再生水深度处理站在火电厂回用水中的应用

王焕伟, 治卿, 杨耀国, 张平, 康谦. 再生水深度处理站在火电厂回用水中的应用[J]. 环境保护科学, 2020, 46(4): 71-74. doi: 10.16803/j.cnki.issn.1004-6216.2020.04.012
引用本文: 王焕伟, 治卿, 杨耀国, 张平, 康谦. 再生水深度处理站在火电厂回用水中的应用[J]. 环境保护科学, 2020, 46(4): 71-74. doi: 10.16803/j.cnki.issn.1004-6216.2020.04.012
WANG Huanwei, ZHI Qing, YANG Yaoguo, ZHANG Ping, KANG Qian. The Application of Water Reuse by Advanced Reclaimed Water Treatment Station in the Thermal Power Plant[J]. Environmental Protection Science, 2020, 46(4): 71-74. doi: 10.16803/j.cnki.issn.1004-6216.2020.04.012
Citation: WANG Huanwei, ZHI Qing, YANG Yaoguo, ZHANG Ping, KANG Qian. The Application of Water Reuse by Advanced Reclaimed Water Treatment Station in the Thermal Power Plant[J]. Environmental Protection Science, 2020, 46(4): 71-74. doi: 10.16803/j.cnki.issn.1004-6216.2020.04.012

再生水深度处理站在火电厂回用水中的应用

    作者简介: 王焕伟(1988 − ),男,硕士、工程师。研究方向:电厂化学水处理水分析。E-mail:wanghuanwei3709@163.com
  • 中图分类号: X703.1

The Application of Water Reuse by Advanced Reclaimed Water Treatment Station in the Thermal Power Plant

  • 摘要: 某电厂利用市政中水经再生水深度处理站处理,用于热电厂补充用水。该处理站处理规模750 t/h,主要采用MBR工艺,并使用离子交换进行深度处理。结果表明:工作站运行稳定,水质与水量均满足电厂需求,有效地节约了水资源。
  • 热脱附修复技术对于多环芳烃、石油烃等有机污染物的去除具有良好的效果。异位热脱附技术更是具有修复周期短、普适性强的显著优势,在目前有机污染场地修复中应用较为广泛[1]。然而,由于异位热脱附修复工程涉及污染土壤的清挖和转运,施工过程中极易产生有机污染物挥发,造成二次污染,对施工区域及运输路线周边环境产生不良的影响。因此,为了保障修复效果、尽可能地避免二次污染,对污染场地异位热脱附修复工程的全过程环境监理尤为重要。

    污染场地修复工程的处理处置对象多为可能危害人体健康的污染物,修复过程具有专业性强、技术复杂及风险高等特点,由此对相应的环境监理工作提出了更高的要求[2]。2014年2月19日,国家环境保护主管部门批准了《场地环境调查技术导则》,并于7月1日起正式实施,首次将环境监理纳入我国污染场地修复工作范畴,标志着污染场地修复工程环境监理开始规范化、系统化和法律化。一些开展污染场地修复相关工作较早的省市(如北京、上海和广东等)积累了若干项目经验,参考国际相关程序和方法,编制了污染场地修复工程环境监理地方性规范。但目前关于环境污染修复工程环境监理方面的研究和案例仍相对匮乏[3]

    本研究以北京某污染场地异位热脱附修复工程为例,结合实际情况对其环境监理工作要点进行了研究,并分析了本案例的典型意义,对环境监理过程中存在的问题进行梳理,提出了若干建议,为污染场地修复工程环境监理研究与实践、为相关管理制度制定都提供了案例参考。

    场地原为钢铁企业辅助设施(如运输、料仓、旧货场等)所在地,已有30年生产经营历史。根据场地环境调查与风险评估结果,场内零散分布29个多环芳烃污染地块,最大污染深度4.5 m,污染面积3.1万m2,污染土方量3.9万m3。土壤中16种多环芳烃均超标,超标率范围0.43%~34.89%,超标率最大的是苯并(a)芘。根据《北京城市总体规划(2004年−2020年)》[4],场地所在区域规划为生态友好型产业集聚地,该场地未来为居住用地、商业用地及公共设施用地。

    根据项目实施方案及相关批复文件,该场地采用异位热脱附技术修复。对场地内污染土壤进行清挖后,用密闭式专用运输车运往热脱附设施,经筛分、破碎等预处理后,送入回转窑加热至500 ℃并停留20 min。污染土壤热脱附处理后达到《污染场地修复后土壤再利用环境评估导则:DB11/T 1281—2015》[5]的一级再利用筛选值,达标后的土壤可用于原址回填。污染地块清挖后基坑内各目标污染物的检测结果须满足场地管控值方为合格。总体修复技术路线见图1

    图 1  场地异位热脱附修复技术路线

    修复过程涉及污染土壤的清挖、运输及热脱附处理等阶段,极易产生废气、噪声、废水和固体废物,对场地及其周边环境造成不良影响。因此,需开展严格的环境监理工作,对可能产生二次污染的各环节进行监管,尽可能地降低施工对周边环境带来的负面影响。

    污染场地修复工程环境监理工作一般包括3个阶段:修复工程设计阶段环境监理、修复设施建设阶段环境监理和修复工程实施阶段环境监理[5]。本工程环境监理工作除了上述3个阶段外,还包括在修复工程验收阶段的协助工作。

    工程设计阶段环境监理工作的目的在于“事前控制”和“主动控制”[6],需熟悉修复工程环评报告与设计文件,审查施工单位的施工方案并提出审查意见和修改要求,同时编写环境监理方案等用于指导本工程环境监理工作的技术文件。

    通过资料梳理、现场踏勘和人员访谈等方式,在熟悉本项目场地污染调查评估状况、场地及周边环境状况、环保主管部门相关批复情况、场地修复工程施工条件等的基础上,对修复技术方案和施工方案进行审核。

    核查施工方案是否满足污染场地修复技术方案的要求,如污染场地清挖位置、运输路线、暂存场地、热脱附场所和回填去向等。核查修复方案、施工方案及其中的污染防治措施是否符合相关法律法规与技术规范、环保主管部门批复文件的要求,如产尘点抑尘、污染土遗撒处理和施工期雨废水收集等。经核查,本工程施工方案中缺少针对装载污染土车辆的清洁措施,向建设单位反馈后,要求施工方补充完善,并在后续施工阶段督促该措施的落实。

    编制环境监理方案的目的在于指导环境监理工作。根据场地污染情况、场地环境调查与评估报告、修复技术方案和施工方案及修复目标,结合现场踏勘情况编制环境监理方案。在环境监理方案中明确工作目标与范围、工作程序与方法以及各施工环节注意事项,并针对工程实际情况提出可能出现的问题,做好预防措施。

    规范环境监理工作是设施建设阶段环境监理的主要目的。在本工程环境监理工作中,该阶段工作要点如下:一是建立环境监理体系和制度,督促建设单位针对修复工程产生的废水、废气、噪声、固废等污染物建立相应的污染防治措施和操作规程;督促建设单位落实各类环保协议、相关环保手续的办理工作;督促建设单位建立完善有效的环保责任体系,明确分工、责任到人。二是核查污染防治措施落实情况:核实配套环保设施是否与主体修复设施同时建设,其主要技术指标是否满足修复工程实施方案的要求;核查试运行期间的排放指标是否符合相关标准要求;未达到相关要求的,及时反馈建设单位并监督其整改。

    工程实施阶段环境监理工作是对修复工程的“事中控制”,其重点工作是监督施工全过程、督促污染防治措施落实,并记录日常工作事项与编制环境监理报告。具体体现在检查施工情况是否符合修复方案要求、环境保护措施是否落实到位,对施工过程进行监督性环境监测,同时参与修复工程管理,对不符合环保要求及修复方案的环节提出整改要求[6]

    监督施工全过程是环境监理工作的重点之一。对于异位热脱附修复工程而言,主要包括挖掘、运输、暂存、处理、回填/外运等环节,需按照修复方案和施工方案核实工程位置、挖掘工程量、运输路线、运输量、暂存场地、修复设施以及修复后土壤去向等的达标性。本工程各施工环节环境监理工作要点见表1

    表 1  本工程各施工环节环境监理工作要点
    施工环节环境监理工作要点
    施工准备参加环境监理工作交底会,向建设单位、施工单位明确环境监理要求,建立沟通机制。督促施工单位设置必要的施工安全措施及安全标志,如围挡和项目信息告知牌等
    挖掘根据修复方案确认清挖位置,监督测量放线工作。清挖时旁站,核查清挖范围与深度,监督二次污染防治措施落实情况,如洒水抑尘、裸土苫盖等。基坑清挖完成后协助验收取样,并跟踪检测结果,将超标点位告知建设单位和施工单位,督促开展扩挖工作。直至基坑取样检测合格
    运输向装载污染土壤的运输车辆签发运输五联单,沿途确保运输车辆将污染土壤运至修复方案指定的暂存与处理区域。核查运输车次和运输量。运输过程中检查是否有污染土壤遗撒或扬尘,如有则通知施工单位及时清理
    暂存检查污染土壤暂存区的密闭情况及地面防渗情况,防止污染物挥发至空气中或下渗至土壤中
    热脱附处理检查热脱附及尾气处理设备是否符合修复方案要求,监督处理过程,督促施工单位及时对处置后土壤进行取样检测,并对检测合格的土壤进行抽检,发现超标则通知施工单位对该样品代表的土壤批次进行再次处理,直至检测合格
    原址回填督促施工单位对验收合格的修复后土壤及时原址回填,检查回填过程的二次污染防治措施,如洒水抑尘和密闭运输等。检查回填土壤是否满足修复方案的相关要求
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    与一般建设项目相比,污染场地修复工程的施工对象为污染土壤,施工过程中现场及周边环境易受到污染,因此施工期废气、废水、固废和噪声的二次污染防治是环境监理工作的重中之重[7]。本工程针对二次污染防治的环境监理工作要点见表2

    表 2  本工程二次污染防治工作要点
    施工环节环境影响污染源环境监理工作要点
    清挖大气环境影响开挖时产生扬尘、重金属及VOCs/SVOCs等污染物挥发,挖掘机、铲车和运输车辆等运行产生尾气,表土临时堆放产生扬尘核查施工时是否尽可能减小开挖面,是否洒水抑尘,是否有刺鼻气味,裸土是否及时苫盖
    水环境影响污染土壤堆存期间的雨水淋滤,污染土壤清挖后遇雨天坑内积水,工作人员生活污水核查是否尽量避免污染土壤堆存,基坑是否有排水沟,生活污水是否统一排放
    土壤环境影响污染土壤及废物堆存期间经雨水淋滤产生下渗核查是否尽量避免污染土壤堆存,如有堆存,是否有防渗措施
    固体废弃物污油及废油,报废的一般设施、设备、工具及器具,一般生活及餐厨垃圾核查是否将固废统一收集处理
    噪声清挖过程中挖掘机、铲车、运输车辆等运行产生噪声核查机械车辆是否状况良好,是否严格控制作业范围,是否避免夜间施工,是否采取其他降噪措施
    运输大气环境影响土方运输产生扬尘,车辆运输时排放尾气车辆是否密闭运输,是否满载超载,运输道路是否及时洒水抑尘
    水环境影响污染土壤运输过程中发生遗撒经雨水冲刷,设施、设备、工具及器具清洗产生废水核查运输过程是否有遗撒,如有是否立即采取清洁措施,机械设备清洗废水是否统一收集处理
    土壤环境影响污染土壤运输过程中遗撒污染土壤装车后是否对车轮及车身进行清扫,运输车轮是否密闭,是否满载超载,是否减速慢行
    噪声车辆运输时产生噪声运输时是否避开环境敏感区,是否尽可能减少鸣笛,是否减速慢行
    热脱附处理大气环境影响热脱附尾气,污染土壤临时堆存产生扬尘核查热脱附设备的尾气处理装置是否运行良好,活性炭是否及时更换,污染土壤临时堆存区域是否密闭
    水环境影响热脱附产生的冷却水、含酸废水是否统一收集处理后达标排放
    土壤环境影响污染土壤临时堆存期间雨水淋滤,污染治理所用化学品渗漏遗洒污染土壤临时堆存区域是否有防渗措施,
    固体废弃物热脱附过程收集的除尘灰,尾气处理装置更换下来的活性炭,经过处理后的土壤或废物是否统一收集后送有资质的单位处理
    噪声施工过程机械噪声是否尽量选用低噪声设备,是否采取有效的降噪措施
    原址回填大气环境影响扬尘,推土机、铲车、车辆等运行时排放尾气是否洒水抑尘,裸土是否及时苫盖,回填后是否及时压实
    水环境影响设施、设备、工具及器具清洗排放废水,工作人员生活污水废水是否统一收集处理后达标排放
    固体废弃物污油及废油,报废的一般设施、设备、工具及器具,一般生活及餐厨垃圾核查是否将固废统一收集处理
    噪声推土机、运输车辆等运行产生噪声核查机械车辆是否状况良好,是否严格控制作业范围,是否避免夜间施工,是否采取其他降噪措施
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    对修复工程污染物排放和环境影响进行监督性监测是修复工程环境监理工作的重要组成部分,主要包括大气环境监测、水污染排放监测以及场界环境噪声监测等。通过监测判断修复工程污染物排放是否满足修复方案及其他相关规定的要求,如有不达标情况,督促施工单位整改。

    本工程环境监理在污染土壤清挖及热脱附处理环节针对大气环境与场界噪声均开展了监督性监测(无废水排放),及时掌握工程的污染物排放情况,尽可能确保对周边环境的不良影响最小化。具体监测情况见表3

    表 3  本工程环境监理监督性监测
    施工环节监测对象监测位置监测方式监测频次
    清挖现场VOCs/SVOCs清挖作业现场手持PID每天2次
    环境空气根据修复方案在场地四周环境敏感点及场界布设监测点位大气综合采样仪器每2周1次,每次1天
    场界噪声根据修复方案在场地四周环境敏感点及场界布设监测点位积分平均声级计每天2次
    热脱附处理现场VOCs/SVOCs清挖作业现场手持PID每天2次
    热脱附尾气/烟气在线监测系统每天检查汇总自动监测数据
    环境空气根据修复方案在场地四周环境敏感点布设监测点位大气综合采样仪器每2周1次,每次1天
    场界噪声根据修复方案在场地四周环境敏感点及场界布设监测点位积分平均声级计每天2次
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    在修复工程启动后,环境监理员对每天的工作情况进行记录,包括:环境监理日志、现场巡视和旁站记录、监理会议记录和监测记录等,记录方法采用文字、数据、图表和影像等多种方式。

    当修复工程出现实施与设计不符、环保措施落实不到位或其他重大环保问题时,环境监理员根据问题的严重程度,及时下达一般联系单、整改通知单或停/复工指令单,将问题反馈至建设单位,督促施工单位及时处理。

    当修复工程进行到一定阶段时,环境监理根据现场工作日常记录编写总结材料,包括环境监理定期报告(月报、季报、年报)、阶段报告和总结报告,作为修复工程竣工验收与效果评估的技术材料之一。

    工程验收阶段环境监理工作主要集中在2个方面:一是在开展工程效果评估前,环境监理对施工单位提交的施工过程资料进行完整性和准确性检查,如工程量出错或资料中出现与实际施工不符的内容,及时查清原因,督促施工单位修改完善。二是在开展效果评估期间,协助效果评估单位进行基坑土壤样品采集和热脱附后土壤样品采集,跟踪样品检测结果,如有不合格情况,督促施工单位及时采取处理措施,直至样品检测结果满足修复方案中的相关要求。同时,要协助开展效果评估阶段的其他相关工作。

    异位热脱附是一种较为成熟的土壤修复技术,目前已广泛应用于国内外有机污染场地修复实践中。我国自2009年首次引进异位热脱附设备[1],异位热脱附修复技术更是在国内得到快速发展,截至2017年已开展23例污染场地异位热脱附修复项目,同时以其修复工期短、修复效率高的显著优势在现阶段土壤修复中逐渐占据更大比例[8]。保障异位热脱附技术的修复效果对于有机污染土壤修复意义重大。本研究通过案例分析,明确了在异位热脱附修复工程环境监理实际工作中应重点关注的事项,对于开展类似工程的环境监理工作、加强异位热脱附修复工程的环境监管具有一定的指导意义。

    环境监理工作的重点在于对修复工程过程的把控,只有对工程全过程进行有效监管,确保施工质量与二次污染防治措施落实到位,才能保障最终的修复效果。本案例的环境监理工作涵盖了污染土壤异位热脱附修复工程的全过程,即:自施工前的文件审核至污染土壤修复后的原址回填,在工作内容方面具有全面性,在工作流程上具有较好的衔接性,基本覆盖了此类工程环境监理工作的关键环节,可对类似工程提供良好的借鉴与参考。

    本工程环境监理工作中存在的主要问题如下:一是环境监理地位不明确,工作范围模糊,在实际工作中易与工程监理产生职责混淆或推诿等问题,造成工作不畅。二是缺乏专业的环境监理人员,环境监理人员应兼备工程管理与环境保护相关专业知识技能,任何一方面的缺失即有可能造成修复工程中的偏差,对修复效果产生负面影响。三是修复工程组织方式协调不足,修复工程一般由建设单位、施工单位、工程监理单位、验收单位等多家参与,在实际工作中由于缺乏有效的协调机制,导致施工受阻或沟通断层,从而降低了工作效率。

    上述问题也存在于多个案例中[9-11],通过案例分析,梳理问题、探索解决途径,对于改进污染场地异位热脱附修复环境监理工作具有一定的普适性。

    目前,有关污染场地修复工程环境监理的研究日益增多。从研究对象上看,主要涉及焦化厂[3]、蓄电池厂[12]、尾矿库[13]、公路项目[14]和石化项目[11, 15-16]等。然而,鲜有针对钢铁企业污染场地修复工程的案例研究。钢铁企业多为重污染企业,随着全国各地有关钢铁企业退城搬迁政策的出台,城市建成区内遗留大量钢铁企业污染场地。在对其实施污染修复时,须密切关注修复工程中的环保措施落实和二次污染防治情况,尽可能地削弱修复工程对周边人居环境的不良影响。本研究可为钢铁企业污染场地修复工程环境监理提供案例参考。

    从研究内容上看,主要集中在环境监理工作方式方法[17-18]和问题对策[10, 19]这2个方面。类似研究并未根据修复工程所采用的技术而进一步对环境监理内容加以区分。然而,目前污染场地修复常用技术种类较多,不同修复技术对应的环境监理工作要点存在一定差异。如“3.1修复技术代表性”中所述,异位热脱附修复技术在国内污染场地修复中应用普遍且发展迅速,但在目前能够检索到的中文文献中鲜有关于异位热脱附修复工程环境监理的研究。本研究则专门针对异位热脱附修复工程的各个环节,进行全过程的环境监理要点分析,对于实践工作有着较强的指导意义。

    根据本案例研究情况,针对目前环境监理工作存在的问题,提出以下建议:

    1)出台权威的环境监理工作指南。目前污染场地环境监理工作缺乏较为统一的标准,导致实际工作中工作范围不清晰等问题。因此,亟需根据实际情况建立一套科学合理的标准以指导实践;同时还需与地方环境政策相结合,最大限度地做到因地制宜。

    2)优化环境监理工作模式。在工程准备期做好组织体系构建工作,细化工作内容,明确各方职责,建立良好的沟通协调机制,保障污染场地修复工作的过程完整性和结果有效性。与工程监理充分合作,在施工期临时组建共同的领导部门,在统一领导下开展工作,权责分明,沟通顺畅,全方位保障修复工程质量[18, 20]

    3)组建环境监理人才队伍。环境监理人员需对相关环保的法律法规等相关规定要有较为全面的认知,掌握必要的环保知识,有针对性地将工程建设项目中的环境污染和生态保护的特点进行归类总结,准确分析施工环境影响、环保措施实施效果及环境监测结果。同时,需熟悉项目施工流程及其特点,尽可能全面地预防和控制可能造成的环境问题。

  • 图 1  再生水深度处理站工艺流程

    表 1  生物处理系统的主要设备参数

    名称规格型号及性能参数材料材质单位数量
    曝气池单池容积1 200 m3 地上高度1.5 m钢混,环氧沥青防腐1
    鼓风机房17.6 m×4.4 m×7.5 m框架砌块1
    罗茨风机Q=31.5 m3·min-1 P=68.6 kPa N=75 kW三叶式3
    名称规格型号及性能参数材料材质单位数量
    曝气池单池容积1 200 m3 地上高度1.5 m钢混,环氧沥青防腐1
    鼓风机房17.6 m×4.4 m×7.5 m框架砌块1
    罗茨风机Q=31.5 m3·min-1 P=68.6 kPa N=75 kW三叶式3
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    表 2  MBR膜池及辅助系统的主要设备参数

    序号名称规格型号及性能参数材料材质单位数量
    1膜池17 m×20 m×4.5 m,地上高度0.5 m钢混,玻璃钢防腐1
    2膜组件孔径0.04 μmPVDF28
    3膜池间27.75 m×20.9 m×7.5 m框架砌块1
    4罗茨风机Q==95 m3·h−1P=49 kPa,N=110 kW三叶式3
    5旋转滤网机5 mm滤网材质:SS3041
    6膜池产水泵Q=225 m3·h−1, P=0.11 mPa,N=37 kW壳体:HT200过流部件:SS3044
    7产水池V=300 m3钢混内壁玻璃钢防腐1
    8压缩空气储罐V=3 m3,0.8 mPa16 MnRn,壁厚10 mm2
    序号名称规格型号及性能参数材料材质单位数量
    1膜池17 m×20 m×4.5 m,地上高度0.5 m钢混,玻璃钢防腐1
    2膜组件孔径0.04 μmPVDF28
    3膜池间27.75 m×20.9 m×7.5 m框架砌块1
    4罗茨风机Q==95 m3·h−1P=49 kPa,N=110 kW三叶式3
    5旋转滤网机5 mm滤网材质:SS3041
    6膜池产水泵Q=225 m3·h−1, P=0.11 mPa,N=37 kW壳体:HT200过流部件:SS3044
    7产水池V=300 m3钢混内壁玻璃钢防腐1
    8压缩空气储罐V=3 m3,0.8 mPa16 MnRn,壁厚10 mm2
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    表 3  钠离子交换系统的主要设备参数

    序号名称规格型号及性能参数材料材质单位数量
    1钠离子交换器(含配套阀门)DN2800 硫化橡胶防腐Q235-B7
    2树脂转装罐(含配套阀门)DN2800 硫化橡胶防腐Q235-B1
    3升水泵Q=375 m3·h−1P=0.2 mPa,N=22 kW外壳:HT200过流部件:SS3043
    4盐液泵Q=15 m3·h−1P=0.1 mPa,N=2.2 kW过流部件:氟塑料防腐3
    5盐液再生泵Q=15 m3·h−1P=0.1 mPa,N=2.2 kW过流部件:氟塑料防腐2
    序号名称规格型号及性能参数材料材质单位数量
    1钠离子交换器(含配套阀门)DN2800 硫化橡胶防腐Q235-B7
    2树脂转装罐(含配套阀门)DN2800 硫化橡胶防腐Q235-B1
    3升水泵Q=375 m3·h−1P=0.2 mPa,N=22 kW外壳:HT200过流部件:SS3043
    4盐液泵Q=15 m3·h−1P=0.1 mPa,N=2.2 kW过流部件:氟塑料防腐3
    5盐液再生泵Q=15 m3·h−1P=0.1 mPa,N=2.2 kW过流部件:氟塑料防腐2
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    表 4  主要处理单元的出水水质

    项目电导/μs·cm−1pH硬度/mmol·L−1CODCr/mg·L−1BOD5/mg·L−1总磷/mg·L−1余氯/mg·L−1氨氮/mg·L−1浊度/NTU
    处理站进水1 4776.873.6729.83.63.0 00.844.25
    膜池出水1 5197.623.4720.32.61.1500.230.62
    处理站出水1 5507.700.6218.41.30.8700.230.80
    钠离子软化水0.26
    项目电导/μs·cm−1pH硬度/mmol·L−1CODCr/mg·L−1BOD5/mg·L−1总磷/mg·L−1余氯/mg·L−1氨氮/mg·L−1浊度/NTU
    处理站进水1 4776.873.6729.83.63.0 00.844.25
    膜池出水1 5197.623.4720.32.61.1500.230.62
    处理站出水1 5507.700.6218.41.30.8700.230.80
    钠离子软化水0.26
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    表 5  性能测试期间再生水深度处理站出水水质

    项目电导率/μs·cm−1pH硬度/mmol·L−1CODCr/mg·L−1BOD5/mg·L−1总磷/mg·L−1余氯/mg·L−1氨氮/mg·L−1浊度/NTU
    最大值1 598 8.153.5047.002.001.7500.250.80
    最小值1 1397.70.3316.92.001.1200.170.35
    平均值1 4447.90.9830.542.001.4500.220.55
    总包保证值7.0~8.5≤30≤5≤0.50.1~0.2≤5≤1
    合格率/%100571000100100100
    项目电导率/μs·cm−1pH硬度/mmol·L−1CODCr/mg·L−1BOD5/mg·L−1总磷/mg·L−1余氯/mg·L−1氨氮/mg·L−1浊度/NTU
    最大值1 598 8.153.5047.002.001.7500.250.80
    最小值1 1397.70.3316.92.001.1200.170.35
    平均值1 4447.90.9830.542.001.4500.220.55
    总包保证值7.0~8.5≤30≤5≤0.50.1~0.2≤5≤1
    合格率/%100571000100100100
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    表 6  再生水深度处理站性能实验测试结果 %

    项目最大去除率最小去除率平均去除率总包承诺值
    硬度90.8 0.372.4
    CODCr44.0 4.521.0≥70
    BOD562.362.362.3≥83
    总磷62.615.943.5≥83
    余氯100100100
    氨氮92.355.374.5≥80
    浊度95.355.374.5≥80
    项目最大去除率最小去除率平均去除率总包承诺值
    硬度90.8 0.372.4
    CODCr44.0 4.521.0≥70
    BOD562.362.362.3≥83
    总磷62.615.943.5≥83
    余氯100100100
    氨氮92.355.374.5≥80
    浊度95.355.374.5≥80
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-11-08
  • 刊出日期:  2020-08-20
王焕伟, 治卿, 杨耀国, 张平, 康谦. 再生水深度处理站在火电厂回用水中的应用[J]. 环境保护科学, 2020, 46(4): 71-74. doi: 10.16803/j.cnki.issn.1004-6216.2020.04.012
引用本文: 王焕伟, 治卿, 杨耀国, 张平, 康谦. 再生水深度处理站在火电厂回用水中的应用[J]. 环境保护科学, 2020, 46(4): 71-74. doi: 10.16803/j.cnki.issn.1004-6216.2020.04.012
WANG Huanwei, ZHI Qing, YANG Yaoguo, ZHANG Ping, KANG Qian. The Application of Water Reuse by Advanced Reclaimed Water Treatment Station in the Thermal Power Plant[J]. Environmental Protection Science, 2020, 46(4): 71-74. doi: 10.16803/j.cnki.issn.1004-6216.2020.04.012
Citation: WANG Huanwei, ZHI Qing, YANG Yaoguo, ZHANG Ping, KANG Qian. The Application of Water Reuse by Advanced Reclaimed Water Treatment Station in the Thermal Power Plant[J]. Environmental Protection Science, 2020, 46(4): 71-74. doi: 10.16803/j.cnki.issn.1004-6216.2020.04.012

再生水深度处理站在火电厂回用水中的应用

    作者简介: 王焕伟(1988 − ),男,硕士、工程师。研究方向:电厂化学水处理水分析。E-mail:wanghuanwei3709@163.com
  • 内蒙古电力科学研究院,内蒙古 呼和浩特 010020

摘要: 某电厂利用市政中水经再生水深度处理站处理,用于热电厂补充用水。该处理站处理规模750 t/h,主要采用MBR工艺,并使用离子交换进行深度处理。结果表明:工作站运行稳定,水质与水量均满足电厂需求,有效地节约了水资源。

English Abstract

  • 内蒙古地区水资源短缺,火电厂密集分布,因此合理分配利用水资源能够使资源利用最大化,同时提高经济效益。燃煤电厂采用各种工艺方法对各类废水进行分质回用,提高了水资源利用率,减少了废水排放量。

    内蒙古某热电公司2×330 MW直接空冷供热机组工程补给水的主水源采用市政水质净化厂处理后的中水,再生水深度处理水量设计为750 t/h。其中,部分水量(306 t/h)需要经过膜过滤处理和一级钠离子软化处理后,作为电厂2×330 MW机组的工业水补给水水源使用。另一部分处理水量(420 t/h)作为原电厂的热网补充水量,经过处理后补入原电厂的热网补充水系统。

  • 工艺流程主要包括8个工艺子系统:生物处理系统、MBR系统及辅助系统、化学清洗系统、化学药剂投加系统、污泥系统、钠离子软化系统、钠离子软化器再生系统、水箱(池)及泵输送系统,见图1

  • 中水来水后先经过曝气池,曝气池中的活性污泥会吸附水中的有机物,把吸附的有机物氧化为简单的碳水化合物(CO2、H2O);同时硝化菌将活性污泥中吸附的氨氮氧化为亚硝酸盐和硝酸盐[1],除去进水中约30%的氨氮。随后利用高差自流至膜池,经膜池后的产水泵抽吸至站内的产水池。生物处理系统的主要设备参数见表1

  • MBR系统处理是再生水深度处理站的核心工艺。该电厂MBR系统共4套,每套额定产水量225 t/h,每列设置7个膜箱,MBR膜孔径0.04 μm,材质为PVDF,共28组。经过曝气池处理后,中水利用重力静流进入膜池,产水被抽吸至产水池,悬浮物质被截留在膜池内,达到泥水分离的效果。同时,通过污泥回流提高曝气池内的污泥浓度,使得生化降解更加彻底,回流比为150%。

    MBR前池加入的絮凝剂与产水中含有剩余磷的化合物混合,这些磷与混凝剂快速反应形成远远大于膜孔径(0.04 μm)的细小矾花,被MBR膜截留,进而降低进水中的总磷含量。曝气池的出水在重力作用下进入MBR膜池,清水透过MBR膜汇集后,经MBR产水泵进入300 m3清水池,吸附有机物的活性污泥被截留在中空纤维外侧,达到固液分离、高效净化的效果。同时,3台罗茨风机不断向膜池内曝气充氧,在提供溶解氧的同时在膜组件的底部引进紊流气流冲刷MBR膜丝,以防止污泥在膜丝表面沉积。此时,MBR膜池内的活性污泥浓度大幅增加,并通过污泥回流泵打回曝气池入口,维持曝气池内的活性污泥浓度,实现了水力停留时间与污泥停留时间的完全分离和分别控制,使活性污泥中的好氧微生菌能够在曝气池、MBR膜池内对有机物进行有效的生化降解,大幅降低了进水的COD、BOD5、氨氮、总磷[2]的含量,使水质达到工业用水要求。膜池系统主要设备参数,见表2

  • 当DO质量浓度>1 mg/L时,COD的去除效果良好,去除率可达90%以上,但DO质量浓度再增加对COD的去除效果不再有明显影响。在短期缺氧条件下,即DO质量浓度在0.5~1 mg/L时系统也能获得较好的去除效率,因此DO质量浓度宜控制在1.5~2 mg/L。同时出水COD还与污泥质量浓度有关系,污泥质量浓度在0.32~2.8 g/L时,污泥质量浓度变化对出水COD影响不明显。一般随着污泥负荷与容积负荷增高,出水COD相应略有增加[3]。根据系统实际运行情况控制DO质量浓度为1.8 mg/L。

  • 当HRT在5.5~8 h时,COD的去除效果无明显变化;当HRT>8 h时,出水COD质量浓度有所降低,HRT可控制在6~9 h[2]。该工程实际运行中控制HRT在7 h。

  • MBR正常产水时,同一点的MBR膜膜丝外部压力与内部压力值之差,称为该MBR膜跨膜压差,其大小可形象地表示水透过膜的阻力,可表示MBR膜丝表面孔径被污堵的程度,即表示膜污染程度[4]。MBR跨膜压差接近40 kPa,则表明MBR污染较严重,此时需进行恢复性清洗,清洗水温适宜25~35 ℃,但必须高于15 ℃[5]。运行中应密切关注跨膜压差,超过40 kPa时,对膜系统进行清洗。

  • 经MBR系统的产水利用升水泵输送到钠离子软化器进行处理。通过离子交换,主要去除钙镁硬度,经过软化处理后,产水被输送到各个用户。当钠床失效后,再对钠床进行再生使用。钠床工作原理如下。

    该套系统钠床共有7台,每台额定出力125 m3/h,其交换树脂层高度为2 500 mm,直径为2 800 mm。钠床失效后对树脂进行逆流再生[6],新鲜的再生液通过盐液泵进入交换器,先接触软化器底部的树脂得到很好的再生。逆流再生效果好坏的关键在于防止交换剂乱层,且交换剂乱层后或大反洗后的再生剂用量需额外增加。钠离子交换系统主要设备参数,见表3

  • 污水厂来水约1.5 元/t,经过系统处理后(包括加药、设备折旧、电费)大约为4.5 元/t。随着环保要求越来越高,内蒙古地区的火电厂经过改造,多数火电厂将中水作为生产水源,但中水入场后引起一系列问题,包括膜污堵,膜污染等。该电厂是内蒙地区使用全中水作为生产水源水较早的电厂之一,运行稳定,出水水质与出水量均满足电厂需求,具有一定的示范作用。

  • 某时段各主要单元出水水质,见表4

  • 按照性能考察合同要求,对系统进行连续168 h满负荷运行性能测试,性能测试期间系统满负荷运行,设备运转正常。系统出水水质,见表5

    表5可知,由于性能测试期间系统未添加除磷试剂,故系统出水总磷含量全部超标;由于当时生化处理系统未进行优化,连续7 d的运行过程中,系统出水CODCr有3 d未能合格;由于检测BOD5需要5 d时间,故整个性能测试期间只测试得出一个出水BOD5值且合格,故系统出水BOD5合格率为100%。

  • 实验对再生水深度处理站进行了性能考查和测试,将系统出水水质与总包承诺值进行对比,对系统性能进行了考查,结果见表6

    由于系统性能测试期间正值当地冬季,来水温度偏低(10~12 ℃),故春季对系统出水进行了补充检测并进行了对比分析,春季BOD5的去除率高达90%,满足设计值。水温对BOD5的去除率影响较大,随着水温的升高,BOD5的去除率逐渐升高,而CODCr的去除率对水温变化不敏感,当水温在10~15 ℃变化时,基本不随水温发生规律性的变化。

  • 1)研究人员对再生水深度处理站进行了性能考查和测试,将系统出水水质与总包承诺值进行对比,对系统性能进行了考查。由于实验条件限制,没有对系统进出水的细菌含量进行检测。在系统性能测试期间,出水水质中除了CODCr和总磷的合格率较低外,其他指标合格率均能达到100%。出水总磷超标主要是因为性能测试期间未能投入除磷试剂,而出水CODCr超标主要原因推测为:①上游净水厂技术改造采用了MBR技术,致使上游来水水质较好,其中的CODCr和BOD5含量较低,造成系统生化处理部分污泥负荷较低,细菌生化活力不足;②生化处理部分的污泥中活性成分较少,生化反应不充分;③来水水温偏低,不利于生化反应;④系统尚需进行进一步的优化来充分发挥作用。

    2)当水温在10~15 ℃变化时,水温对BOD5的去除率影响比较大,随着水温的升高,BOD5的去除率逐渐升高;而CODCr的去除率对水温变化不敏感,基本不随水温发生规律性的变化。

    3)建议曝气池增设保温封顶,防止由于冬天外部气温低,低水温影响生化反应效率。钠床失效后要及时再生,否则会影响出水硬度。

    4)在曝气池、膜池以及产水池内按照设计要求装设溶氧表,随时了解水中溶解氧质量浓度,保证生化处理效果。

    5)需对生化处理部分的水力停留时间、污泥浓度、污泥中的活性成分和细菌种类含量、污泥负荷比、水中溶氧浓度等几个因素继续进行系统地优化。因性能测试期间,系统在满负荷下运行,导致水力停留时间可能没有达到最优值,有可能导致生化处理系统处理能力下降。

    6)该再生水深度处理站运行稳定,满足电厂用水量需求,有效的节约利用了水资源。

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