DH高效污水净化器技术在火电厂高浓度灰渣水处理中的应用
0 引言
火电厂除渣系统传统的处理方法是灰渣经碎渣机粉碎后，由炉底液下泵将灰渣水抽至脱水仓，使大部分灰渣在脱水仓内沉淀，灰渣由脱水仓底部运出。少部分渣与水经脱水仓溢流堰流至浓缩机沉淀，澄清水再循环使用。
现在大部分300MW以上电厂采用了刮板捞渣机直接上渣仓的运行方式。灰渣水大多经沉淀池、自清洗过滤器、板式换热器，然后循环使用；或采用浓缩机沉淀、微孔陶瓷板过滤方式。
在煤质情况良好，产生灰渣量较少的情况下，上述渣水处理方法均可以稳定运行。但若灰渣量大，悬浮物含量高，上述处理方法就无法正常运行，导致渣水浓度严重超标，给回用带来一定的困难，影响生产。
DH高效污水净化器技术的应用，使高浓度灰渣水的水质得到很大的改善，解决了灰渣水回用中的难题。
1电厂灰渣水及处理现状
火电厂的冲灰渣水悬浮物含量较高。一般情况下，经过脱水仓或捞渣机沉淀溢流后的SS浓度为2000～3000mg/L。如国华北京热电分公司的脱水仓溢流水实测为1900 mg/L；大唐国际托克托发电有限责任公司的1号炉捞渣机溢流水实测为1750 mg/L。
随着电煤供应紧张，燃煤价格居高不下，大部分火电厂燃煤中灰灰和杂质成分大幅上升，导致锅炉的排渣量和冲渣水量增加，渣水悬浮物含量高，并伴有大量不易沉淀的漂珠和浮灰。如贵州纳雍发电厂的渣水悬浮物含量高达9000 mg/L以上，大唐国际王滩电厂的捞渣机溢流水悬浮物含量也高达6000mg/L以上，且废水中含有大量漂珠和浮灰，每天人工捕捞的漂珠和浮灰约800kg。
对全国大多数燃煤电厂来说，煤质状况变差，渣水循环系统负荷增大，是逐步需要面对的问题。
渣水悬浮物浓度高，负荷大，导致原有的渣水处理设施无法正常运行。如纳雍发电一厂采用浓缩机，二厂采用沉淀池处理灰渣水，导致出现浓缩机经常堵塞，沉淀池悬浮物去除率低等问题，无法正常运行，严重影响生产。大唐国际王滩电厂采用沉淀池、自清洗过滤器、板式换热器的处理方法，由于渣水悬浮物含量高且粒度细，自清洗过滤器频繁堵塞，每天需要人工清理过滤网；而且渣水对板式换热器产生严重磨损，导致板式换热器运行仅二三个月就出现漏水现象。
目前国内的渣水处理方法一般采用沉淀池、浓缩机、陶瓷滤砖池等处理方法，也有少数厂家采用絮凝沉淀＋斜管＋砂滤的方式。上述处理技术都存在各种各样的问题，在处理能力、运行稳定可靠性上还有所欠缺。如采用沉淀池工艺悬浮物去除率较低，出水水质差，占地面积大，清池频繁且工作量大；浓缩机要求入口悬浮物含量低，出水水质差，斜管（板）易堵塞需人工清理，排灰口立管易堵塞导致排泥不畅，常发生压耙事故；陶瓷滤砖池的占地面积大，需要人工清池和反冲洗，清池频繁，劳动强度大；絮凝沉淀＋斜管＋砂滤工艺，要求入口悬浮物含量低，需要配置庞大的预沉池，斜管（板）易堵塞，砂滤负荷大，需经常反冲洗，滤层易板结。上述几种工艺最大的问题是耐冲击负荷低，对于悬浮物SS>3000mg/L，特别是对SS>5000mg/L以上的灰渣水，无法正常处理。
在高悬浮物污水处理中，DH高效污水净化器显示了较大的技术优势。它无须设置预沉池，可以快速连续高效地将SS≤30000mg/L的污水净化到5～50mg/L，该技术最高可以处理SS≤90000mg/L的污水，为高浓度灰渣水处理开辟了一条新途径。
该项技术已经在国华北京热电分公司、贵州纳雍二电厂、大唐国际托克托发电有限责任公司、北京京丰燃气发电有限责任公司（渣水、煤水混合处理）开始使用，其优异的技术性能，简单合理的工艺路线，相信可以给火电厂的渣水处理带来一次革命。
2 DH高效污水净化器的原理
DH高效污水净化器是将物理、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、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，在泵前及泵后投加絮凝和助凝药剂，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。
离心分离是利用废水沿切线方向进入罐体产生高速旋流、产生离心力，在离心力的作用下废水中形成的悬浮颗粒及矾花被甩向器壁，并随下旋流及自身重力作用沿罐内壁下滑至锥形污泥浓缩区，废水向下作螺旋运动到一定程度后向中心靠拢，又形成向上的旋流，这股旋流水质较清，流向设置在上层动态过滤区。在离心分离区一般粒径大于20μm的悬浮颗粒（矾花）被固液分离至污泥浓缩区。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。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，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。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）。
3 DH高效污水净化器典型应用工艺及特点
对于国华北京热电分公司、贵州纳雍二电厂、大唐国际托克托发电有限责任公司、北京京丰燃气发电有限责任公司等厂的灰渣水改造和新建项目，根据电厂原有设施和现场条件，采用的工艺略有不同。但基本的工艺系统是一致的。下面以贵州纳雍二电厂4×300MW机组灰渣水处理工程为例，说明新技术的典型工艺系统（见图1）。
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灰渣水处理系统选用3套DH-CSQ-200型高效（旋流）污水净化器（处理水量为每台200m3/h），为保证在事故或检修状况下不影响系统的正常运行，1套作为备用设备。捞渣机溢流水自流进排水槽（原有设施），排水槽用作调节池，调节池污水经渣浆泵提升，在泵后管道上设置混凝混合器，在混凝混合器前后分别投加絮凝剂、助凝剂，在管道中完成直流混凝反应，然后进入高效（旋流）污水净化器中，经离心分离、重力分离、动态把关过滤及污泥浓缩等过程，从净化器顶部排出经处理后的清水自流进入冷却塔，经冷却后水温度在30～35℃以下，然后进入到清水池，再经回用水泵送回，用于炉膛密封及捞渣机链条冷却。灰水处理产生的浓渣则进入污泥池，再用污泥泵打回捞渣机循环处理。
结合上述工艺流程和其他电厂设计、运行情况，该工艺具有以下特点：
（1）工艺流程短，故障率低，运行稳定可靠。
（2）处理能力强，效率高。设备处理负荷可达SS≤30000mg/L，最高可达≤90000mg/L；废水的设备停留时间≤30min。
（3）设备占地面积小：处理量为200m3/h的单台设备，直径仅为3.6m；无须配备预沉池，污水调节池、污泥池和清水池，可按普通过渡水池设计以节省占地面积。
（4）处理后的出水水质好SS=5～50mg/L，防止了冷却塔和水封槽集灰，并可回用于炉膛密封。
（5）采用PLC控制，并和电厂辅控网连接，自动化程度高，工人劳动强度低。
（6）调节池和污泥池采用鼓风曝气，无须人工清池。
（7）采用冷却塔替代板式换热器，降低了工程造价，而且不需要大量循环冷却水。
（8）设备排污量少，污泥浓度高（SS>230000mg/L），含水率低，可以根据情况采用以下几种处理方法：a.用压滤机压成泥饼外运；b.采用捞渣机系统的可以将污泥排至捞渣机或渣仓；c.采用脱水仓系统的可以将污泥打回脱水仓。
(9) 若采用不带过滤层的净化设备，出水可达到≤150mg/L，设备本体可以免维护，减少维护工作量。
(10) 在对王滩电厂含大量浮灰和漂珠的高浓度冲灰渣水进行为期9天设备小试试验中，绝大多数的浮灰和漂珠被絮凝沉淀下来；少数漂珠可从设备的漂珠排放口定期排出。
(11) 设备运行只需一次提升，节省配套设备，节省电耗。
4 设备实际运行及数据分析
4.1、 1999年10月，南京慧邦科技研究所的第1套用于灰渣水处理的DH高效（旋流）污水净化器在国华北京热电分公司正式投运。该厂选用2台φ2800mm的DH高效污水净化器用于120m3/h冲灰渣废水的处理回用。单台处理能力为60m3/h，最大处理能力80m3/h，处理原水为浓缩机沉淀排出的灰渣水，水质浓度SS 2000～3000mg/L，最大浓度SS 10000mg/L，运行至今状况良好。经国华北京热电分公司测试，净化器进出水水质如表1所示。
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