电厂中水回用工程设计与分析

张洪江，杨云龙

(太原理工大学环境科学与工程学院，山西太原 030024)

电厂中水回用工程设计与分析

张洪江，杨云龙

(太原理工大学环境科学与工程学院，山西太原 030024)

介绍了山西某电厂中水回用工程的工艺流程及设计参数。该工程采用机械加速澄清池、D型滤池、二氧化氯消毒工艺处理污水处理厂二级出水，出水作为补给水供给电厂循环冷却系统。运行结果表明，该工艺设计合理，出水各项指标均能满足回用要求;建设和运行费用低，为类似中水回用工程的设计与运行提供参考。

中水回用;深度处理;混凝澄清;D型滤池

1 工程概况

山西中部某电厂为缓解其工业用水与该市水资源矛盾的问题，根据国内外污水再生回用电厂水的成功案例，确定建设中水回用系统以保证其正常用水需求。该中水回用工程取水自附近污水处理厂二级出水，经深度处理后作为电厂循环冷却水、热网及锅炉补给水，该系统处理能力为10000m3/d，其主要处理工艺为机械加速澄清池+D型滤池+二氧化氯消毒。中水回用系统投产后，运行稳定，出水各项指标均能满足回用要求。

2 设计水量及水质

该中水回用系统设计规模为420m3/h，出水水质达到《污水再生利用工程设计规范》(GB 50335－2002)中的再生水用于工业冷却用水的控制指标。中水回用系统的设计进、出水水质见表1。

3 处理工艺

根据电厂回用水对水质、水量的要求，该中水回用系统确定采用机械加速澄清池及高效率、低能耗的深度处理核心工艺D型滤池，以保证处理效果满足再生水回用要求。

表1 中水回用系统程设计进、出水水质

城市二级出水进入提升泵池，经提升泵提升后进入电厂中水处理回用系统。二级出水自流进入机械加速澄清池，与加入的混凝剂硫酸铝重分混合使水中的细小杂质絮凝得以去除，经混合、混凝、澄清的清水进入D型滤池过滤以进一步去除水中的悬浮物、COD及BOD，过滤后的水加入二氧化氯杀菌灭藻后进入清水池再经回用泵房提升后送至电厂各用水。电厂中水回用系统工艺流程见图1。

图1中水回用工艺流程

4 主要构筑物的设计

4.1 提升泵池

城市二级出水进入提升泵池，经提升泵加压后进入机械搅拌式澄清池。提升泵选用无堵塞，效率高，能耗低，检修方便的离心潜污泵。泵池平面尺寸为 A ×B=10.3m ×8.4m，池深 5.9m，超高 0.5m。提升泵设计流量Q=420m3/h，采用离心潜污泵3台(二用一备)。单泵流量250m3/h，扬程8m，配用电机功率11kW。

4.2 机械加速澄清池

设机械加速澄清池2座，设计流量210m3/h(单座)，设计池深 6.0m，设计池径 14.3m，设计容积677m3。选用型号为JJ－2.5的搅拌机，其电机功率为4kW，叶轮直径2.5m。选用JG－9.0型刮泥机，其电机功率为0.8kW，刮臂直径9.0m。

4.3 D 型滤池

选用DA863滤料滤池2座，单座滤池总平面尺寸为15.3 ×9.3m，分2 格，单格尺寸为5.0 ×3.0m，池深3.8m，设计流量Q=420m3/h。滤池设计过滤速度为17.4m/h，水头损失为 0.6 ～1.6m。滤池分两格。每格有效过滤面积为24m2，池内滤料采用彗星式纤维滤料，对水中大于5μm的悬浮固体颗粒的去除率可达91%以上，正常出水浊度在1NTU以下，滤料截污容量为10～35kg/m3。滤池采用小阻力配水系统，滤板为整体混凝土浇筑。

滤池采用气水反冲和全程伴随表面扫洗的冲洗方式:先气冲3～5min，然后气水同时反冲8～10min，最后单独水冲3～5min。反冲洗全过程伴有表面扫洗，表面扫洗强度1.4～2.8L/(m2·s)。滤池控制方式为PLC按照反冲洗程序控制。

反冲洗操作间设有反冲洗水泵房和鼓风机房，平面尺寸为16.5m×6.3m。反冲洗泵房内设有反冲洗水泵3台(二用一备)，单台流量为280m3/h，扬程为10.0m，配套电机功率15kW;鼓风机房内设HSR150A－1180型反冲洗风机3台(二用一备)，单台风机风量 17.0m3/min，升压为 58.8kPa，配套电机功率30kW。反洗设备间内设置电动葫芦1台，型号为LSX。

4.4 清水池

清水池采用钢筋砼结构，选用1000m3矩形清水池2座，池进水口设置进水封堰，池内设导流墙以防滞水。池内设有溢流、放空管、水位计等设施。溢流管溢流水量与进水流量相同。单座清水池平面尺寸15.9 ×15.9m，有效水深3.8m。

4.5 加药间及加氯间

加药间的主要功能是投加硫酸铝，使水中的细小杂质凝聚，以便在后续工艺中去除这些杂质。依据原水水质的情况，药剂可采用硫酸铝，投加浓度10%，投加量3～10mg/L，平均投加量8mg/L。加药间包括药库间、配药间、加药间。加药间平面尺寸为21.0m ×6.0m ，设加药泵3台(二用一备)，单泵流量15m3/h，扬程10m，电机功率0.8kW。

加氯间主要作用为采用二氧化氯对处理后排出的污水消毒。投加量按6mg/L计，选用YXD－11型二氧化氯发生器2台，每台产气量为4000g/h，功率5.6kW，消毒间平面有效尺寸16.8m ×6.6m。

4.6 吸水井及回用泵房

污水经机械加速澄清池和D型滤池处理后，从清水池进入吸水井，而后经回用水加压泵房加压后作为电厂冷却用水送至电厂各用水点。回用泵房水泵3台(二用一备)，单泵流量设为250m3/h，扬程这8m，电机功率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 设计要点分析

5.1 澄清工艺

二级出水中的悬浮物、胶体杂质、细菌及真菌等在水中具有一定的稳定性，是造成水体混浊和颜色的主要原因。应对二级出水进行加药吸附，混凝处理和沉降澄清处理，澄清池完成上述三个过程。设计选用的机械加速澄清池是将混凝反应和沉降处理建在同一构筑物内，利用悬浮状态的泥渣层作为接触介质，来增加颗粒的碰撞机会提高混凝效果。整个池体由一次混合反应区、二次混合反应区、导流筒、分离室和泥渣浓缩区五个主要部分组成。

机械加速澄清池具有效率高，运行比较稳定，对进水水质和处理水量的变化适应性较强，操作简单的特点。其工作原理如下:投药后的原水由进水管导入三角形的配水槽，然后由槽底的配水孔进入一次混合反应区。池中心装有转动叶轮，叶轮下方的叶片起着水和药剂及水和泥渣间的混合搅拌作用;叶片上方的圆盘实际上是一个低水头的离心泵，起着提升泥水混合液的作用。分离区沉降下来的泥浆由回流区下部的回流缝流入一次混合反应区。池底有排泥阀，以调整泥渣含量。泥浆回流量为进水量的3～5倍，可以通过叶轮开启度来控制回流量。

机械加速澄清池是依靠活性泥渣的接触吸附作用使水澄清，因此，保持泥渣的活性和适宜的浓度，对澄清池的运行效果十分重要。

5.2 D 型滤池

经过机械加速澄清池处理后的水，进入后续的过滤处理环节。滤池处理是电厂中水处理的关键环节。滤池选择的要求:过滤精度高，过滤速度快，截污容量大，有较长的运行周期，且方便更换滤料易于检修。D型滤池是一种重力式高速自适应滤池，它以国家863计划的专利产品——彗星式纤维滤料为技术核心，采用小阻力配水系统、高效的气水反冲洗技术、恒水位或变水位的过滤方式。

DA863滤池采用“彗星氏纤维滤料”，该过滤材料的特点是一端为松散的纤维丝束，又称“彗尾”，另一端纤维丝束固定在密度较大的“彗核”。彗星氏纤微滤料特有的不对称和分形结构使其具既有纤维滤料过滤精度高和截污量大的优点，又具有颗粒滤料反冲洗洗净度高和耗水量少的优点。该滤料形成的滤床孔隙分布接近理想的滤层结构，过滤时沿水流方向自上而下滤床孔隙度由大逐渐变小，自动形成上疏下密的滤床结构，滤床同一横截面空隙率分布均匀，过滤时大颗粒被滤床上部捕获截留，小颗粒在滤床下部被截留，整个滤床的过滤能力被充分发挥，不会形成的滤饼现象。滤床反冲洗时，由于彗核和两端的彗尾的比重的差异，随着水流的冲击和气泡的抖动滤料单体之间充分散开，同时彗核对彗尾形成较强的甩曳力，再经过空气擦洗，彗核之间相互碰撞产生较强的转动、翻转、甩力，强化了反冲洗时滤料单体受到的机械作用力，使得彗尾自动地充分散开并甩动，附着在彗尾的悬浮物颗粒被甩脱，随反洗水流走，滤料得以洗净。

D型滤池具有以下特点:采用新型慧星式纤维滤料，可实现高滤速、高精度的过滤，从而减少占地面积，提高出水质量;过滤速度快，一般控制在18～30m/h;过滤速度快，5μm的悬浮物颗粒去除率大于95%;采用特制的配水布气系统，彻底避免了过滤过程中常见的死角和穿透的现象;投资费用少、运行成本低;抗进水水质波动的冲击能力强。由于滤床结构及滤料自身的特点，当滤池前置处理设备短期内发生故障或者洪水期短期内进水水质出现大幅度波动时，滤池仍然可以保证出水水质。

6 结语

目前电厂此工艺投产一年多来，系统运行稳定，出水水质满足再生水回用要求，运行成本较低，实践证明选择机械加速澄清池、D型滤池、二氧化氯消毒中水深度处理工艺是可行的。尤其是选用的D型滤池具有占地省、投资少、运行费用低、节能减排等优点，是改进和替代传统过滤工艺最低选择，对类似电厂中水回用项目提供了示范作用。

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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

张洪江(1985-)，男，山东聊城人，硕士研究生，研究方向为水与废水的处理理论与技术。E－mail:416228638@qq.com