CN102701352B - 回用于电厂循环冷却水的中水的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种回用于电厂循环冷却水的中水的处理方法，该方法包括（1）粉煤灰前置处理阶段：采用粉煤灰直接投加在城市污水处理厂的二级出水中，使粉煤灰与原水混合；（2）石灰软化阶段：向经过粉煤灰前置处理后的粉煤灰与原水的混合液中投加石灰乳液和絮凝剂，并进行搅拌，混合液在该阶段的停留时间为2分钟-3分钟；（3）絮凝阶段：搅拌停留15分钟-25分钟；（4）澄清阶段：在澄清阶段的停留时间控制在1.5小时-2.5小时，然后排出使用。本发明利用粉煤灰吸附中水的部分有机物质，节约了药剂成本，有利于污泥脱水，出水安定性好，水的浊度去除率、TDS的去除率和钙硬度的去除率都有较大提高。

Description

回用于电厂循环冷却水的中水的处理方法

技术领域

本发明涉及一种对回用于电厂循环冷却水的中水进行处理的方法，属于污水处理技术领域。

背景技术

城市中水处理后可用于电厂循环冷却水，其处理方法可以分为：石灰软化法、离子交换法、超滤/纳滤双膜法等。离子树脂交换法耗盐量大，周期长，废液产生量大，成本高，普遍适用性差。双膜法虽然出水水质好，但是投资和运行费用高，且运行维护难度大。

目前在电厂中使用广泛、运行可靠且经验成熟的方法多为石灰软化法。石灰软化即向城市污水厂二级出水中投加Ca(OH)₂乳液，新增OH^-离子与原水中的HCO₃ ^-离子反应生成CO₃ ^2-离子，然后CO₃ ^2-和原水中的Ca²⁺反应生成CaCO₃沉淀，从水中分离，从而降低水中的钙硬度、甲基橙碱度和部分TDS（溶解性总固体），以达到电厂循环冷却水补充水的标准。但是传统石灰软化法存在很多的缺陷：①产生的化学污泥含水量高，使用常规方法难以脱水，并且污泥难以处置；②澄清出水中CaCO₃常常处于过饱和状态，CaCO₃难以析出结晶，出水安定性差；③传统石灰法处理系统的管道容易结垢和堵塞，且不易去除。

发明内容

针对现有中水处理采用的石灰软化法存在的化学污泥含水率高、难以脱水、出水安定性差以及污泥难以处置等缺点，本发明提供一种利于污泥脱水、出水安定性好且不易造成管道结垢的回用于电厂循环冷却水的中水的处理方法。

本发明的回用于电厂循环冷却水的中水的处理方法，包括粉煤灰前置处理、石灰软化、絮凝和澄清四个阶段，具体过程如下所述：

（1）粉煤灰前置处理阶段：

采用小粒径或中等粒径颗粒且以珠状颗粒为主的粉煤灰，其中粒径小于100μm的颗粒占80%以上，珠状颗粒至少占到粉煤灰质量的70%，将上述粉煤灰直接投加到城市污水处理厂的二级出水中，使水中粉煤灰的浓度达到270mg/L，以400转/分钟-500转/分钟的速度搅拌4分钟-5分钟。

（2）石灰软化阶段：

向经过粉煤灰前置处理后的粉煤灰与原水的混合液中投加10%的石灰乳液，使混合液中的CaO浓度达到270mg/L，以400转/分钟-500转/分钟的转速搅拌2分钟-3分钟，然后投加硫酸铝絮凝剂，使混合液中的硫酸铝含量达到150mg/L，并以400转/分钟-500转/分钟的转速搅拌2分钟-3分钟，使石灰乳液及絮凝剂与混合液充分混合溶解。

石灰乳中的OH^-与原水中的HCO₃ ^-反应生成CO₃ ^2-，然后CO₃ ^2-与Ca²⁺反应生成CaCO₃沉淀，以吸附水中有机物质和悬浮固体，并从水中沉淀分离出来，从而去除原水中的部分钙硬度、甲基橙碱度和TDS；絮凝剂的作用是使混合液中比重小、粒径小的粉煤灰和处于过饱和状态的CaCO₃充分沉淀，从水中分离出来，使水澄清。

（3）絮凝阶段：

由于在石灰软化阶段只将粉煤灰、石灰乳液和絮凝剂混合均匀，停留时间短，需要再进入絮凝阶段继续进行水化反应，在絮凝阶段搅拌强度控制在70转/分钟-90转/分钟，混合液在絮凝阶段的停留时间控制在15分钟-25分钟，以保证絮体有充分的时间吸附CaCO₃、粉煤灰以及水中的悬浮固体。

（4）澄清阶段：

絮凝后的水体进入澄清阶段，在澄清阶段的停留时间控制在1.5小时-2.5小时，然后排出使用。

上述方法，通过大强度搅拌使粉煤灰与原水充分混合，并使具有多孔结构的粉煤灰能够吸附部分有机物质。在混合液内投加石灰乳液和絮凝剂进行反应，并进行较大强度搅拌，在较短的停留时间内使粉煤灰、石灰乳液、絮凝剂能够充分混合。然后使混合液进入絮凝阶段继续反应，此阶段停留时间较长，利于软化药剂的充分反应和絮凝剂的水解絮凝，在水化反应中，石灰乳液中的OH^-与原水中的HCO₃ ^-反应，消耗原水中的HCO₃ ^-，生成CaCO₃沉淀，同时粉煤灰中的SiO₂参与硅碱反应，消耗钙硬度、碱度，生成CaSiO₃沉淀。新生的CaCO₃与粉煤灰相互吸附，形成大粒径基团。絮凝剂通过网捕、架桥、卷扫作用吸附CaCO₃基团和剩余的粉煤灰，同时增加絮体比重，加快沉降速度。

本发明充分利用具有多孔结构的粉煤灰的活性成分中的各种有利物质，吸附水中的部分污染物，不仅提高了对水中污染物质的去除效率，而且还降低了滤饼的含水率、改善了剩余化学污泥的脱水性能，有利于污泥脱水。通过本发明处理后的出水的安定性较好且不易造成管道结垢，同时浊度、TDS和钙硬度的去除率都有较大提高。

具体实施方式

本发明对回用于电厂循环冷却水的中水的处理是在搅拌池中通过投加粉煤灰以及在絮凝澄清池中投加石灰乳液和絮凝剂进行的，絮凝澄清池包括混合段、絮凝段和澄清段。具体的过程如下所述。

1.在搅拌池中投加粉煤灰

城市污水处理厂的二级出水（以下统称原水）进入搅拌池，粉煤灰投加进搅拌池。粉煤灰与原水在搅拌状态下充分混合，粉煤灰的投加量为270mg/L，粉煤灰的混合反应时间为4-5分钟。

目前电厂烟气除尘下来的粉煤灰颗粒分为三种：小粒径、中等粒径和大粒径。本发明采用小粒径或中等粒径颗粒的粉煤灰（小于100μm的占80%以上），并且选择粒径形状以珠状颗粒为主（珠状颗粒至少占到粉煤灰质量的70%）的粉煤灰，因为珠状颗粒主要为多孔蜂窝结构，具有很大的比表面积，能够吸附水中更多的有机物质和碳酸钙晶体。粉煤灰具有分散好的特点，可以直接干式投加。粉煤灰在与原水混合过程的水化反应中起到五个作用：

①粉煤灰中的活性成分SiO₂(含量通常大于6.6%)在碱性条件下，能够参与硅碱反应，Ca²⁺+2OH^-+SiO₂=CaSO₃↓+H₂O，消耗Ca²⁺和碱度，生成CaSO₃沉淀，并从水中沉淀分离出来，降低水中的钙硬度和碱度；

②粉煤灰中含有的CaO，能够与水反应生成Ca(OH)₂，可以节省熟石灰药剂，实现再生利用，同时活性成分中还含有Na₂O、K₂O等玻璃体，在水化反应中会促进硅碱反应的进行；

③粉煤灰颗粒具有多孔结构，具有很大的比表面积，能够吸附水中的胶体物质和其它有机物质，降低水的COD。粉煤灰还可以吸附在絮体上，增加絮体比重，利于絮团沉降，缩短沉降时间；

④在使用板框压滤设备进行污泥脱水时，粉煤灰可以在污泥中形成骨架，利于污泥的脱水，降低压滤后滤饼的含水率；

⑤在水化反应中，新生CaCO₃能够很快地吸附在粉煤灰颗粒上，破坏CaCO₃的过饱和状态，促使Ca²⁺+HCO₃ ^-+OH^-=CaCO₃↓+H₂O反应朝着生成CaCO_3-沉淀的方向进行，提高石灰乳的利用效率。

2.在絮凝澄清池的混合段内投加石灰乳液和絮凝剂

由于粉煤灰中某些密度较小、粒径较小的颗粒会悬浮在水中，不易沉降，同时CaCO₃也处于过饱和状态，因此需要投加絮凝剂，促使粉煤灰和新生碳酸钙更好地从水中分离，以达到较低的出水浊度。由于粉煤灰颗粒增加了絮体的比重，使絮体能够更快地从水中分离出来，可以不用投加助凝剂，从而节省药剂成本。

粉煤灰与原水的混合液由搅拌池进入絮凝澄清池的混合段，在混合段的首端投加10%的石灰乳液，使混合液中的CaO浓度达到270mg/L，并以400-500转/分钟的速度搅拌2-3分钟，石灰乳液与进水（粉煤灰与原水的混合液）充分混合溶解，石灰乳液中的OH^-与原水中的HCO₃ ^-反应生成CO₃ ^2-，然后CO₃ ^2-与Ca²⁺反应生成CaCO₃沉淀。新生的CaCO₃具有部分胶体性质，并且处于活性期，具有很强的吸附能力，能够与进水中存在的粉煤灰颗粒相互吸附，形成粒径、比重较大的基团。在混合段的末端投加絮凝剂，以促使水中比重小、粒径小的粉煤灰和处于过饱和状态的CaCO₃能够充分沉淀，从水中分离出来。石灰乳与原水的混合液在混合段中的停留时间维持在2分钟-3分钟。

3. 在絮凝澄清池的絮凝段内进行絮凝

由于粉煤灰与原水的混合液在絮凝澄清池的混合段中停留的时间较短，只起到将粉煤灰、石灰乳液、絮凝剂混合均匀的作用，需要再进入絮凝澄清池的絮凝段进一步反应。混合段中的混合液进入絮凝段内，在絮凝段内仍继续进行水化反应。絮凝阶段，搅拌强度控制在70-90转/分钟，避免强度过高，以免打碎新生絮体。在絮凝阶段不仅有新生成的CaCO₃可以吸附粉煤灰颗粒，同时还存在絮凝剂水解产生的絮体对CaCO₃-粉煤灰基团和剩余粉煤灰颗粒的网捕作用。网捕的结果是絮体表面大量吸附CaCO₃晶体和粉煤灰颗粒，增加絮体的比重。混合液在絮凝段内的停留时间控制在15分钟-25分钟，以保证絮体有充分的时间吸附CaCO₃、粉煤灰以及水中的悬浮固体。

4. 在絮凝澄清池的澄清段内进行澄清

絮凝段内的混合液完成絮凝阶段后进入絮凝澄清池的澄清段，由于絮体吸附了大量的CaCO₃、粉煤灰和其它悬浮固体，因而澄清阶段的絮体沉降速度较快，所需的沉降时间较短。混合液在澄清段内进行澄清分离的停留时间控制在1.5小时-2.5小时，此时澄清阶段出水浊度可以达到4～5NTU，可以满足电厂循环冷却水的使用要求。澄清后的水经澄清段上方排出。

采用本发明的粉煤灰、石灰软化和絮凝澄清方法与传统石灰软化法处理后的中水性能对比如下表所示：

	本发明方法	传统石灰软化法
			主体结构	钢筋混凝土	钢筋混凝土
混合条件	较好	一般
			药剂费用	较少	较高
对钙硬度的去除率	60～70%	50%
			对总碱度的去除率	80～90%	80%
对TDS的去除率	20%	17%
			对浊度的去除率	50%	30%
澄清出水安定性	较好	较差
			污泥含水率	59%	75%

Claims (1)

1.一种回用于电厂循环冷却水的中水处理方法，其特征是：包括粉煤灰前置处理、石灰软化、絮凝和澄清四个阶段，具体过程如下所述：

（1）粉煤灰前置处理阶段：

采用小粒径或中等粒径颗粒且以珠状颗粒为主的粉煤灰，其中粒径小于100μm的颗粒占80%以上，珠状颗粒至少占到粉煤灰质量的70%，将上述粉煤灰直接投加到城市污水处理厂的二级出水中，使水中粉煤灰的浓度达到270mg/L，以400转/分钟-500转/分钟的速度搅拌4分钟-5分钟；

（2）石灰软化阶段：

向经过粉煤灰前置处理后的粉煤灰与原水的混合液中投加10%的石灰乳液，使混合液中的CaO浓度达到270mg/L，以400转/分钟-500转/分钟的转速搅拌2分钟-3分钟，然后投加硫酸铝絮凝剂，使混合液中的硫酸铝含量达到150mg/L，并以400转/分钟-500转/分钟的转速搅拌2分钟-3分钟，使石灰乳液及絮凝剂与混合液充分混合溶解；

（3）絮凝阶段：

由于在石灰软化阶段只将粉煤灰、石灰乳液和絮凝剂混合均匀，停留时间短，需要再进入絮凝阶段继续进行水化反应，在絮凝阶段搅拌强度控制在70转/分钟-90转/分钟，混合液在絮凝阶段的停留时间控制在15分钟-25分钟，以保证絮体有充分的时间吸附CaCO₃、粉煤灰以及水中的悬浮固体；

（4）澄清阶段：

絮凝后的水体进入澄清阶段，在澄清阶段的停留时间控制在1.5小时-2.5小时，然后排出使用。