火力发电厂含煤废水处理：特点、污染成因与工艺选择

火力发电厂含煤废水处理：特点、污染成因与工艺选择

目前，火电厂在生产运行过程中产生大量的含煤废水，主要来源于煤场防尘喷雾产生的渗漏水、运煤栈桥冲洗产生的冲洗废水、煤场雨水以及运煤系统除尘排水。

含煤废水中02fff54812aa57dd27f34a7a598ed906的体积质量一般为2.3g/cm3，经预沉淀池预沉淀后，较大的煤粉颗粒均能沉降下来，剩余的煤粉颗粒悬浮液粒径均在0.1mm以下。视燃料种类、来源、含煤废水量的变化及预沉淀池的沉淀效果而定，一般电厂含煤废水经初步沉淀后悬浮物质量浓度一般为2000~/L。

含煤废水的主要特点是浊度和色度较高，而造成浊度和色度大幅上升的主要原因是废水中悬浮物浓度较高。在含煤废水处理系统中，处理工艺的选择关键是去除主要污染物悬浮物和色度。设计的处理工艺要保证悬浮物的去除效率稳定、较高，确保出水中悬浮物的质量浓度为10～20mg/L，满足达标排放和回用的要求。

目前电厂采用的处理工艺主要有化学混凝+膜处理工艺、高效微孔陶瓷过滤工艺、混凝+斜板沉淀+过滤及电子絮凝+离心沉淀+过滤工艺。

1. 项目简介

目前电厂含煤废水主要来源于输煤系统除尘、冲洗水、煤场含煤雨水等。含煤废水处理系统采用化学絮凝、膜过滤技术对含煤废水进行处理，处理后回用，主要流程如图1所示。

含煤废水汇集于煤沉淀池，经预处理、沉淀后由连接口流入曝气池，在曝气池中进行氧化（曝气/搅拌），同时加药（混凝剂、次氯酸钠、碱）调节pH值，经含煤废水提升泵送至膜过滤器过滤，处理后的清水由膜过滤器顶部流至清水槽。

目前，根据实际运行状况，现有的含煤废水处理系统主要存在两个问题：

1）煤水处理过程中，采用曝气搅拌的方式进行絮凝搅拌，导致絮体打散，膜过滤器无法对其进行截留，影响出水水质。

2）膜过滤器采用多根膨体聚四氟乙烯滤芯，当水质较差时易堵塞，影响处理效果。滤芯消耗量大，更换频率高，运行维护费用高。

目前仅此系统处理后的水质不能满足回用要求，同时大量超标的含煤废水通过溢流管排往赣江支流，因水质不能满足排放的环保要求，造成出口水质污染。随着国家、省、市环保、节能减排要求的日益严格，监管力度不断加大，2015年1月1日新环保法实施，为真正实现废水排放符合国家相关标准。因此，电厂决定对含煤废水系统进行改造。

2. 不同工艺的对比分析

目前电厂采用的是化学混凝+膜处理工艺系统，根据电厂运行情况，这套处理设备运行很不稳定，处理效果不佳，设备故障率较高；高效微孔陶瓷过滤工艺对悬浮物的去除率较高，但色度去除效果较差；因此在电厂含煤废水处理工艺选择中，混凝+斜板沉淀+过滤和电子絮凝+离心沉淀+过滤两种工艺应用较为广泛。下文对这两种处理工艺做较为详细的介绍，同时对高效微孔陶瓷过滤工艺做简单介绍，并对这三种不同的含煤废水处理工艺做技术经济比较。

2.1混凝+斜板沉淀+过滤工艺

混凝+斜板沉淀+过滤的工艺流程图如图2所示。厂区及煤场的煤尘水通过煤水管道进入含煤废水调节池，含煤废水经煤水提升泵提升后进入一体化煤水分离装置，含煤废水在该设备内经过混凝沉淀、过滤，将煤和水分离。

该过程的主要问题是：

1）加药反应沉淀过程需加入药剂，若系统长期停滞，配制的药剂容易失效，絮凝效果变差，滤料容易板结，系统恢复运行时过滤效果变差。

2）要达到良好的絮凝效果，必须准确计算投药量，投药量过少或过多都会降低絮凝效果。另外，火电厂输煤系统冲洗水不是连续的，含煤废水中的水质指标（TSS、pH值、水量、水温等）都在不断变化，必须根据水质的变化重新计算投药量，这在现场管理中很难做到。现场调试时确定的最佳参数会随着运行时间和处理水量的增加而变化，操作工人的水平达不到调试人员的要求。

3）系统自动化程度低，需要人工维护、清理，使用起来相对麻烦。

4）每年需投入一定的药品费用，从长远来看也是一笔不小的开支。

5）化学絮凝过程需要投加其他药剂，化学絮凝添加剂使水中离子增多，改变水中原有物质的含量，造成二次污染。

2.2电子絮凝+离心沉降+过滤工艺

近年来，电絮凝工艺逐渐得到推广并成为主流技术。随着环保要求的不断提高，电厂对含煤废水的处理越来越重视，不少电厂对含煤废水处理系统进行了相应的技术升级或改造。

电子絮凝含煤废水处理系统主要包括：电子絮凝器、离心澄清反应器、多介质过滤器、PLC控制系统等，主要工艺流程如图3所示。

电子絮凝器：电子絮凝反应原理是特制电极板通电后产生电场，带电小粒子、胶体、大分子蛋白质、病毒颗粒、细胞等在电场作用下作定向运动、碰撞、压缩双电子层使其失稳，导致双电层压缩失稳而絮凝，形成的絮体可吸附小胶体等物质，形成大颗粒，加速沉淀。

离心澄清反应器：为防止絮凝颗粒离开电絮凝环境后再次带电进入水中，要求絮凝过程结束后颗粒能迅速沉降，配置快速沉降装置及离心澄清反应器，离心澄清器底部污泥排入煤沉降池定期回收利用。

多介质过滤器：通过配备一套高效过滤器，单台过滤器内各种介质根据用户实际水质配置，以达到或超过实际水质要求。同时系统具备自动反冲洗功能，可使用较小的流量进行反冲洗。

该工艺的主要优点和缺点：

1）与引进推广初期相比，随着市场占有率的逐年提升以及核心部件的国产化，该技术的投资成本大幅下降，运行成本也较低。

2）系统运行稳定可靠，适用悬浮物范围广（可在100～/L范围内变化）。

3）过滤装置采用自然反冲洗，无需设置反冲洗泵，系统能耗低。

4）设备模块化，占地面积小。

5）自动控制，维护方便。

6）环境友好，无需投加药剂，不会产生化学污泥的二次污染，可直接回收利用煤泥。但传统化学絮凝工艺产生的化学污泥必须作为危险废物处理，污泥处理成本较高。

2.3高效微孔陶瓷过滤工艺

高效微孔陶瓷过滤是在初次沉淀池的基础上增加微孔陶瓷过滤段，其主要工艺流程如图4所示。

含煤废水经煤沉淀池收集后，首先进入沉淀池，经预处理沉淀后，经溢流口溢流至微孔陶瓷滤池。微孔陶瓷滤池分为两个隔间，即集煤坑和过滤区。含煤废水进入滤池后，首先经过集煤坑，大颗粒煤沉降在集煤坑，细小颗粒经陶瓷过滤沉淀。微孔陶瓷滤板逐块铺设。滤池建好后，沿沟向集煤坑方向用水泥浇筑成斜坡，沉淀下来的煤渣滑入集煤坑。集煤坑内安装有泥浆泵，将坑内的污泥泵入沉淀池；滤池运行后，清水通过滤池四面八方的表面渗透到滤池内腔，沿沟流入清水槽。

2.4 三种处理工艺的技术经济比较

混凝+斜板沉淀+过滤、电子絮凝+离心沉淀+过滤、高效微孔陶瓷过滤3种不同含煤废水处理工艺的经济技术比较见表1。

通过以上技术经济比较，电子絮凝工艺投资成本低、运行稳定、能耗低、运行维护费用低，具有较高的环境效益和经济效益。另外，电子絮凝工艺不需要投加药剂，不会造成二次污染。高效微孔陶瓷过滤工艺虽然年总成本略高于电子絮凝工艺，但对原有煤水调节池改造较大，施工难度较大。而且根据安装该工艺的电厂运行情况，该工艺不稳定，色度去除效果差，不能满足回用、外排的环保要求。另外，该工艺自动化程度低，清洁文明生产极差。混凝+斜板沉淀+过滤工艺年总成本远高于电子絮凝工艺，后期运行每年需投入一定量的药剂，会造成二次污染。药剂易失效、絮凝效果差、滤料易板结、重复加药导致运行成本高，系统运行过程中自动化程度低，需要增加大量的人工操作和维护成本。

3. 结论

随着国家和省市环境保护、节能减排要求的日益严格，监管力度的加大以及人们环保意识的不断增强，电厂对煤水处理的要求也越来越严格，选择最佳的处理工艺就显得尤为重要。

目前电厂处理含煤废水所采用的化学絮凝和膜过滤技术已不能满足外界环保回用的要求。通过对上述不同处理工艺的对比分析，建议电厂采用电子絮凝技术进行煤水处理。电子絮凝工艺投资成本低、运行稳定、能耗低、运行维护成本低，处理后的水质可达到国家污水排放标准和废水回用标准，具有较高的环境效益和经济效益。（来源：江西省电力设计院南钢学校）