定州電廠含煤廢水電子絮凝處理技術應用研(yan)究

王天(tian)偉¹，孫(sun)薊光¹，趙文寧¹，歐群飛²，黃勇²，徐建洪²

（1.國(guo)(guo)家能源集團神華國(guo)(guo)華定州發電有(you)限責(ze)任(ren)公司，河北定州，073000；2.成(cheng)都(dou)飛(fei)創科技有限公司，四川成(cheng)都(dou)，610000）

摘要：河北國華定州發電有限(xian)責任公司將二期化(hua)學系統的樹脂廢液(ye)匯入含(han)煤廢水沉淀池，大量(liang)處(chu)理化學(xue)樹脂廢(fei)液，導致(zhi)原有的含煤廢水加藥處理系統淤(yu)堵，制(zhi)水效率下降，增加運行人員的工作強度，并且經(jing)常(chang)出現由于(yu)出水不及時導致沉(chen)淀池溢水等(deng)現象。為了(le)有(you)效解決這個難題，河北(bei)國(guo)華(hua)定州電廠現采(cai)用電子絮凝技術對含有廢(fei)舊樹脂殘液的含煤廢(fei)水進行(xing)處理，有效解(jie)決了(le)含煤廢(fei)水系統於堵(du)的問題，提高了(le)回水利用率，全自(zi)動(dong)運行(xing)，自(zi)動(dong)化水平(ping)高，無需加藥，運行(xing)成(cheng)本低，彌補(bu)了(le)國內電子絮凝技術在處(chu)理樹脂(zhi)殘液方面的(de)空白，其(qi)成功經驗可以在國內外類似含有樹脂殘液(ye)的污水處理系統中進行(xing)推廣。

關鍵詞：含煤(mei)廢水；樹脂殘液(ye)；電(dian)子絮(xu)凝；處理工藝。

河北國華(hua)定(ding)州發(fa)電有限責任公司原(yuan)有的(de)(de)兩套加(jia)藥(yao)絮凝(ning)、斜(xie)板集(ji)聚、砂濾過濾的(de)(de)含煤廢(fei)水(shui)處理系統(tong)已經(jing)運(yun)行13年。長期(qi)循環加(jia)藥(yao)，導(dao)致(zhi)設(she)備老化(hua)，藥(yao)劑的(de)(de)絮凝(ning)效率(lv)下(xia)降，水(shui)質波動較大(da)。自2009年二(er)(er)期(qi)設(she)備投運(yun)后，又將二(er)(er)期(qi)化(hua)學(xue)系統(tong)的(de)(de)樹脂廢(fei)液匯入含煤廢(fei)水(shui)沉淀池(chi)，導(dao)致(zhi)進入系統(tong)的(de)(de)總量(liang)大(da)于輸煤系統(tong)的(de)(de)消耗，尤其是樹脂殘液易(yi)導(dao)致(zhi)過濾砂箱淤(yu)(yu)堵，造成系統(tong)反(fan)沖(chong)洗頻(pin)次增加(jia)、設(she)備運(yun)行時(shi)間加(jia)長；在含煤廢(fei)水(shui)循環運(yun)行條件(jian)下(xia)，大(da)量(liang)消耗的(de)(de)助凝(ning)劑、混凝(ning)劑長期(qi)累(lei)積影響，會使得水(shui)質pH值(zhi)升高，增加(jia)管道銹蝕(shi)、泄漏的(de)(de)幾率(lv)；同(tong)時(shi)大(da)量(liang)處理化(hua)學(xue)樹脂廢(fei)液，導(dao)致(zhi)原(yuan)有的(de)(de)系統(tong)淤(yu)(yu)堵，制水(shui)效率(lv)下(xia)降，不僅會增加(jia)運(yun)行人員的(de)(de)工作強度，也會誘發(fa)由(you)于出水(shui)不及時(shi)導(dao)致(zhi)的(de)(de)沉淀池(chi)溢水(shui)。為消除由(you)此導(dao)致(zhi)的(de)(de)隱患，現采(cai)用電子絮凝技(ji)術對含有廢(fei)(fei)舊樹(shu)脂殘液(ye)的(de)含煤廢(fei)(fei)水(shui)進行處理。

1含煤廢(fei)水處理系統(tong)概況

河北國華(hua)定州發(fa)電有限(xian)責(ze)任公司(si)的含(han)煤廢水(shui)處理水(shui)量為30m³/h,含煤廢(fei)水處理后要(yao)求達到回(hui)用標準。根據(ju)電廠(chang)的實際情(qing)況(kuang)與(yu)含有(you)廢舊樹(shu)脂殘液的(de)含(han)煤廢水進(jin)出水指標(biao)，整個(ge)處(chu)理(li)工藝(yi)采用(yong)“電絮凝-離心沉淀(dian)-過濾預處(chu)理(li)-介質過濾”的方式進(jin)行處(chu)理(li)，具體(ti)工藝(yi)流程如下：

圖1含煤廢水(shui)處(chu)理工藝(yi)流(liu)程圖

工(gong)藝流程說明：

含煤(mei)廢水(shui)與樹脂廢液來水(shui)在一級(ji)沉淀池匯集，水(shui)在一、二、三(san)級(ji)沉淀池之間逐級(ji)沉淀，每級(ji)沉淀池通過溢(yi)流方式(shi)進出，通過采(cai)用這種(zhong)三(san)級(ji)沉淀方式(shi)增加了含煤(mei)廢水(shui)的停(ting)留時(shi)間，并(bing)且調(diao)節緩沖不(bu)均(jun)勻來水(shui)。煤(mei)灰和水(shui)的密度相似，自然(ran)沉降(jiang)只能去除較(jiao)大煤(mei)粒(li)和可沉降(jiang)懸浮(fu)物，小顆(ke)粒(li)煤(mei)灰表面帶電荷，在水(shui)中呈(cheng)現(xian)布(bu)朗運動，很難自然(ran)沉降(jiang)。

廢水(shui)(shui)經三級沉淀后利用(yong)煤水(shui)(shui)提升泵將水(shui)(shui)提升進電絮(xu)凝(ning)反(fan)應(ying)器，電絮(xu)凝(ning)反(fan)應(ying)器內有鐵(tie)板(ban)、鋁(lv)板(ban)或鋁(lv)鐵(tie)混合極板(ban)組成(cheng)的(de)電極板(ban)，在電化學反(fan)應(ying)的(de)作(zuo)用(yong)下，廢舊樹脂與(yu)含(han)煤廢水(shui)(shui)的(de)顆粒(li)經絮(xu)凝(ning)作(zuo)用(yong)由小顆粒(li)聚集成(cheng)大(da)的(de)絮(xu)體，在水(shui)(shui)壓作(zuo)用(yong)下與(yu)廢水(shui)(shui)一同進入離(li)心沉淀反(fan)應(ying)器。

離心(xin)(xin)(xin)沉(chen)淀(dian)反應(ying)(ying)器(qi)作(zuo)(zuo)為一種分離分級(ji)設(she)備，其工作(zuo)(zuo)原理是離心(xin)(xin)(xin)沉(chen)降。當待分離的兩相（或三相）混合液以一定(ding)壓力進(jin)入反應(ying)(ying)器(qi)內后，產(chan)生強烈的三維橢(tuo)圓型強旋轉(zhuan)剪切湍流(liu)運動。由(you)于粗(cu)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)（或重相）與細顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)（或輕相）之間存在著粒(li)(li)度(du)差（或密度(du)差），其受到的離心(xin)(xin)(xin)力、向心(xin)(xin)(xin)浮力、流(liu)體(ti)曳力等大(da)小不同，受離心(xin)(xin)(xin)沉(chen)降作(zuo)(zuo)用，大(da)部分粗(cu)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)（或重相）經(jing)離心(xin)(xin)(xin)沉(chen)淀(dian)反應(ying)(ying)器(qi)底部排(pai)污口排(pai)出，而(er)大(da)部分細顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)（或輕相）由(you)溢流(liu)管排(pai)出進(jin)入過濾預(yu)處(chu)理裝置，從而(er)達(da)到分離分級(ji)的目的。

廢水(shui)在過(guo)濾(lv)(lv)(lv)預(yu)處理裝(zhuang)置(zhi)中進(jin)(jin)行短暫的停留后經中間(jian)水(shui)泵將廢水(shui)提升進(jin)(jin)介質過(guo)濾(lv)(lv)(lv)系(xi)統(tong)(tong)(tong)中進(jin)(jin)行深度(du)過(guo)濾(lv)(lv)(lv)，該過(guo)濾(lv)(lv)(lv)系(xi)統(tong)(tong)(tong)采用(yong)精選的無煙煤、火山礫和石英砂多層濾(lv)(lv)(lv)料，當(dang)廢水(shui)經過(guo)濾(lv)(lv)(lv)層時，懸浮物基本(ben)被(bei)攔截(jie)吸(xi)附，保(bao)證出水(shui)水(shui)質。介質過(guo)濾(lv)(lv)(lv)系(xi)統(tong)(tong)(tong)帶有手動(dong)、壓(ya)差和時間(jian)控制反洗(xi)功(gong)能，并且在出水(shui)管裝(zhuang)有濁度(du)儀(yi)，當(dang)過(guo)濾(lv)(lv)(lv)系(xi)統(tong)(tong)(tong)的進(jin)(jin)出口壓(ya)差或工(gong)作時間(jian)到(dao)達(da)設(she)定值，系(xi)統(tong)(tong)(tong)開(kai)始(shi)反洗(xi)，反洗(xi)后再進(jin)(jin)行正洗(xi)，保(bao)證濾(lv)(lv)(lv)料清潔高效。經過(guo)過(guo)濾(lv)(lv)(lv)后的水(shui)體(ti)濁度(du)可(ke)小(xiao)于10NTU，SS小(xiao)于10mg/L，達(da)到(dao)回用(yong)系(xi)統(tong)(tong)(tong)要求。

為了實現自(zi)(zi)動(dong)化(hua)控(kong)(kong)制(zhi)和(he)無人值守運行，在三級(ji)(ji)沉淀(dian)(dian)池和(he)過濾預處(chu)理(li)裝(zhuang)置(zhi)處(chu)均設(she)(she)置(zhi)有超(chao)聲波液(ye)位(wei)(wei)(wei)計(ji)，在離心沉淀(dian)(dian)反應(ying)器(qi)下方(fang)設(she)(she)置(zhi)有泥水界面(mian)儀(yi)。當三級(ji)(ji)沉淀(dian)(dian)池液(ye)位(wei)(wei)(wei)達到設(she)(she)定高度(du)時，自(zi)(zi)動(dong)啟(qi)動(dong)煤(mei)水提升泵(beng)，啟(qi)動(dong)電(dian)子絮(xu)凝器(qi)進行絮(xu)凝處(chu)理(li)；當三級(ji)(ji)沉淀(dian)(dian)池液(ye)位(wei)(wei)(wei)低于設(she)(she)定低液(ye)位(wei)(wei)(wei)值時，自(zi)(zi)動(dong)關(guan)閉煤(mei)水提升泵(beng)，關(guan)閉電(dian)子絮(xu)凝器(qi)供電(dian)。同(tong)理(li)，中(zhong)央(yang)控(kong)(kong)制(zhi)系統根據(ju)過濾預處(chu)理(li)裝(zhuang)置(zhi)的(de)液(ye)位(wei)(wei)(wei)對中(zhong)間水泵(beng)進行自(zi)(zi)動(dong)啟(qi)停控(kong)(kong)制(zhi)。控(kong)(kong)制(zhi)系統還根據(ju)泥水界面(mian)儀(yi)的(de)泥水高度(du)來控(kong)(kong)制(zhi)離心沉淀(dian)(dian)反應(ying)器(qi)底部排(pai)污(wu)閥進行自(zi)(zi)動(dong)排(pai)污(wu)。

2主要設備(bei)特點

（1）電絮凝反應器

本含煤廢水(shui)處理系(xi)統的(de)電絮(xu)凝反應(ying)器(qi)通(tong)過技(ji)(ji)術(shu)改良，相比(bi)傳統電絮(xu)凝反應(ying)器(qi)最大(da)的(de)區別在于采(cai)用最先(xian)進的(de)智能(neng)倒極(ji)技(ji)(ji)術(shu)，通(tong)過實(shi)時測量陽極(ji)和陰(yin)極(ji)之(zhi)間(jian)(jian)的(de)電阻(zu)增(zeng)加率，來自(zi)動控制(zhi)電解(jie)電源正負(fu)極(ji)性反向時間(jian)(jian)，有效(xiao)的(de)防止了陽極(ji)鈍化(hua)，提高(gao)了電絮(xu)凝效(xiao)果，避免了因水(shui)質波(bo)動而(er)使(shi)用同一(yi)固定反向周期的(de)電源導致電絮(xu)凝效(xiao)果不佳的(de)問題。

（2）離(li)心(xin)沉淀反應(ying)器(qi)

離心沉(chen)淀反應器(qi)作(zuo)(zuo)為一(yi)種分(fen)離分(fen)級設(she)備(bei)，其(qi)工(gong)作(zuo)(zuo)原理是離心沉(chen)降(jiang)。當待分(fen)離的(de)兩相(xiang)（或(huo)三相(xiang)）混合液(ye)以一(yi)定壓力進入(ru)旋流(liu)(liu)器(qi)內(nei)后，產(chan)生(sheng)強烈的(de)三維橢圓型強旋轉剪切湍流(liu)(liu)運動(dong)。由于粗(cu)顆粒(li)（或(huo)重相(xiang)）與細顆粒(li)（或(huo)輕相(xiang)）之(zhi)間存在著粒(li)度差（或(huo)密度差），其(qi)受到的(de)離心力、向(xiang)心浮(fu)力、流(liu)(liu)體曳力等(deng)大(da)小不同(tong)，受離心沉(chen)降(jiang)作(zuo)(zuo)用，大(da)部分(fen)粗(cu)顆粒(li)（或(huo)重相(xiang)）經離心沉(chen)淀反應器(qi)底部排污口排出，而(er)大(da)部分(fen)細顆粒(li)（或(huo)輕相(xiang)）由溢流(liu)(liu)管(guan)排出，從而(er)達到分(fen)離分(fen)級的(de)目(mu)的(de)。

（3）介質過濾器

介(jie)質過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)采用石英砂、無煙煤、火(huo)山礫三層組合的濾(lv)(lv)(lv)料形(xing)式，過(guo)濾(lv)(lv)(lv)系(xi)統采用模塊化設計，可以(yi)通過(guo)時(shi)間、壓(ya)差(cha)、手(shou)動(dong)的方式啟動(dong)介(jie)質過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)的反沖洗(xi)，系(xi)統內各(ge)過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)依次進行反沖洗(xi)，其他過(guo)濾(lv)(lv)(lv)器(qi)仍(reng)然在過(guo)濾(lv)(lv)(lv)，以(yi)保證(zheng)系(xi)統在反沖洗(xi)過(guo)程中不中斷供(gong)水(shui)，擁有反沖洗(xi)效率高，反沖洗(xi)時(shi)間短，反沖洗(xi)時(shi)節水(shui)等優點。

3電子絮凝技術對含(han)(han)有廢(fei)舊樹(shu)脂殘(can)液(ye)的含(han)(han)煤廢(fei)水處(chu)理機理的理論分析(xi)

經過對定(ding)州電廠現(xian)場水(shui)質分析，發現(xian)含煤廢(fei)水(shui)中煤灰顆粒大小不均，粒徑在幾十(shi)微米以下(xia)的占50%，其比重(zhong)與(yu)水(shui)的比重(zhong)非常接近，因此大部分處于(yu)(yu)懸(xuan)浮狀態，單靠自然(ran)沉淀的作用，效果不明顯。廢(fei)水(shui)中的樹脂不溶于(yu)(yu)水(shui)和一(yi)般溶劑，大多數成(cheng)(cheng)顆粒狀，也(ye)有一(yi)些成(cheng)(cheng)狀或粉(fen)狀，樹脂顆粒的尺寸一般在(zai)0.3～1.2mm范圍(wei)內(nei)，大部分(fen)在(zai)0.4～0.6mm之間，它們有(you)較高的機械強度(du)，化學性質也很穩定(ding)。

綜(zong)合(he)樹(shu)(shu)脂與(yu)煤粉顆(ke)(ke)粒的(de)(de)(de)(de)物(wu)理特性，樹(shu)(shu)脂顆(ke)(ke)粒與(yu)煤灰顆(ke)(ke)粒不易(yi)于沉淀，要(yao)一同(tong)去除(chu)廢水中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)這兩種物(wu)質(zhi)，首先需要(yao)通過電(dian)絮(xu)凝(ning)(ning)(ning)作(zuo)(zuo)用(yong)，使(shi)陽極在直(zhi)流電(dian)的(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)下(xia)被溶蝕，產生鋁、鐵等離子，經(jing)過一系(xi)列的(de)(de)(de)(de)水解、聚合(he)及氧化過程，使(shi)廢水中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)煤粉顆(ke)(ke)粒、膠體雜質(zhi)、懸浮(fu)物(wu)等凝(ning)(ning)(ning)聚成大的(de)(de)(de)(de)顆(ke)(ke)粒膠體，利用(yong)膠體的(de)(de)(de)(de)吸附作(zuo)(zuo)用(yong)，以及絮(xu)凝(ning)(ning)(ning)物(wu)對水中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)顆(ke)(ke)粒污染物(wu)進(jin)行網(wang)捕或卷(juan)掃作(zuo)(zuo)用(yong)，使(shi)樹(shu)(shu)脂顆(ke)(ke)粒與(yu)煤灰顆(ke)(ke)粒一同(tong)置(zhi)于絮(xu)凝(ning)(ning)(ning)環境中(zhong)(zhong)，從而更易(yi)于沉淀、分離。

4試(shi)驗(yan)與(yu)運行(xing)情況對比

4.1試驗情況

定州電廠含煤廢(fei)水小試試驗規模為100L/h，電絮凝反應試驗在一個電解(jie)槽(cao)(cao)中進行(xing)，槽(cao)(cao)體有效容積為5L（長(chang)20cm，寬(kuan)10cm，高28cm），輸入電壓(ya)為220V，離心沉淀(dian)試驗裝(zhuang)置(zhi)一臺(tai)、過濾(lv)預處理試驗裝(zhuang)置(zhi)一臺(tai)、過濾(lv)器試驗裝(zhuang)置(zhi)、以(yi)及配套的煤水提升(sheng)泵、pH檢測儀(yi)、過濾(lv)器提升(sheng)泵等。

如(ru)表1所示，為不(bu)同的電解電流(liu)密度下(xia)所進(jin)行的電絮凝試驗后的水質分析情況，可以看出在這四種不(bu)同的電解電流(liu)密度條件下(xia)，介質過濾器的出口水樣濁度均為0，懸浮(fu)物小于(yu)5mg/L，優于要求出(chu)水(shui)水(shui)質SS＜10mg/L的(de)指標。

表1試驗(yan)情況水質分(fen)析

4.2運行情況

定州電廠含(han)煤(mei)廢水電絮凝處(chu)理(li)系(xi)統的處(chu)理(li)水量為30m³/h，在電解電壓160V，電解電流(liu)30A的(de)情況下，含煤廢水(shui)電絮凝系統(tong)穩定運行(xing)(xing)168小時后，現場設(she)備運轉(zhuan)正常，出水(shui)水(shui)質良好，取水(shui)樣進行(xing)(xing)化(hua)驗分析。

表2運行(xing)情況水質分析

如表2所示，介質過濾器出口(kou)的(de)濁度(du)(du)、色度(du)(du)和懸浮物相比含(han)煤廢水原水均有很大(da)程度(du)(du)的(de)降低(di)，各項指標達到規定的(de)技術要求，并且對(dui)比含(han)煤廢水(shui)(shui)原水(shui)(shui)與介質(zhi)過濾器出(chu)口的樹脂(zhi)含(han)量可以發現，經電子絮凝技術(shu)處(chu)(chu)理(li)后的廢水(shui)(shui)樹脂(zhi)含(han)量大大降(jiang)低(di)，說明本系統的電子絮凝處(chu)(chu)理(li)技術(shu)對(dui)含(han)有(you)廢舊樹脂(zhi)殘液(ye)的含(han)煤廢水(shui)(shui)的處(chu)(chu)置效果很好，成(cheng)功達到預(yu)期目標。

如圖2所示，為定州(zhou)電(dian)廠(chang)含(han)煤廢(fei)水(shui)電(dian)絮凝處理系統運行(xing)前后的水(shui)樣(yang)對比情(qing)況(kuang)(kuang)，圖3為定州(zhou)電(dian)廠(chang)含(han)煤廢(fei)水(shui)現場運行(xing)情(qing)況(kuang)(kuang)。

圖2含煤廢水(shui)處理前后(hou)水(shui)樣對(dui)比

圖(tu)3定(ding)州電廠含煤廢水現場運行情況

5結論

通過(guo)現(xian)場實際運行(xing)(xing)情況可(ke)知，定(ding)州(zhou)電(dian)廠(chang)通過(guo)運用電(dian)子絮凝技(ji)術對含(han)(han)有(you)廢舊樹(shu)脂(zhi)殘(can)液(ye)(ye)的(de)(de)含(han)(han)煤廢水進行(xing)(xing)處(chu)理達到預期效(xiao)果，經(jing)處(chu)理后的(de)(de)樹(shu)脂(zhi)含(han)(han)量大幅度(du)(du)減少，解(jie)決了系(xi)統於堵、制水效(xiao)率低等問題(ti)，系(xi)統運行(xing)(xing)至今性能穩定(ding)、操作可(ke)靠、自動化程度(du)(du)高，定(ding)州(zhou)電(dian)廠(chang)的(de)(de)這個成功經(jing)驗填補(bu)了國(guo)內電(dian)子絮凝技(ji)術在(zai)處(chu)理樹(shu)脂(zhi)殘(can)液(ye)(ye)方(fang)面的(de)(de)空白，并可(ke)以在(zai)國(guo)內外類似含(han)(han)有(you)樹(shu)脂(zhi)殘(can)液(ye)(ye)的(de)(de)污水系(xi)統中進行(xing)(xing)推(tui)廣，具有(you)巨大的(de)(de)經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)與環(huan)境效(xiao)益(yi)。

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