燃煤電廠是工業耗水大戶，其用水量約占工業用水量的30%～40%。電廠普遍存在水務管理工作薄弱、節水減排水平不高、設施運行狀態不佳、部分水污染治理存在難點等問題。隨著水資源的日益匱乏和國家環境保護要求的提高，給水資源利用及水污染防治提出更高要求。節約資源，保護環境。做好節能減排工作，是貫徹落實科學發展觀、構建社會主義和諧社會的重案措施，是建設資源節約型、環境友好型社會的必然選擇。
1、概述
某電廠位于江西省東北部，鄱陽湖東南岸。電廠總容量為2×650MW，年發電小時5500h，年發電量約為60億kW·h。現煤場東、西側各1套處理系統，設計出力2×15m3/h(1用1備)，最大處理能力為25m3/h。不能滿足煤場正常清洗用水要求。
2、設計概況
2.1 設計進水水質
2.2 出水性能保證
2.3 工藝流程
含煤廢水經場區周圍排水溝收集后進入煤水沉淀池，初沉后的煤水經泵提升進入DH高效凈化器和纖維球過濾器，處理后清水自流進入回用水池。DH高效凈化器進水管上設置管道混合器，投加PAC和PAM藥劑，纖維球過濾器的反洗水取自回用水池，DH高效凈化器的排泥水和纖維球過濾器的反洗排水自流至煤水沉淀池循環處理，保證整個系統沒有任何外排廢水。
2.4 主要處理設施
2.4.1 含煤廢水沉淀池
新建1800m3煤水沉淀池，分初級沉淀池和二級沉淀池。初級沉淀池與二級沉淀池之間安裝啟閉機閘門，便于降低沉淀池水位，大雨時容納更多的煤場初期雨水。電廠現有露天煤場和干煤棚占地面積約60000m2，收集溝及煤場附近綠地地面徑流匯入，收集面積約34500m2。根據《火力發電廠廢水治理設計技術規程》(DL/T5046-2006)要求，對于含煤雨水收集量不宜小于設計暴雨重現期內煤場范圍暴雨歷時0.5h，含煤廢水沉淀池按當地最大暴雨量來設計。
煤場雨水量Q=降雨厚度×煤場面積×徑流系數
徑流系數按《火力發電廠水工設計規范》(DL/T5339-2006)中規定，混凝土地面取值0.85～0.95，綠地地面取值0.10～0.20。
2.4.2 DH高效凈化器
處理能力為50m3/h，2臺，1用1備。設備外形直徑為2800×10500mm。采用Q235-B材質。初沉后的煤水經泵提升進入DH凈化器，同時利用負壓原理，將藥劑與廢水一并吸入管道中初步混合，進入凈化器。在凈化器內經混凝反應、離心分離、重力分離、動態過濾及污泥濃縮等過程從凈化器頂端排出凈化后的凈水，濃縮后的污泥從底部定時或連續排出。經過一段時間運行，開啟反沖洗泵進行反沖洗。
DH凈化器是含煤廢水處理的核心工藝單元，其工作原理是利用直流混凝、微絮凝造粒、離心分離、動態把關過濾和壓縮沉淀的原理，將污水凈化中的混凝反應、離心分離、重力沉降、污泥濃縮等處理技術有機組合集成在一起，在同一罐體內短時間(20～30min)完成污水的多級凈化。
(1)直流混凝原理：DH高效凈化器不需要混凝反應池，用計量泵同時定量加入絮凝劑和助凝劑混合，通過調整絮凝時間，控制礬花和絮體的形成。
(2)旋流絮凝反應機理：完成直流混凝后的廢水高速進入凈化器產生旋流，在壓縮雙電層、吸附電中和、吸附架橋、沉淀和網捕等混凝反應機理作用下，絮凝體快速變大，形成礬花，完成絮凝反應及微絮凝造粒。
(3)重力分離和離心分離機理：廢水沿切線方向高速進入罐體后快速旋轉產生離心力，廢水中質量大的顆粒(大于20μm)在離心力作用下被甩向罐壁，并隨下旋流及自身重力作用下滑到錐形泥斗區濃縮，質量小的微粒在藥劑作用下形成較大絮體(礬花)也被甩向罐壁，并隨下旋流及自身力作用下滑至污泥濃縮區。污水在沿罐壁作用下旋流作用到一定程度后，經凈化的水即向中心靠攏，形成向上的旋流不斷上升進入過濾區。
(4)動態過濾機理：污水經重力分離和離心分離凈化后，水質基本達到技術指標要求。尚有少量質量小的顆粒漂浮物隨著凈化水上升進入過濾區，過濾區內采用特殊結構、微小粒徑的懸浮濾料，借助旋流及上升流，濾料間產生撓動，從而實現動態過濾。動態過濾的特點是，濾料在旋流及上升流的作用下相互摩擦、碰撞，濾料不易板結，不會在過濾面形成泥餅，具有自清洗能力，反沖洗周期長，顆粒漂浮物容易凝聚脫落下沉。這一區域，粒徑在5μm以上的顆粒基本被截留，實現污水的二級把關凈化，顆粒雜質被濾料表面吸附，當吸附的顆粒物不斷截留，堆積達一定程度后隨著濾料顆粒的相互摩擦作用而脫落，在離心力作用下又下滑到污泥區。
(5)污泥壓縮沉淀機理：通過重力和離心的污泥進入錐形泥斗區，泥斗區中上部污泥在聚合力作用下，顆粒群體結合成一整體，各自保持相對不變的位置共同下沉。在泥斗區中下部，污泥濃度相對較高，顆粒間距離很小，顆粒互相接觸，互相支承，在罐體內水及上層顆粒重力作用下，下層顆粒間隙中的液體被擠出界面，固體顆粒被濃縮壓密，最后從錐體底部排泥管連續或間斷排出。DH高效凈化器取代了傳統的水處理繁雜工藝鏈，運用組合和集成新技術使廢水在短時間內實現多級高效凈化。對污染因子，特別是SS、COD、P、色度、濁度等去除率高，耐沖擊負荷強(SS進水濃度可允許達6000mg/L)。
2.4.3 經纖維球過濾器
處理能力為50m3/h，2臺，1用1備。設備外形直徑為1800×5800mm。采用Q235-B材質。纖維過濾器采用直接攔截、慣性攔截和電化學吸附進行過濾。本體為立式罐，采用機械攪拌方式進行反沖洗，可手動操作和自動操作。過濾時廢水從上到下流過濾層，油及懸浮物等被攔截，大部分污物被去除。反洗時凈水從下到上沖洗濾料，邊沖邊攪拌，被濾料攔截的污物逐漸清洗干凈。過濾處理后清水自流進入回用水池。
2.4.4 PAC和PAM加藥裝置
設置2套加藥裝置。每套加藥裝置內主要包括計量箱(帶磁性浮子液位計，輸出4～20mA信號)、加藥泵、過濾器、攪拌設備、出入口閥門、逆止閥、安全閥、緩沖器、壓力表、連接管道、儀表和就地控制柜等。PAC加藥裝置計量箱容積為1m3，計量泵處理25L/h;PAM加藥箱容積4.5m3，計量泵出力315L/h。
2.4.5 控制系統
整套系統裝置的控制可實現遠程自動和就地手動兩種方式，系統所有在線儀表及自動閥門，既可在設備現場顯示控制，也可統一納入項目總的程控系統。
3、系統調試運行情況
3.1 調試準備
土建安裝等工作完成，驗收合格。系統來水連續水質穩定。電氣熱控設備可以投入使用，滿足系統調試要求。工藝系統通水正常，無泄漏。系統所需濃度藥劑配制完畢。
3.2 調試運行
首先進行單體調試。確保DH高效過濾器和纖維球過濾器設備本體完好，表計齊全并能正常投入使用;水源供水正常，壓力穩定;各閥門開關靈活，各監督取樣點開通。加藥裝置的溶解箱、計量箱清洗干凈;計量泵、攪拌機、儀表、液位計及各閥門正常;將溶解箱加水后打開注入口的閥門，啟動計量泵，看其運行是否正常;試運行。將所需的藥劑在溶解箱中，開動攪拌機進行攪拌，然后將藥液放入計量箱，待運行;藥液的比例、計量泵的行程等，在全系統調試時再定(以SDI指數合格為準)。
3.3 調試結果
(1)PAM定量條件下，不同PAC投加量出水濁度比較。PAC為固體，對水中膠體顆粒和膠體污染物進行電性中和、脫穩和吸附架橋從而生成粗顆粒絮凝體去除懸浮物，配置溶液濃度為10%。PAM選陰離子型，是有機高分子化合物，具有較好的架橋和網捕作用，投加后有助于懸浮物形成更大的絮團，增加沉降效果，配置溶液濃度為0.1%。用燒杯取2L廢水，向其中加入PAM濃度為1.5mg/L，然后投加不同濃度PAC時觀察出水效果。通過燒杯試驗確定，在PAC投加量從20mg/L到45mg/L的過程中，對濁度的去除呈現迅速增加的趨勢，并且在PAC投加量為45mg/L時，出水濁度最低。但是PAC投加量增大到45以后，濁度的去除效率變化很緩慢，當繼續投加PAC，濁度反而上升。這是由于PAC投加量過大出現膠體再穩現象。由此確定此工藝最佳加藥點為PAM1.5mg/L，PAC45mg/L。
(2)不同進水濁度，出水效果比較。
如圖2所示，在電廠含煤廢水來水水質波動較大的情況下，DH高效凈化器+纖維球過濾器工藝鏈可以較好地控制出水濁度，滿足回用水要求。
3.4 運行建議
(1)在項目設計時要注意一些原則性的要求，如藥劑的充分混合條件和時間。如果管道混合器設置太靠設備，藥劑反時間不足會影響出水水質。表計安裝位置要適宜以法滿足巡檢和檢修方便要求。
(2)纖維球過濾器正洗排水閥門應采用自動門，否則設備反洗后無法自動進入正洗階段，直接轉入投運階段，會導致出口濁度數值升高。
4、結論及建議
從處理效果和現場實際運行情況來看，該項目運用DH高效凈化器+纖維球過濾器處理電廠含煤廢水的工藝，能滿足含煤廢水回用要求;而且對水質變化適應性強，維護檢修簡單、運行也比較穩定可靠，抗沖擊負荷能力強。(來源：國家能源集團諫壁發電廠，北京朗新明環保科技有限公司南京分公司)
