中水污泥再利用的设计优化
魏建鹏
【摘 要】介绍城市中水处理工艺及产生的污泥在电厂脱硫系统的再利用，根据各种设计方案的对比，提出最优方案，并提出再利用过程中的注意事项。
【Abstract】In this paper， municipal wastewater treatment process and sludge reuse in power plant desulfurization system are introduced. According to the comparison of various design schemes， the optimum scheme is put forward and the matters needing attention in the reuse process are put forward.
【关键词】中水污泥 ；再利用；设计优化
【Keywords】 sludge in reclaimed water； reuse； design optimization
【中图分类号】X523 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）08-0190-02
1 引言
我国淡水资源严重不足，仅为世界人均占有量的四分之一，燃煤电厂因工艺需要大量的淡水作为锅炉补给水和循环冷却水，为此新建燃煤电厂在可研编制阶段均要求使用城市中水，以减少对淡水资源的侵占浪费。
许昌龙岗电厂二期两台机组于2009年相继投入商业运行，国家在可研批复时要求循环水采用禹州市城市中水，作为三同时项目之一的城市中水处理系统随主机系统同步建设并投入使用。但由于设备故障、污泥处理问题导致时停时运，无法保证系统可靠稳定运行。
我们通过对中水污泥的化学成分分析和研究，污泥主要成分为CaCO3和Ca（OH）2，占比80%～90%，而电厂石灰石-石膏湿法脱硫装置普遍采用CaCO3作为吸收剂与烟气中的SO2反应，生成脱硫石膏，因此考虑将中水污泥引入脱硫系统是一个可行的变废为宝的解决方案。
2 中水污泥简介
根据城市中水处理系统流程，城市中水含有大量的Ca（HCO3）2，他会使设备及管道结垢，因此必须采取措施去除掉Ca（HCO3）2，一般采用加入过量的石灰方法进行处理，石灰处理是通过投加石灰乳控制出水PH值在10.3～10.5，主要进行下面两个反应，产生各种形态的CaCO3结晶以降低水中暂硬，同时生成结晶核还可以对其他杂质起凝聚、吸附作用；而且石灰乳引起的PH值升高也为氨氮和磷酸盐的去除创造条件。为了提高工艺的沉淀效果，一般在处理过程中投加适量的凝聚剂和助凝剂，通过压缩双电层作用使分散的悬浮物、CaCO3结晶、有机物、有机粘泥、胶体物等带点体失稳，在机械混合搅拌和高分子助凝剂家架桥和网捕作用下，颗粒物质碰撞结合长大，使污染物变得容易沉降。
根据以上分析结果，污泥中主要含有CaCO3和Ca（OH）2，除去水分，含量在85%左右。
3 中水污泥在脱硫系统的使用方案
根据中水污泥的成分，将中水污泥引入脱硫系统作为脱硫剂使用理论上完全可行。目前普遍采用的设计方案一：在中水浓缩池旁加装泥浆泵将浓缩池内的污泥通过管道定期送至脱硫石灰石浆液箱；方案二：在中水浓缩池旁加装泥浆泵将浓缩池内的污泥通过管道定期送至脱硫吸收塔。
两种方案的对比：
方案一：中水污泥密度在1030～1080kg/m3，石灰石浆液密度在1200～1240kg/m3，因中水污泥的加入导致石灰石浆液箱浆液密度在1100～1150kg/m3，因供浆密度低必须通过加大供浆量方能提高脱硫吸收塔PH值，带来的后果是机组高峰时段供浆泵出力无法满足需要，另外在低负荷时段因供浆量大导致吸收塔液位很难控制，容易造成吸收塔溢流。
方案二：为解决中水污泥进入石灰石浆液箱导致石灰石浆液密度低問题，设计考虑将中水污泥打入脱硫吸收塔，但只能在机组负荷高、蒸发量大时才能将中水污泥打入吸收塔，由此造成浓缩池不能及时排泥，容易造成浓缩池刮泥机过负荷跳闸。
通过对以上两种方案的对比分析，无论污泥直接进入石灰石浆液箱或吸收塔都不同程度存在缺陷，对脱硫运行调整带来困难。
根据实践经验分析，大多数电厂脱硫制浆系统采用湿磨机制浆（见脱硫湿磨机制浆系统图），因湿磨机制浆需要大量补充水，而中水污泥密度较低，为此设计上考虑将中水污泥作为湿磨机制浆的补充水。详见设计流程图优化方案。
结合湿磨机运行特点，将中水污泥送至脱硫湿磨机再循环箱作为再循环箱补充水，不但能够及时处理中水污泥，同时又能够保证制浆系统能够制出合格的石灰石浆液，从根本上解决方案一和方案二带来的不利影响。
4 中水污泥再利用注意事项
①中水处理过程中停止添加聚丙酰胺和聚合硫酸铁。聚丙酰胺具有极强的絮凝作用，通过中水污泥进入脱硫吸收塔后容易造成浆液品质恶化，影响脱硫效率，造成石膏脱水困难。聚合硫酸铁有混凝作用，在脱硫系统中影响浆液品质[1]。通过实验证明停止添加以上化学药剂不影响中水处理效果，只需加大对过滤器的反冲洗频次。
②脱硫浆液起泡较多，影响吸收塔液位监控。通过对城市污水处理厂来水添加二氧化氯杀菌剂可除去水中的磷化物和有机质，可有效控制吸收塔浆液起泡；必要时向吸收塔少量添加消泡剂。
③增加吸收塔浆液化验频次，加大废水排放力度；通过对吸收塔浆液化验分析，摸索废水排放量和周期，控制Cl-浓度在5000～10000mg/L之间。
5 结论
中水污泥再利用的设计优化不但解决中水污泥处置困难，同时提出设计优化方案，解决再利用过程中对脱硫系统造成的不利影响。通过优化后的方案实施，实现二次资源再利用减少对环境的危害，取得很好的社会效益，另外，中水污泥作为脱硫剂的再利用减少脱硫石灰石的用量，减少中水化学药剂的添加，从而取得可观的经济效益。中水污泥再利用市场前景可观，特别是利用城市中水作为循环水补水的火力发电厂，可通过该优化方案改造实现变废为宝。
【参考文献】
【1】杨中东，等.中水处理废弃含钙污泥的再利用研究[J].中国稀土学报，2004，22（z1）：569-572.
【摘 要】介绍城市中水处理工艺及产生的污泥在电厂脱硫系统的再利用，根据各种设计方案的对比，提出最优方案，并提出再利用过程中的注意事项。
【Abstract】In this paper， municipal wastewater treatment process and sludge reuse in power plant desulfurization system are introduced. According to the comparison of various design schemes， the optimum scheme is put forward and the matters needing attention in the reuse process are put forward.
【关键词】中水污泥 ；再利用；设计优化
【Keywords】 sludge in reclaimed water； reuse； design optimization
【中图分类号】X523 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）08-0190-02
1 引言
我国淡水资源严重不足，仅为世界人均占有量的四分之一，燃煤电厂因工艺需要大量的淡水作为锅炉补给水和循环冷却水，为此新建燃煤电厂在可研编制阶段均要求使用城市中水，以减少对淡水资源的侵占浪费。
许昌龙岗电厂二期两台机组于2009年相继投入商业运行，国家在可研批复时要求循环水采用禹州市城市中水，作为三同时项目之一的城市中水处理系统随主机系统同步建设并投入使用。但由于设备故障、污泥处理问题导致时停时运，无法保证系统可靠稳定运行。
我们通过对中水污泥的化学成分分析和研究，污泥主要成分为CaCO3和Ca（OH）2，占比80%～90%，而电厂石灰石-石膏湿法脱硫装置普遍采用CaCO3作为吸收剂与烟气中的SO2反应，生成脱硫石膏，因此考虑将中水污泥引入脱硫系统是一个可行的变废为宝的解决方案。
2 中水污泥简介
根据城市中水处理系统流程，城市中水含有大量的Ca（HCO3）2，他会使设备及管道结垢，因此必须采取措施去除掉Ca（HCO3）2，一般采用加入过量的石灰方法进行处理，石灰处理是通过投加石灰乳控制出水PH值在10.3～10.5，主要进行下面两个反应，产生各种形态的CaCO3结晶以降低水中暂硬，同时生成结晶核还可以对其他杂质起凝聚、吸附作用；而且石灰乳引起的PH值升高也为氨氮和磷酸盐的去除创造条件。为了提高工艺的沉淀效果，一般在处理过程中投加适量的凝聚剂和助凝剂，通过压缩双电层作用使分散的悬浮物、CaCO3结晶、有机物、有机粘泥、胶体物等带点体失稳，在机械混合搅拌和高分子助凝剂家架桥和网捕作用下，颗粒物质碰撞结合长大，使污染物变得容易沉降。
根据以上分析结果，污泥中主要含有CaCO3和Ca（OH）2，除去水分，含量在85%左右。
3 中水污泥在脱硫系统的使用方案
根据中水污泥的成分，将中水污泥引入脱硫系统作为脱硫剂使用理论上完全可行。目前普遍采用的设计方案一：在中水浓缩池旁加装泥浆泵将浓缩池内的污泥通过管道定期送至脱硫石灰石浆液箱；方案二：在中水浓缩池旁加装泥浆泵将浓缩池内的污泥通过管道定期送至脱硫吸收塔。
两种方案的对比：
方案一：中水污泥密度在1030～1080kg/m3，石灰石浆液密度在1200～1240kg/m3，因中水污泥的加入导致石灰石浆液箱浆液密度在1100～1150kg/m3，因供浆密度低必须通过加大供浆量方能提高脱硫吸收塔PH值，带来的后果是机组高峰时段供浆泵出力无法满足需要，另外在低负荷时段因供浆量大导致吸收塔液位很难控制，容易造成吸收塔溢流。
方案二：为解决中水污泥进入石灰石浆液箱导致石灰石浆液密度低問题，设计考虑将中水污泥打入脱硫吸收塔，但只能在机组负荷高、蒸发量大时才能将中水污泥打入吸收塔，由此造成浓缩池不能及时排泥，容易造成浓缩池刮泥机过负荷跳闸。
通过对以上两种方案的对比分析，无论污泥直接进入石灰石浆液箱或吸收塔都不同程度存在缺陷，对脱硫运行调整带来困难。
根据实践经验分析，大多数电厂脱硫制浆系统采用湿磨机制浆（见脱硫湿磨机制浆系统图），因湿磨机制浆需要大量补充水，而中水污泥密度较低，为此设计上考虑将中水污泥作为湿磨机制浆的补充水。详见设计流程图优化方案。
结合湿磨机运行特点，将中水污泥送至脱硫湿磨机再循环箱作为再循环箱补充水，不但能够及时处理中水污泥，同时又能够保证制浆系统能够制出合格的石灰石浆液，从根本上解决方案一和方案二带来的不利影响。
4 中水污泥再利用注意事项
①中水处理过程中停止添加聚丙酰胺和聚合硫酸铁。聚丙酰胺具有极强的絮凝作用，通过中水污泥进入脱硫吸收塔后容易造成浆液品质恶化，影响脱硫效率，造成石膏脱水困难。聚合硫酸铁有混凝作用，在脱硫系统中影响浆液品质[1]。通过实验证明停止添加以上化学药剂不影响中水处理效果，只需加大对过滤器的反冲洗频次。
②脱硫浆液起泡较多，影响吸收塔液位监控。通过对城市污水处理厂来水添加二氧化氯杀菌剂可除去水中的磷化物和有机质，可有效控制吸收塔浆液起泡；必要时向吸收塔少量添加消泡剂。
③增加吸收塔浆液化验频次，加大废水排放力度；通过对吸收塔浆液化验分析，摸索废水排放量和周期，控制Cl-浓度在5000～10000mg/L之间。
5 结论
中水污泥再利用的设计优化不但解决中水污泥处置困难，同时提出设计优化方案，解决再利用过程中对脱硫系统造成的不利影响。通过优化后的方案实施，实现二次资源再利用减少对环境的危害，取得很好的社会效益，另外，中水污泥作为脱硫剂的再利用减少脱硫石灰石的用量，减少中水化学药剂的添加，从而取得可观的经济效益。中水污泥再利用市场前景可观，特别是利用城市中水作为循环水补水的火力发电厂，可通过该优化方案改造实现变废为宝。
【参考文献】
【1】杨中东，等.中水处理废弃含钙污泥的再利用研究[J].中国稀土学报，2004，22（z1）：569-572.
