摘要：介绍了含煤废水高效煤水净化器在五彩湾发电厂的实际应用情况，分析在运行中出现的问题，以及产生的原因，并提出相应的预防性改进措施。
关键词：高效煤水净化器；原理；污堵；分析；改造
1 前言
中国是水资源严重短缺的国家，火力发电厂是用水大户，也是污水排放大户。因此，实现废水净化回用具有十分重要的意义，而且还具有明显的环境效益、社会效益和经济效益。当前，火力发电厂在生产运行过程中产生大量的废水，包括输煤栈桥冲洗排水、煤场雨水及输煤系统除尘排水等含煤废水。由于废水浊度高，悬浮物多，一般传统工艺处理后出水水质不稳定，往往无法回用，而且设备多，成本高。针对火力发电厂含煤废水的特点，而研制开发出来的高效煤水净化器，无需像传统工艺那样需要多个设备配合，就能使废水能够一次净化而达到回用水要求，大大减少了用地，降低了成本。
2 含煤废水系统介绍及工艺流程
五彩湾电厂煤水处理系统设计处理量为10m3/h，设备将输煤系统的含煤废水经加药、澄清、过滤等流程处理，使水中所含煤粉微粒和悬浮物得到有效去除，以达到能重复使用的标准。重复使用的用途为：输煤系统冲洗水。输煤系统冲洗排水首先在处理站内的煤水调节池内进行沉淀，沉淀池出水经煤水净化设备进一步处理，出水排至输煤冲洗清水池作为输煤系统冲洗水的补充水。调节池内煤泥采用脱泥机进行脱泥，煤泥外运至煤场。系统用水最大每小时为30m3/h。
含煤废水主要来自输煤栈桥、输煤转运站、煤仓层等部位的冲洗排水。
工艺流程：输煤栈桥冲洗水→ 煤泥调节池→ 中间水池→ 废水提升泵→（混凝剂、助凝剂）→高效净化器→ 清水池→ 清水回用水泵→ 至输煤冲洗
3 高效煤水净化器基本原理
高效煤水净化器是将物理、化学反应有机融合在一起，集成了直流混凝、临界絮凝、离心分离、动态过滤及污泥浓缩沉淀技术，短时间内（25～30min）在同一罐体中完成废水快速多级净化的一体化组合设备。该设备SS去除率高达99.9%，COD去除率达到40%～70%。净化器为钢制罐体，上中部为圆柱体，下部为锥体，自下而上分别为污泥浓缩区、混凝区、重力离心分离区、动态过滤区、清水区。直流混凝和临界絮凝技术取代了混凝反应池，在泵后投加凝聚和助凝药剂，利用泵、管道、水流完成药剂的水解、混合、压缩双电层，吸附中和作用后高速沿切线方向进入罐体快速完成吸附架桥，絮凝形成矾花。重力离心分离是利用废水进入罐体产生高速旋流、产生离心力，其中形成的微絮凝体迅速变大，在离心力和自身重力的作用下，迅速被甩向器壁，并随下旋流作用沿桶壁下滑至锥形泥斗区；向下做螺旋运动到一定程度后，在在压力的作用下又沿着内外壁问形成上螺旋运动，废水在离心力和重力的作用下，继续完成固液分离，絮凝体又被甩向外桶壁，下滑至污泥区，完成二次分离。斜管分离是指斜管可减小沉淀高度，高沉淀效率，提在高效煤水净化器中合成了斜管沉淀技术，用斜管沉淀原理，有效减小沉淀区域的面积，增加沉淀效果，减小过滤装置的负荷，为有效延长过滤装置的工作周期创造条件。废水经离心分离进入动态过滤区再次完成吸附作用，过滤区采用表面吸附的悬浮滤料，表面积大、吸附能力强，可截留5μm以上的粒径的悬浮物。泡沫滤珠构成的滤层下部比较松散，泡沫滤珠基本仍为球状，球与球之间的空隙比较大；而在床层上部，由于水力的作用和自身浮力的作用，泡沫滤珠堆积得比较密实，球与球之间相互穿插，从而形成一种上部孔隙率大、下部孔隙率小的理想分布，这有利于深层过滤。当水自下而上流过泡沫滤珠球层时，水中悬浮颗粒之间，悬浮颗粒与泡沫滤珠球表面相互作用，使杂质附着于泡沫滤珠表面，从而使水得到净化。在动态状态下过滤，因此滤料不易堵塞，吸附的颗粒物易脱落又下沉至离心分离区，絮积达一定程度后过滤阻力随着的增加，达到一定值后，过滤会出现穿透，出水浊度明显上升时需要进行反洗再生过滤滤此料，保证出水的水质要求。因此滤料反洗周期长（0.5～1个月反冲洗一次）。废水经多级固液分离及净化后排出。重力离心分离和过滤脱落的悬浮颗粒在离心力及重力的作用下进入污泥浓缩区，污泥在锥形泥斗区中上部经聚合力的作用下，颗粒群体结合成一整体，各自保持相对不变位置共同下沉，在泥斗区中下部SS很高，颗粒间将缝隙中液体挤出界面，固体颗粒被浓缩压密后从锥体底部排出，一般污泥含水率≤90%（排污量只有传统工艺的1/6）。
4 运行时出现的问题
含煤废水系统自调试完成后，出水SS≤5mg/l，能够满足设计要求。但随着运行一段时间后，高效煤水净化器设备出水水质变差，浊度升高，泡沫滤珠污堵结块、进出水水帽污堵严重，出水流量下降明显，反洗不起作用，无法投入运行。只能是将高效煤水净化器泡沫滤珠掏出、进出水水帽拆除人工进行清洗。经过几次对高效煤水净化器的检修分析总结，得出导致出水水质变差的原因有以下两点：
4.1设备自身设计原因
（1）调节池内煤泥采用脱泥机进行脱泥，因煤泥内夹杂着大量泥沙、煤等颗粒状和空气预热器检修过程中冲洗下来的煤灰，致使脱泥机没法正常运行。
（2）高效煤水净化器进、出水水帽间隙过小，水流过滤阻力增大。
（3）高效煤水净化器反冲洗装置设计在出水水帽下方，水帽污堵时无法得到反冲洗。
（4）高效煤水净化器虽设计了排泥装置，定时自动排泥，但难免也会造成排泥管道的堵塞现象，当污泥堵塞管道时无法冲洗，只能是停运检修，影响设备安全运行。检修过程中，当堵塞管道疏通后大量泥水涌出，污染地面。给检修人员带来不必要的麻烦。
4.2现场运行、检修原因
（1）煤水处理应提供独立完整控制系统。系统采用可编程序控制器（PLC）控制系统进行控制，系统具有远方自动/手动控制、就地自动/手动控制方式，控制系统设置控制方式选择开关，每种控制方式可任选并相互闭锁，通过PLC可实现全部煤水处理系统工艺流程的自动程序控制。系统参数设置无法改变，当高效煤水净化器进、出水浊度逐渐增加、出水流量逐渐变小时，没有及时调整，进行人工手动反洗。
（2）含煤废水调节池清理后，高效煤水净化器进水加（絮凝剂、助凝剂）药没有及时调整加药量。
（3）没有及时对含煤废水调节池进行清理，造成含煤废水调节池内有大量煤泥，含煤废水调节池起不到沉降的作用，导致进入高效煤水净化器的含煤废水浊度过高，远远大于SS：2000～4000mg/L设计要求。
5 应对措施及设备改造
5.1消除高效煤水净化器不合理的设计
（1）增设泥位计，随时监控泥位高低，定期清理调节池内煤泥。
（2）高效煤水净化器进水、排水装置均采用支管水帽式（水帽的主要目的为均匀布水、防止滤料流失），水帽缝隙为0.25mm，水帽间隙过小，增加过滤阻力。泡沫滤珠粒径在3-5mm，将原水帽更换为水帽缝隙1.02mm，减小水流过滤阻力。
（3）高效煤水净化器底部排泥出口、不合格排水共用母管与反洗水出口母管之间加装冲洗门，在排泥出口与不合格排水共用母管上加装排泥出口总门，当出现排泥管道的堵塞现象时，关闭排泥出口总门、不合格排水门，打开电动排泥门、反洗排水门、启动反洗水泵，打开冲洗门即可实现反冲洗。（如图1）
5.2优化运行
（1）在保证出水浊度的前提下，适当调节絮凝剂、助凝剂加药量。
（2）当高效煤水净化器进、出水浊度逐渐增加、出水流量逐渐变小时，及时调整，进行人为手动反洗，并通知检修人员清理调节池内煤泥。
5.3提升运行、检修人员的实际操作、问题分析能力
组织运行与检修人员在高效煤水净化器检修时，现场进行理论与设备内部结构和设备厂家提供的设备说明书等相结合的技能培训，提高运行、检修人员的业务水平和实际操作能力。
6 结束语
高效煤水净化器在五彩湾电厂目前已经运行六年多时间，有一定的成功运行经验，含煤废水系统在设计和设备选型、运行维护及系统设置。投运以来也或多或少存在一些问题及解决问题的方法。在遇到问题及解决问题过程中积累了一些经验，与读者交流，供大家参考。
参考文献：
[1]周柏青，陈志和热力发电厂水处理.2009
论文作者:伊晓明
论文发表刊物:《防护工程》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/27
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