隙濾池消毒(ClO2)3200城市中水循環(huán)冷卻水華能北京熱電有限公司[26]石灰混凝澄清(PAM)后混凝(加酸)變孔隙濾池5200高碑店污水處理廠二級出水循環(huán)冷卻水大唐灞橋熱電廠[27]石灰混凝砂濾消毒800二級出水循環(huán)冷卻水甘肅某電廠[28]

13、石灰混凝變孔隙濾池1800二級出水循環(huán)冷卻水南屯電廠三期工程[29]石灰混凝9400中水循環(huán)冷卻水山西某電廠[30]石灰混凝D型濾池420中水循環(huán)冷卻水某電廠中水回用項目[21]BAF石灰混凝變孔隙濾池1600二級出水循環(huán)冷卻水北方地區(qū)某熱電廠[31]BAF石灰混凝變孔隙濾池220污水處理廠出水循環(huán)冷卻水內蒙古華電包頭發(fā)電有限公司[25]BAF石灰混凝機械澄清池V形濾池2600~3000城市中水和工業(yè)中水循環(huán)冷卻水2.1石灰混凝工藝石灰

14、混凝工藝是以石灰除硬與混凝過程為核心的工藝通過去除硬度物質、懸浮物及少量有機物達到阻垢的目的并一定程度上降低水中細菌和病毒的濃度。石灰混凝法是隨著中水回用鈣鎂結垢問題逐漸暴露出來后替代傳統(tǒng)的過濾或混凝工藝的第二代中水深度處理工藝在國內外熱電廠中得到了普遍應用其工藝流程如圖1所示。20世紀50年代石灰混凝法就開始應用于熱電廠循環(huán)冷卻水的處理[20]國內首次開展中水回用的華能熱電廠中水深圖1石灰混凝中水處理工藝流程度處理工藝采用了該方法[9

15、]。中水經過石灰混凝后需過濾或沉淀實現絮體的分離其中變孔隙濾池[21]和機械攪拌澄清池[22]的應用較多。混凝過程對有機物特別是小分子有機物的去除效率差因此結合生物工藝去除有機物等其他溶解性污染物可以保障中水的有效處理是目前石灰混凝工藝的重要改進目前主要應用的技術包括厭氧好氧(AO)工藝和BAF工藝。內蒙古華寧熱電公司采用AO石灰混凝組合工藝處理中水有效去除有機物、懸浮物等污染物并降低堿度和硬度保障熱電廠用水的穩(wěn)定性[23]。BAF也可

16、有效去除中水的有機物和懸浮物增加整體工藝的處理效率[2425]。但石灰混凝工藝會引起pH值顯著增大(一般可達8~9)提高了水中鈣鎂、磷酸鹽、硅類等的結垢潛勢。因此中水經石灰混凝后一般需加酸調節(jié)pH值。石灰混凝工藝具有運行費用低、可有效去除污染物(有機物、懸浮物、硅類等)、無濃縮廢水排放且固體廢物便于處理的優(yōu)點廣泛應用于國內熱電廠循環(huán)冷卻水的中水回用工程特別是早期建設投運的熱電廠中水回用工程(表1)[20212531]。由于石灰混凝法對有

17、機物及鹽類的去除能力有限腐蝕、結垢和微生物滋生的問題仍然是中水回用的主要問題。隨著熱電廠用水標準的提高以及鍋爐和除氧器等補水也逐漸采用中水對COD和脫鹽要求顯著提高膜分離技術逐漸成為熱電廠中水深度處理的主流工藝。但石灰混凝法具有高效的除濁及除硬性能仍廣泛用于膜工藝的預處理工藝適用于舊工程項目的改造。2.2雙膜工藝膜分離技術是以膜為過濾介質在驅動力作用下進行物質分離的技術具有分離效果好、分離速率快、操作管理簡單等優(yōu)勢廣泛應用于中水深度處理