为了有效控制煤尘，在储煤场地、转运栈桥等处设置洒水栓，用以冲洗地面降尘，冲洗地面后产生大量含煤废水，具有瞬时水量大、悬浮污染物负荷高等特点。我国部分火电厂的废水处理仍采用传统的加药混凝、沉淀、过滤的处理工艺，该工艺占地面积大、出水水质一般。随着国家环保政策变化以及污水排放和再生利用水质标准的提高，近年电絮凝处理工艺做为高效、可取代药剂的技术发展较快，可以真正做到全自动、无人值守运行，节省大量人工以及药剂，在煤炭、电力等行业应用较多，新疆五彩湾北二电厂含煤废水处理采用电絮凝工艺，取得较好效果。本文从理论上剖析电絮凝技术工作原理，在调研电絮凝技术在含煤废水领域应用的基础上，总结了电絮凝技术的优缺点，介绍电絮凝工艺设计和设备，为含煤废水处理提供参考。

电子絮凝系统在电场的作用下、使水中重金属离子形成难溶金属氢氧化物以及多种形态的络合物，在胶核的作用下电位离子及反离子共同组成胶团、形成高分子羟基产物吸附水中的重金属离子从而去除。

废水进行电解絮凝处理时，不仅对胶态杂质及悬浮杂质有凝聚沉淀作用，而且由于阳极的氧化作用和阴极的还原作用，能去除水中多种污染物，并且极板周围产生的氧离子还具有漂白作用。水中存在的大量电子流消除了水合物的极性，使胶体物质游离并沉淀，同时电荷量的提高会形成渗透压因而杀死细菌，胞囊病毒等。

根据项目试运行以及类似工程的设计和调研经验总结，电絮凝技术的敏感因素主要是含煤废水中的悬浮物（SS）的含量，SS的含量高低对系统的影响较大，主要影响离心沉淀器SS的去除效果，其曲线见图1。

从表1可以看出，随着水中的SS升高，离心沉淀器的去除率明显下降，去除率下降意味着离心沉淀器的出水悬浮物会升高，升高后会影响下一工段即脱色系统的清洗周期。

应对SS敏感性因素对整体工艺的影响可采取的措施包括：(1)调整排泥周期，调整排泥时间（特别是预沉调节池）；(2)调整脱色系统的清洗周期，调整反洗时间；(3)调整电絮凝的电流。电絮凝技术的变工况和额定工况表现的性能主要体现在电絮凝的消耗率、脱色系统的反洗周期、SS去除效果。电絮凝功率消耗性能曲线见图2,SS去除效果性能曲线见图3，脱色系统反洗性能曲线见图4。

以电絮凝技术为核心的预沉调节-电絮凝-离心沉淀器-过滤工艺（电絮凝工艺）在诸多方面不同于传统的预沉调节-加药絮凝-沉淀-过滤-消毒工艺（传统工艺），具有较大的优势，主要体现为：(1)电絮凝技术核心是特殊电极板（一般采用铝、铁）通电后产生电场，污染物在电场的作用下进行定向运动，碰撞，压缩双电子层脱稳，产生絮凝作用，整个过程无需加药。(2)电絮凝处理技术的处理速度很快，在电絮凝阶段无需水力停留，仅在离心沉淀器停留约25min，比传统工艺HRT缩短约20 min。(3)电絮凝工艺占地面积相比传统工艺大幅减少，节省约1/4。(4)电絮凝技术运行稳定，无需加药，连续处理能力强，抗负荷冲击能力强。(5)经实地调研，电絮凝工艺出水水质（SS≤10mg/L）大大优于传统工艺出水水质（SS≤30mg/L）。(6)电絮凝技术排放污泥的含水率低，在调研的所有应用电絮凝技术的工业企业中，含煤废水处理系统产生的污泥均直接排放至原煤储存场，与原煤混合后送入锅炉燃烧，节省了污泥处理系统。(7)电絮凝技术真正做到了全自动无人值守的智能化要求，相比传统工艺溶药、加药等环节，节省了人工。

以处理规模为20 m³/h的含煤废水处理站为例，电絮凝工艺和传统工艺（以斜板沉淀为例）经济指标对比见表1和表2。

根据上文所述以及表1和表2，与传统工艺相比，电絮凝技术具有HRT短，无药剂添加，无需专人维护运行，抗负荷冲击强，污泥含水率低，系统占地面积小，初期土建投资低等优势。电絮凝工艺虽然设备投资较高，导致总投资较高，但运行维护费用低，系统正常运行后的第20个月即可达到投资及运行平衡交叉点。根据经济技术比较分析，电絮凝技术有很强的推广应用前景，尤其是在电厂、化工厂以及有自备电站的工业企业更为适用。

经实地调研、发函征询以及电话征询，电絮凝技术在电力、化工企业应用最为广泛，国内累计已投产运行项目接近200项。电絮凝技术以其运行稳定，出水水质好，运行费用低的优点受到业主单位的青睐。2015至2016年部分应用业绩见表3。

新疆五彩湾北二电厂位于新疆维吾尔自治区昌吉州吉木萨尔县准东五彩湾煤电煤化工工业园北部。工程建设2×660MW国产超临界燃煤间接空冷发电机组，锅炉工作制度为20h/d,5 500h/年。配套建设含煤废水处理系统，采用电絮凝-离心沉淀器-过滤处理工艺，根据相关规范^[1,2,3,4]，设计规模20 m³/h，按2×10m³/h分2组并列运行考虑，处理后达到相关回用标准^[5,6]回用于电厂辅助生产系统。

冲洗废水主要悬浮物是煤粉，进水按照电力企业典型冲洗废水水质考虑，设计进水水质指标见表4。

含煤废水处理从调节池自西向东开始，至最终回用，采用U型流线走向。废水首先进入预沉调节池，沉淀大颗粒后经提升泵提升至电子絮凝器，絮凝器出水靠余压进入离心沉淀器，沉淀器出水自流至中间水箱，再经中间水泵提升至自清洗多介质过滤器，过滤器出水进入回用水池。含煤废水处理工艺流程见图5。

废水处理站主要构筑物有预沉调节池、回用水池、污泥暂存池等，全部设置在一座30 m×12 m×9.6m的废水处理车间。废水处理站结构型式采用上叠下摞方式，预沉调节池上设置行车式刮泥机，提升泵采用液下长轴泵，回用水池上方自东向西布置电子絮凝器、离心沉淀器、中间水箱、中间水泵、多介质过滤器、回用水泵等工艺设备，有效节省了空间。

(1）预沉调节池。含煤废水通过各排水点的排水泵进入预沉调节池以去除大颗粒悬浮物，均衡水量水质，降低后续处理系统的运行负荷，保障系统正常运行。池顶设刮泥机，定期自动运行，将污泥刮至泥斗中，再由污泥输送泵排至污泥暂存池。预沉调节池采用钢筋混凝土结构，地下敞口式，尺寸：22m×4.2m×3.5m，内壁涂刷防腐耐磨层，池顶设1.2m护栏。

(2）污泥暂存池。预沉调节池排泥进入污泥暂存池，系统根据PLC设定程序，自动将暂存池污泥用污泥提升泵排至车间外的封闭储煤场，与原煤混合后送入锅炉系统燃烧。污泥暂存池采用全封闭地下式钢砼结构，尺寸：4.4m×4.2 m×3.5 m，池内设置漏斗，起到一定的浓缩作用，池顶设人员上下和设备检修人孔和爬梯。

(3）回用水池。处理合格后的水储存在400m³回用水池内，经回用水泵供电厂生产用水、消防用水等各用水点。回用水池采用全封闭地下式钢筋混凝土结构，尺寸：28.2m×5.2m×3.5m,自吸回用水泵位于池顶，池顶两端边缘设有人员上下人孔和爬梯。

(1）电子絮凝器。废水经提升泵送入事先通电的电子絮凝器，通电后絮凝器内的特殊电极板（一般采用铝、铁）通电后产生电场，污染物在电场的作用下进行定向运动，碰撞，压缩双电子层脱稳，产生絮凝作用，整个过程无需加药，无需水力停留即可获得较好的絮凝效果。依靠原水余压将发生电絮凝反应的废水送入离心沉淀器。

(2）离心沉淀器。此装置设备是整个含煤废水处理的另一核心处理单元，承担去除绝大部分污染物的作用。离心沉淀器为整体钢制，内部装置包括配水系统、旋流区、沉淀区、沉泥与排泥系统。旋流区实现了水力旋流，在反应器内延长了接触时间，得到很好的沉淀分离效果。沉淀器出水自流进入中间水箱，经中间水泵送入自清洗多介质过滤器。

(3）自清洗多介质过滤器。中间水泵将离心沉淀器出水送入由石英砂和无烟煤组成的多介质过滤器，进一步去除水中的悬浮物及胶质颗粒，浊度达到设计要求。根据设定浊度值通过进口三通阀自动反冲洗，无需人工操作。

废水处理车间主要设备见表5。

电絮凝工艺系统运行前、后对含煤废水处理站进、出水水质进行检测，实测进水水质位于设计取值区间，出水水质满足相关规范、标准^[5,6]要求。系统运行时间同电厂主工艺运行时间，按20h/d,5 500h/年（275d/年）计，含煤废水处理站每天能产出400m³符合要求的复用水，全年可节省1.1×10⁵ m³新鲜水。具体出水水质指标见表6。

含煤废水处理车间设备安装完成之后，2018年3月进入调试及试运行阶段，电费按电厂自用电0.2元/度核算，系统运行按20h/d计算。收集近两年的运行数据分析，单位水处理成本为0.684元，单位水投资6 500元，具体分析见表7。

电絮凝技术无需化学加药，仅需通电就能产生絮凝作用，节省人工，在废水处理行业真正做到了全自动无人值守智能化运行。经过多次实地调研，其核心处理设备电子絮凝器最长运行5年无拆卸大修，绝大多数项目电子絮凝器均能完好运行3年以上，无需专人管理，大大节省了检修维护费用。由于核心设备前期投入较高，需要耗费较多电能，影响了电絮凝技术的推广，就目前市场应用来看，主要集中在电力、化工等自产电能的企业。电絮凝技术虽然耗费较多电能，但具有综合处理成本比传统工艺低，占地节省，安装进度快，工艺流程简单，运行管理方便，出水水质各项指标优于传统工艺等优点，有很好的推广应用前景。

电絮凝-离心沉淀器-过滤的处理工艺具有创新性，为含煤废水处理设计提供借鉴经验。