某瓦斯電站廢水排水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

梁 麟

(煤炭工業(yè)太原設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030001)

0 引言

瓦斯電站的燃料為瓦斯，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污水品質(zhì)較高。同時(shí)由于瓦斯電站排水量較小，如果合理的處理回用，將收獲良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1 排水項(xiàng)目

1.1 排水量

瓦斯電站排水項(xiàng)目主要有給水泵冷卻、瓦斯氣脫水、鍋爐排污、冷卻塔排污、除鹽水處理系統(tǒng)排水、脫硝車間排水和生活污水。排水量詳見表1。

表1 排水量表

1.2 排水水質(zhì)

瓦斯電站依托礦井瓦斯抽放站建造，工業(yè)用水就近引自抽放站工業(yè)給水管水。各排水系統(tǒng)典型污染物濃度見表2，表3。

表2 工業(yè)廢水污染物濃度表 mg/L

表3 生活污水污染物濃度表 mg/L

2 常規(guī)排水方式

瓦斯氣脫水品質(zhì)較高，通常送回抽放站回用于其生產(chǎn)環(huán)節(jié)；水處理系統(tǒng)排水主要有過濾器反沖洗水、反滲透濃排水及電除鹽濃排水。水處理系統(tǒng)濃排水通常排入反洗水箱復(fù)用于過濾器反洗后排入排污降溫池；給水泵冷卻水通過排水溝排入排污降溫池。鍋爐排污水排入排污降溫池與給水泵冷卻排水、除鹽水處理系統(tǒng)排水混合降溫后一同排放。

瓦斯電站常設(shè)一些生活福利設(shè)施的瓦斯電站，生活污水量約18 m3/d～25 m3/d，常采用MBR工藝處理達(dá)標(biāo)后回用于廠區(qū)綠化和道路沖洗，富裕部分達(dá)標(biāo)排放。處理標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《城市污水再生利用 城市雜用水水質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)。脫硝車間排污水含有少量尿素，排水量很小,常與生活污水一同處理。

通過以上分析可知，常規(guī)排水方式直接復(fù)用率14.6%、間接復(fù)用率19.4%，大部分廢水直接排放，不但增加了排水量，也增加了工業(yè)水耗水量，很不經(jīng)濟(jì)。

3 優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 常規(guī)排水方式的不足

常規(guī)排水方式簡(jiǎn)單實(shí)用，安全可靠，但廢水重復(fù)利用率較低。隨著煤礦規(guī)模的不斷擴(kuò)大，水資源短缺已經(jīng)開始制約其發(fā)展。瓦斯電站用水也受到了限制，必須加強(qiáng)廢水循環(huán)利用。常規(guī)排水方式不足之處如下：

1)給水泵采用直流式冷卻，冷卻水僅用于鍋爐排污水降溫，利用率低。

2)水處理系統(tǒng)濃排水在反洗水箱內(nèi)與工業(yè)水混合后用于過濾器反洗，后續(xù)回用難度大。

3)冷卻塔采用循環(huán)水加藥的方式阻垢，濃縮倍數(shù)較低，排污水量大。

4)生活污水水量較大不能全部回用。

3.2 優(yōu)化方案

近年來各種廢水處理工藝不斷被開發(fā)出來，針對(duì)以上不足并結(jié)合現(xiàn)有成熟技術(shù)，瓦斯電廠排水系統(tǒng)可以做以下優(yōu)化：

1)給水泵采用循環(huán)冷卻水系統(tǒng)冷卻，冷卻水不外排。

2)水處理系統(tǒng)設(shè)置濃鹽水反洗與工業(yè)水反洗兩套反洗系統(tǒng)，工業(yè)反洗水沉淀處理后用作冷卻塔補(bǔ)水。

3)冷卻塔安裝電化學(xué)除垢裝置，提高循環(huán)水濃縮倍數(shù)，可減少70%～80%的冷卻塔排污水量。

4)生活污水處理執(zhí)行《城市污水再生利用 工業(yè)冷卻水》標(biāo)準(zhǔn)，富裕部分生活污水作為冷卻塔補(bǔ)水。

5)鍋爐排污水直接排入冷卻塔，不降溫排放。鍋爐排污水可作為冷卻塔補(bǔ)水的原因如下：

首先，鍋爐排污水正常溫度為80 ℃，正常排污水量為0.33 m3/h；冷卻塔正常出水溫度為29 ℃，進(jìn)水溫度為34 ℃，正常循環(huán)水量為700 m3/h。而將0.33 m3/h鍋爐排污水從80 ℃冷卻到29 ℃釋放的熱量與冷卻塔3.37 m3/h循環(huán)水量散發(fā)的熱量相等。顯然鍋爐排污水溫度對(duì)冷卻塔的影響可忽略。

其次，為防止鍋爐結(jié)垢，鍋爐補(bǔ)水采用除鹽水并且投加了磷酸鹽阻垢劑，因此鍋爐排污水含鹽量極低并且自帶阻垢劑。而冷卻塔為了防止填料結(jié)垢，也需要控制循環(huán)水的含鹽量，并且循環(huán)水也需要添加阻垢劑。鍋爐排污水排入冷卻塔后可降低循環(huán)水含鹽量減少排污量，同時(shí)還能減少加藥量。

總之，將鍋爐排污水用作冷卻塔的補(bǔ)充水不但可以節(jié)省補(bǔ)水量，還可以減少排污量和加藥量，并且溫度對(duì)冷卻效果的影響可以忽略不計(jì)。

4 最終處置

排水系統(tǒng)優(yōu)化后含鹽量低的工業(yè)廢水全部回收利用或替代，對(duì)外排放的只是一些濃鹽水。單項(xiàng)廢水的污染物濃度有所提高，部分污染物濃度超過《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求。

4.1 排水量

對(duì)比表1和表4可見，排水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)后，廢水排放量由8.43 m3/h降低到3.89 m3/h，同時(shí)工業(yè)水間接重復(fù)利用率仍為19.4%，直接重復(fù)利用率提高到53.4%。優(yōu)化后的排水量見表4，優(yōu)化后工業(yè)廢水污染物濃度見表5。

表4 優(yōu)化后排水量表

4.2 排放標(biāo)準(zhǔn)

目前瓦斯電廠污水排放執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。若瓦斯電站污水排入水源地二級(jí)保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)，需執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類。各標(biāo)準(zhǔn)主要污染物排放濃度見表6。

表5 優(yōu)化后工業(yè)廢水污染物濃度表 mg/L

表6 污染物排放標(biāo)準(zhǔn)表 mg/L

4.3 處置方法

污水處置方法仍然應(yīng)首先考慮在廠外間接重復(fù)利用。由表5可知，雖然瓦斯電廠排水含鹽量較高，部分有機(jī)物含量略高于排放標(biāo)準(zhǔn)，但排水品質(zhì)仍然較高。如果瓦斯電廠附近有選煤廠、建材廠等用水量大的企業(yè)，電廠排水可作為其生產(chǎn)系統(tǒng)的補(bǔ)水。

如果瓦斯電站附近沒有用水企業(yè)可接納其排水，則考慮處理達(dá)標(biāo)后排放。對(duì)比表5和表6可知，如果瓦斯電站排水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)B排放標(biāo)準(zhǔn)，則瓦斯電廠排水可直接排放；如果瓦斯電站排水執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)，則SS、石油類和氨氮濃度略微超出排放標(biāo)準(zhǔn)。其中，SS可以通過沉淀池沉淀去除；石油類和氨氮可以通過臭氧氧化、活性炭吸附，處理達(dá)標(biāo)。

如果瓦斯電站排水既不能重復(fù)利用，又不能排放(如恰遇自然保護(hù)區(qū))，可考慮到設(shè)置蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，達(dá)到廢水的零排放。蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)的蒸餾水可回用于鍋爐補(bǔ)水，結(jié)晶鹽也可回收利用，而瓦斯電站余熱充足運(yùn)行成本可控。

5 結(jié)語

1)通過對(duì)排水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，廢水排放量可減到約50%，工業(yè)水直接重復(fù)利用率可提高約2.75倍。2)排水系統(tǒng)優(yōu)化方法主要有：高品質(zhì)廢水和低品質(zhì)廢水分質(zhì)排放，減少各系統(tǒng)排水量、生活污水深度處理回用、增加廢水循環(huán)利用系統(tǒng)等。3)排水系統(tǒng)優(yōu)化后對(duì)外排放的含鹽量較高，單項(xiàng)廢水的污染物濃度有所提高，部分污染物濃度超標(biāo)。4)污水最終處置應(yīng)按廠外間接重復(fù)利用、處理達(dá)標(biāo)后排放和蒸發(fā)結(jié)晶的順序根據(jù)實(shí)際情況選擇。