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电厂含煤废水处理技术分析

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摘要:随着电厂装机容量的日趋增大和节约用水与环境保护的要求提高,电厂煤泥水处理工程的技术要求随之提高。通过对电力行业煤泥水处理各工艺系统分析,煤泥水处理的工艺都采用了给水处理的理论与方法,只是系统工艺环节的组合略有不同,但各工艺系统都具备各自特点。对各工艺系统结合煤泥水的性质分析发现,无论采用何种系统,煤泥水处理必须合理的结合和利用水处理理论,才能拟订出经济合理,运行安全稳定的处理系统。

关键词:节约用水环境保护水处理理论经济合理,处理系统。

1前言

电厂含煤废水主要为输煤系统地面冲洗及输煤系统除尘排水产生的废水。煤场含煤废水是在降雨相对较多地区,由煤场区雨水汇集产生的煤场含煤废水。输煤系统产生的含煤废水根据电厂的建设容量不同,排水量不同。每个电厂煤泥水排放特点是排放周期、排放量变化不大。煤场雨水量由电厂当地暴雨强度及降雨持续时间决定,煤场区雨水特点是水量大,持续时间长。含煤废水中含有大量的悬浮物、煤泥和泥砂,未经处理的煤泥水其悬浮物浓度最高可以达到5000mg/L以上。由于煤炭本身具有疏水性,废水中的一些微小煤粉在水中特别稳定,一些超细煤粉悬浮于水中,静置相当长的时间也不会自然沉降。若将此类废水直接排放会造成厂区内的环境污染,形成管道淤塞。如排入水体影响农田灌溉、工业用水和生活饮用水水质,使水环境严重恶化。

2煤泥水的性质

pH值与悬浮物浓度SS:pH值比较稳定,浮物浓度SS差别很大。煤泥水pH值在7.3~7.8之间,悬浮物浓度SS在100~5000mg/L。矿物的组成。煤泥水样经干燥后对其矿物组分进行分析,SiO2含量最高,因此胶粒结构为:{[SiO2]mnSiO2-32(n-x)H+}2x-。粘度及动电电位(ξ电位)。煤泥水样粘度越高。对悬浮颗粒沉降的阻力越大。在20℃下,煤泥水样的动力粘度μ=3.5×10-2泊,粘度是水的3.5倍,电泳ξ=-34mV。粒度。煤泥水中的微细级的悬浮颗粒含量增高,会使煤泥水性质发生改变,致使其沉淀、浓缩以及过滤都难于进行。所以煤泥的粒度组成,尤其是微细级的含量,对煤泥水的处理作业具有决定性的意义。

煤泥水样的粒度组成:粒径/mm>0.05000.5~0.2500.250~0.1250.125~0.074<0.074煤泥水的主要特点是悬浮物浓度高,粒度小,比重轻,并且颗粒带有较强的负电荷,具有胶体分散体系的特点,因此难于自然沉降。通过上述煤泥水的性质分析可知,煤泥水难于自然沉降的根本原因是悬浮颗粒带有较强的负电荷的胶体体系,并且主要体现在胶体的动电电位上。因为:1)带有较强的负电荷的胶粒之间产生的较强的静电斥力,而且动电电位越高,胶粘间的静电斥力越大,胶体越稳定。2)由于受水分子热运动的撞击,使微粒在水中作不规则运动,即“布朗运动”。布朗运动因胶粒间互相排斥力而使胶体具有稳定性。3)由于胶粒带电,将极性水分子吸引到它的周围形成一层“水化膜”。水化膜能阻止胶粒间的互相接触。水化膜厚度决定于扩散层厚度,而扩散层厚度又影响动电电位。如果胶粒动电电位消除或减弱,水化膜也随之消失或减弱。

3废水处理工艺

煤炭行业由于在煤炭分选清洗过程中产生大量含煤废水,含煤废水的处理研究和应用已经形成了很多成熟的处理理论和工艺系统,这些成熟的理论和工艺系统对电厂含煤废水处理提供了很多宝贵的经验和参考价值。目前煤炭行业煤泥水处理工艺流程主要有以下几种:1)预浓缩→管道反应→沉淀→清水回用或排放;2)预调节→机械加速澄清→清水回用或排放;3)预浓缩→气浮→清水回用或排放。4)高浊度废水一体化净化器洗煤废水处理设备。目前电力行业煤泥水处理工艺流程有以下几种:1)初沉→加药→沉淀→清水回用或排放;2)初沉→加药→沉淀→过滤→清水回用或排放;3)初沉→加药→煤泥废水处理设备→清水回用或排放;

3.1现有废水处理工艺

对各系统各环节所注意的问题进行探讨与分析,从而选择合理处理工艺。

3.2初沉

初沉过程是对煤泥水中颗粒利用沉淀理论进行沉淀的过程。通过对煤泥水的特点分析,煤泥水在沉淀过程中只能去除颗粒大,能自然沉降的很少部分较大颗粒。因此沉淀池的设计可取较大颗粒的沉速为设计值。

3.3加药絮凝

加药过程就是采利用絮凝理论,对极细粒级煤泥来说,完全依靠重力作用进行沉降比较困难,所以,加入絮凝剂,利用絮凝剂大分子聚合物的絮凝作用使微细颗粒互相凝集,形成絮团以增大“粒度”加速它们的沉降,达到澄清目的。由于絮凝剂的种类繁多,性质存在一定的差别,同时煤泥水由于煤质的不同也呈现出不同之处。絮凝剂与矿物之间的作用比较复杂,目前仍无法根据煤泥水体系的参数预测絮凝剂的作用及效果。基于此,需要逐个进行试验,选定絮凝剂的种类及用量,同时还考虑了絮凝剂的来源与价格。

1)药剂选择

由于聚丙烯酰胺絮凝剂是我国选煤厂目前使用最多的絮凝剂,考虑与现场实际结合,聚丙烯酰胺为首选药剂。药剂的选择和加药量的确定需经试验确定。一般药剂选择及加药量确试验分三个阶段:(1)对选用的各种絮凝剂分别进行用量选择,确定出各自的最佳用量及最优效果。(2)比较各种絮凝剂的试验结果,确定出最优的絮凝剂品种,并根据试验情况,用无机电解质凝聚剂配合絮凝剂使用,并采用两因素三水平正交试验,以确定最佳药剂方案。(3)在最佳药剂方案基础上,考察不同煤泥水的固体含量对絮凝剂沉降效果的影响。

2)存在的现象

一般情况下,煤泥水中的颗粒,随着絮凝剂用量的增加,沉降速度增加,但在絮凝剂用量过多时,沉降速度反而会降低。沉降物的厚度与絮凝剂的用量具有相互关系,先是随着絮凝剂用量的增加缓慢的减小,当絮凝剂使用过量时,沉降物明显增加。由于在处理工程中,澄清液中仍存在部分细悬浮物,加入凝聚剂AlCl3配合使用。在搭配使用过程中,如果絮凝剂用量增加,上澄清液的固体含量降低,而同时凝聚剂用量增加,上澄清液的固体含量也随之增加。

3)结论

絮凝剂与凝聚剂的用量对处理都有十分显著的影响,而絮凝剂的用量影响更大。另外,絮凝剂与凝聚剂的交互作用也十分显著,因此在药剂使用时,不但要注意两种药剂的用量,而且要注意相互作搭配。在处理过程中,药剂配合比为,絮凝剂∶凝聚剂=1∶7.5.4)煤泥水的固体含量对处理过程的影响理论与实践经验表明,当煤泥水的固体含量增加时,必须增加絮凝剂用量才能保证较好的絮凝沉降效果。不同固体含量时絮凝剂用量与初始沉降速度及上澄清液固体含量的关系也具有一定的相互关系,当煤泥水固体含量增加,初始沉降速度急剧下降;煤泥水固体含量增加,上澄清液固体含量明显增加,可见,煤泥水的固体含量的增加会严重影响沉降澄清效果,导致外排水的固体含量增高。因此煤泥颗粒含量不同的水,加药量多少也不同。

3.4煤泥水过滤

过滤就是对加药絮凝沉淀完毕的煤泥水进一步去除悬浮物的过程。过滤的方法种类繁多,如:沙滤、叠形滤片过滤、纤维球过滤、滤板,精度更高的膜过滤等。使用不同的过滤方式,需考虑是否与使用要求和环境相适用,同时一次性投资,运行费用及运行管理等问题都值得仔细探讨与研究。所以,无论选择何种过滤方式,最主要的是考虑对水质的要求及处理后水的用途。而电厂煤泥水大多为处理完毕后循环使用或用在煤场喷洒和除灰系统,对水质要求不高,只是要求喷头不堵塞即可。目前有些处理设备选用过滤精度很高的膜过滤,此类设备选择主要是考虑处理后的水用在水质要求很高,还要进行后继处理的系统中。根据前述煤泥水的粒径分析,电厂煤泥水如只作为水质要求不高的一般用水,采用反冲洗要求不高,耐用,精度满足常用水处理的过滤方式,如沙滤、滤板等。电厂煤泥水处理系统过滤系统的选择应从投资、运行管理及处理效果等角度考虑,笔者个人认为运行管理及处理效果作为主要评价指标。过滤环节最值得注意的就是避免重复提升、反冲洗频繁、耗水量大、过滤介质抗冲击能力差,机械产品环节过多等问题。

4结语

经过对煤泥水处理工艺系统各环节进行分析,发现在煤泥水处理的工艺过程中都采用了给水处理当中的水处理理论与方法,只是工艺环节的组合略有不同,但各工艺系统都具备各自特点。在设计系统中,如果废水经过多次提升;采用刮泥排泥机械;采用大容积的调节池、中间水池;占地面积大,投资大;人工操作管理、反洗,且必须配置反洗水泵、系统故障率较高等的系统应在设计中都应慎重考虑。总之,在实际工程设计当中,无论采用那种系统,工艺要结合煤泥水的性质及出水水质要求,合理选择处理环节,同时充分的结合水处理理论,才能拟订出经济合理,运行安全稳定的处理系统。

参考文献:

[1]蔡璋.选煤厂固—液,固—气分离技术[M].北京:煤炭工业出版社,1992.

[2]苏丁.凝聚剂、絮凝剂在难净化煤泥水中的使用[J].选煤技术,2000,(2):10-12.

[3]《矿井水处理技术及标准规范实用手册》梁天成.

[4]同济大学给水排水教程.上海:上海科学技术出版社.

[5]电力工程水务设计手册.中国电力出版社,2005

作者:刘永庆 单位:中国能源建设集团新疆电力设计院有限公司

电厂含煤废水处理技术分析责任编辑:冯紫嫣    阅读:人次