城市污水深度处理再生回用作电厂循环冷却水的试验研究

【摘要】：随着电力行业的迅速发展，大容量的机组成为火力发电的主要机组，因此电力行业已经成为我国的耗水大户。其中在火力发电中，循环冷却水用量约为50亿m3，占火电厂总用水量的90%以上。而城市污水厂二级出水水质水量稳定，供给可靠，将二级出水回用做电厂循环冷却水是解决我国城市水资源紧缺的有效途径之一。 由于城市污水处理厂二级出水中含有较高的碱度、硬度、有机物、盐分等物质，如果直接回用做电厂循环冷却水，将会对循环冷却系统产生不利影响。因此，城市污水厂二级出水必须经过深度处理后才能回用。目前常用的石灰软化法存在着絮体沉降速度慢、污泥脱水困难等不足，且具有进一步提高处理效果的空间。 本课题针对传统石灰软化技术存在的不足，提出了污水处理厂二级出水的粉煤灰协同石灰软化技术。通过向石灰软化过程中投加粉煤灰，为碳酸钙结晶提供晶核，增大污泥粒径，提高水质软化效果，改善污泥的脱水性质。本课题的主要内容包括：(一)石灰最佳投药量确定试验。通过重点考察石灰投加量对水中钙硬度、总碱度、COD、TDS等污染指标的去除效果，得出石灰的最佳投药量；(二)粉煤灰协同石灰法小试试验研究。通过考察粉煤灰投加量、粉煤灰活性成分、粉煤灰投加位置、絮凝剂种类及其投加量、混合液回流比对水中钙硬度、总碱度、COD、TDS、浊度等指标的去除效果，分析粉煤灰投加对二级出水水质的提升及污泥性质改善的作用。在此基础上，采用正交试验的方法确定各参数对该工艺的影响程度及最佳的反应条件；(三)粉煤灰协同石灰法中试试验研究。利用现场中试规模的试验装置，对粉煤灰协同石灰法处理二级出水进行研究。通过监测反应时间、静沉时间对污染指标的影响，验证粉煤灰协同石灰处理技术的稳定性，并确定出本中试试验最佳的反应时间和静沉时间。 试验结果表明： (1)本试验条件下，对于单纯石灰软化二级出水而言，最佳石灰投药量为261mg/L，此时单纯石灰软化对二级出水的钙硬度、总碱度、TDS的去除率分别可达45.57%、79.61%和19.66%。 (2)向石灰软化过程中投加粉煤灰，可以提升软化出水的水平。经粉煤灰协同石灰软化技术处理后出水的钙硬度、总碱度、TDS、COD的去除率可以达到64.33%、81.33%、23.1%、52%，相比较单纯石灰软化，分别提高了18.76%、1.72%、3.44%、13.27%。 (3)对于粉煤灰与石灰的投加顺序而言，先投加粉煤灰对污染物的处理效果优于后投加粉煤灰，并能节省投药量。 (4)投加粉煤灰有助于提高处理后出水的稳定性，投加粉煤灰之前的出水的朗格利尔指数为0.4，投加之后出水的朗格利尔指数降至0.26。 (5)投加粉煤灰可以增大污泥絮体粒径，加速絮体沉降速率，有助于提高污泥的脱水性能。 (6)投加粉煤灰之前，沉淀时间长达30min时，出水浊度仍高于10NTU，而投加粉煤灰之后，沉淀时间仅需15min，就可使出水浊度降到10NTU以下。 (7)对粉煤灰协同石灰软化系统的化学污泥进行部分回流可以充分发挥活性泥渣的吸附性和截留作用，提高对有机物的去处效果。增加回流后对COD的去除率高达57.88%，出水COD值控制在20mg/L以内，浊度控制在5NTU以内。 (8)中试试验进一步验证了粉煤灰协同石灰处理技术的稳定性和可靠性，在反应时间为50min时，钙硬度、总碱度和电导率的去除效果最佳，分别达到63.44%、80.84%、17.17%的去除率；当静沉时间为40min时，出水浊度即可降低到3.64NTU，COD达到38.53%的去除率。 【关键词】：二级出水 循环冷却水 石灰软化 粉煤灰 总碱度 污泥性质
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要10-12
• Abstract12-14
• 第1章 绪论14-28
• 1.1 我国城市中水回用的必要性和意义14-15
• 1.1.1 我国城市中水回用的必要性14-15
• 1.1.2 中水回用的意义15
• 1.2 电厂循环冷却系统用水水质与城市污水厂二级出水水质对比分析15-20
• 1.3 城市中水回用于电厂冷却水系统常用工艺的特点20-24
• 1.4 城市中水回用电厂冷却水案例简介24-25
• 1.5 石灰深度处理技术特征25-28
• 第2章 课题研究的目的、意义及方法28-32
• 2.1 课题研究背景、目的及意义28-30
• 2.1.1 课题研究背景28-29
• 2.1.2 课题研究的目的及意义29-30
• 2.1.3 课题研究的主要内容：30
• 2.2 研究材料与方法30-32
• 2.2.1 试验水质30-31
• 2.2.2 测定方法31-32
• 第3章 石灰最佳投药量确定试验32-37
• 3.1 试验材料与方法32-33
• 3.1.1 熟石灰性质及其浓度32
• 3.1.2 试验水力条件及其内容32-33
• 3.2 石灰最佳投药量确定试验结果与分析33-36
• 3.2.1 石灰投加量对总碱度和重碳酸盐碱度的影响33-34
• 3.2.2 石灰投加量对钙硬度的影响34-35
• 3.2.3 石灰投加量对 TDS 和污泥产量的影响35-36
• 3.3 小结36-37
• 第4章 粉煤灰-石灰协同处理城市中水用于电厂循环冷却水的研究37-69
• 4.1 试验用粉煤灰的物理性质以及化学组成37-38
• 4.1.1 物理性质37-38
• 4.1.2 试验用粉煤灰化学组成38
• 4.2 试验中所用粉煤灰的吸附能力及活性成分的研究38-41
• 4.2.1 粉煤灰中活性氧化钙含量的研究39-40
• 4.2.2 粉煤灰的物理吸附能力试验40-41
• 4.3 不同 pH 条件下粉煤灰对钙硬度、总碱度的去除效果41-44
• 4.3.1 不同 pH 条件下粉煤灰对钙硬度的去除情况41-42
• 4.3.2 不同 pH 条件下粉煤灰对总碱度的去除情况42-43
• 4.3.3 小结43-44
• 4.4 粉煤灰-石灰协同处理二级出水试验44-48
• 4.4.1 粉煤灰-石灰协同法对钙硬度去除效果的影响44-45
• 4.4.2 粉煤灰-石灰协同法对总碱度和重碳酸盐碱度去除效果的影响45-46
• 4.4.3 投加石灰-粉煤灰对溶解性总固体及电导率的影响46-47
• 4.4.4 投加石灰-粉煤灰对 COD 变化的影响47
• 4.4.5 小结47-48
• 4.5 粉煤灰投加位置对出水水质的影响48-50
• 4.5.1 粉煤灰投加位置对钙硬度、总碱度、重碳酸盐碱度的影响48-49
• 4.5.2 粉煤灰投加位置对浊度、COD、pH 的影响49-50
• 4.5.3 小结50
• 4.6 粉煤灰投加前后对澄清出水安定性的计算比较50-52
• 4.6.1 投加粉煤灰前后静沉出水水质情况50
• 4.6.2 计算依据50-51
• 4.6.3 计算过程51-52
• 4.6.4 计算结果讨论52
• 4.7 粉煤灰投加量对出水浊度、污泥中值粒径、污泥含水率的影响52-58
• 4.7.1 粉煤灰对反应出水浊度的影响52-53
• 4.7.2 粉煤灰对化学污泥粒径的影响53-54
• 4.7.3 粉煤灰投加前后扫描电镜下污泥粒径变化情况54-57
• 4.7.4 投加粉煤灰与不投加粉煤污泥滤饼含水率的比较57-58
• 4.8 絮凝剂种类对石灰-粉煤灰协同法处理过程的影响58-62
• 4.8.1 絮凝剂种类对石灰-粉煤灰协同法出水浊度的影响58-59
• 4.8.2 絮凝剂种类对石灰-粉煤灰协同法对总铁的影响59-61
• 4.8.3 絮凝剂种类对石灰-粉煤灰协同法出水 COD 的影响61-62
• 4.9 正交试验研究62-64
• 4.10 活性泥渣对粉煤灰-石灰协同法处理效果的影响64-69
• 4.10.1 活性泥渣的产生64
• 4.10.2 活性泥渣试验方法64
• 4.10.3 活性泥渣对处理效果的影响64-69
• 第5章 粉煤灰-石灰处理工艺中试试验研究69-77
• 5.1 粉煤灰-石灰协同法中试试验研究69-70
• 5.1.1 中试反应沉淀池参数69
• 5.1.2 中试反应流程69
• 5.1.3 试验进水水质69-70
• 5.2 最佳反应时间的确定70-73
• 5.2.1 试验背景70
• 5.2.2 试验结果与分析70-73
• 5.2.3 小结73
• 5.3 最佳沉淀时间的确定73-76
• 5.3.1 试验背景73-74
• 5.3.2 试验结果与分析74-76
• 5.4 小结76-77
• 第6章 粉煤灰-石灰协同法应用前景预测77-82
• 6.1 洗煤废水特点与煤粉物理性质分析77-78
• 6.2 河南某火电厂运行情况分析78-80
• 6.3 河南某火电厂与济宁某火电厂机械搅拌澄清池出水浊度比较80-81
• 6.4 小结81-82
• 第7章 结论与建议82-85
• 7.1 结论82-84
• 7.1.1 石灰最佳投药量确定试验研究82
• 7.1.2 粉煤灰-石灰协同法处理城市中水试验研究82-83
• 7.1.3 粉煤灰-石灰协同法中试试验研究83
• 7.1.4 粉煤灰-石灰协同法应用前景预测83-84
• 7.2 建议84-85
• 参考文献85-88
• 攻读硕士学位期间发表的论文88-89
• 致谢89

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