電廠循環水排污水預處理技術研究

劉朝輝，韓飛超，陶志國（華電電力科學研究院，浙江杭州310030）

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電廠循環水排污水預處理技術研究

劉朝輝，韓飛超，陶志國
（華電電力科學研究院，浙江杭州310030）

摘要：隨著對環境保護要求的日趨嚴苛，火力發電廠廢水排放的限制條件被不斷提高。有效的污水深度處理和回收利用已成為電廠節水的重要方式。

本課題通過動態模擬試驗和現場試驗對某電廠循環水排污水預處理的技術進行了較深入研究，開展了同一水質條件下的循環水排污水氫氧化鈉混凝澄清處理工藝和石灰混凝澄清處理工藝研究工作，研究出氫氧化鈉處理技術特有的特點以及其與石灰混凝處理相比存在的異同點，最終研究得出循環水排污水氫氧化鈉混凝澄清處理控制方法。同時針對該廠循環水排污水深度處理過程特點開展了研究分析工作，形成了循環水排污水預處理技術。

關鍵詞：火力發電廠；循環水；循環水排污水；預處理

0　引言

水資源的保護、利用和研究已成為當今社會所面臨的主要課題之一。火力發電廠是用水大戶，而循環冷卻水又是其用水的主要方向。敞開式循環冷卻系統對水量的消耗主要取決于系統的蒸發損失和排污損失。循環水排污水占電廠總用水量的比重很大，這部分水循環過程中將會鹽分濃縮，因此硬度很高，高到一定程度將會不可避免的有結垢傾向，本文主要是在實驗室研究如何經濟高效的減低水的硬度為后續的超濾反滲透處理工藝做好準備。

1　實驗介紹

1.1實驗儀器及試劑

實驗儀器：pH計、濁度計、電子天平等。

試劑：分析純生石灰CaO、分析碳酸鈉Na2CO3、分析純氫氧化鈉NaOH、堿度、硬度等檢測項目所需要的藥品。

1.2實驗方法

按不同的濃度加入到水樣中進行對比實驗，找出最優加藥量。對比不同藥劑在各自的最佳加藥量的情況下對污水的處理效果，通過檢測水樣中硬度去除率等數據來找出最佳水處理方案。綜合考慮藥劑成本和水處理工藝設備成本、占地情況等作出最佳選擇。

2　水質分析

從表1可以看出，#4機組循環水排污水的硬度遠遠高于堿度，屬于典型的低堿度高硬度廢水。

表1　#4機組循環水排污水水質分析

3　實驗過程

3.1循環水排污水反滲透處理結垢傾向計算根據表1中的#4循環水水質情況進行計算可知：

（1）該循環水排污水回用于反滲透運行時會造成反滲透二段結硅垢和硫酸鈣垢。

（2）要防止反滲透二段結硫酸鈣垢應將水中的鈣離子含量降至96mg/以下。

（3）要防止反滲透二段結硅垢應將水中的硅含量降至25mg/L及以下。

3.2石灰混凝試驗

本試驗采用分析純氧化鈣與該電廠的聚合硫酸鐵、PAM進行配伍試驗，其中聚合硫酸鐵加藥量根據經驗暫時固定為40mg/L，PAM加藥量暫時固定為1mg/L。試驗通過調整生石灰加藥量考察其對#4機組循環水排污水硬度及堿度的去處效果。

理論加藥量計算：

DSH=[1/2CO2]+[1/2Ca（HCO3）2]+2[1/2Mg（HCO3）2]+[NaHCO3]+a

=0+5.6+0+0+0.2

=5.8mmol/L（1）

用98%氧化鈣計算得石灰用量為5.8×28÷ 0.98=165.7mg/L。

實驗通過調整生石灰加藥量考察其對#4機組循環水排污水硬度及堿度的去除效果。

實驗結果見表2。

從表2中可以看出：

（1）針對#4機組循環水排污水這種高硬度低堿度水質，石灰處理對硬度的去處率較低，硬度的最高去除率僅為22%；

（2）石灰加藥量至少應達到500mg/L及以上才對硬度去除有明顯效果；

（3）實驗中發現，石灰混凝形成的礬花較小，沉降效果不佳。

3.3碳酸鈉混凝實驗

實驗通過調整碳酸鈉加藥量考察其對#4機組循環水排污水硬度及堿度的去處效果。

理論Na2CO3加藥量應相當于永硬中的鈣的摩爾量，即20.8-5.6-1.4=13.8mmol/L。

表2　#4機組循環水排污水生石灰混凝實驗結果

表3　#4機組循環水排污水碳酸鈉混凝實驗結果

用100%的Na2CO3計算得加藥量為54×13.8= 745.2mg/L。

碳酸鈉混凝實驗結果，見表3，通過分析可知：

（1）Na2CO3主要去除水中的鈣硬，對Mg2+幾乎沒有去除作用；

（2）隨著Na2CO3加藥量的提高，水中的硬度逐漸下降，堿度逐漸上升，礬花逐漸變大，即Na2CO3加藥量越大，循環水硬度越低，堿度越高，混凝沉降效果越好；

（3）當Na2CO3加藥量達到600mg/L及以上時，對降低水中硬度有明顯效果，硬度去除率能達到28%，此時堿度升至8.8mmol/L，當Na2CO3加藥量達到1500mg/L時，硬度去除率能達到52%，去除的幾乎全為鈣硬且混凝澄清效果明顯，此時堿度升至14mmol/L。

3.4氫氧化鈉混凝實驗

實驗通過調整氫氧化鈉加藥量考察其對#4機組循環水排污水硬度及堿度的去處效果。

理論加藥量計算：

理論NaOH的加藥量為鎂鹽的摩爾量，即13.6 mmol/L。

用100%的NaOH計算得加藥量為20× 13.6=272mg/L。

實驗結果見表4：

從表4中可以看出：

（1）NaOH既去除水中的鈣硬，也去除水中的鎂硬；

（2）隨著NaOH加藥量的提高，水中的硬度逐漸下降，堿度也逐漸下降，pH值逐漸上升，沉降效果逐漸變好；

表4　#4機組循環水排污水氫氧化鈉混凝實驗結果

（3）當NaOH加藥量達到300mg/L及以上時，對降低水中硬度和堿度具有明顯效果，硬度去除率能達到34%，堿度由8.4mmol/L降至3.8mmol/L，當NaOH加藥量達到500～600mg/L時，硬度去除率即能達到50%以上，堿度降至3.0mmol/L；

（4）考慮到運行成本，優選NaOH加藥量300mg/L。

3.5生石灰和碳酸鈉聯合混凝實驗

考慮到NaOH的運行成本偏高，而CaO和Na2CO3價格略低，課題組根據循環水低堿度高硬度、CaO僅能去除暫硬、Na2CO3能夠去除鈣硬且能提高水中的暫硬比例的特點，實驗采用CaO和Na2CO3對循環水進行聯合處理。

實驗結果見表5、表6。

表5　#4機組循環水排污水生石灰和碳酸鈉聯合混凝實驗結果

表6　NaOH、CaO+Na2CO3和Na2CO3處理方式比較

從表5、表6可以看出：

（1）CaO加藥量600mg/L，Na2CO3加藥量400mg/L聯合處理時對降低硬度效果明顯，硬度去除率為33%，要明顯優于單生石灰或單碳酸鈉處理；

（2）考慮到運行成本，優選CaO500mg/L，Na2CO3400mg/L，此時硬度去除率為29%。

4　實驗結論

（1）從上述實驗結果分析可以看出，從對循環水除硬降堿的處理效果比較可以得出：NaOH＞CaO+ Na2CO3＞Na2CO3＞CaO。所以單純添加NaOH的循環水排污水預處理工藝效果最好。

（2）從上述實驗可以得知CaO僅僅對除去污水的暫時硬度有效，而且對該水體硬度去除率僅有22%，預處理后出水硬度仍舊高于26mmol/L，無法滿足下一步處理要求，因此這種循環水排污水預處理方式不可行。

（3）對比三組實驗數據（NaOH、CaO+ Na2CO3和Na2CO3三組實驗），處理方式比較參見表6。從中可以看出，從處理效果、運行成本和投資成本方面等各方面看，針對#3機組循環水排污水，NaOH處理具有明顯的優勢。由于石灰處理系統需要新建部分設備例如增設石灰筒倉、攪拌箱、石灰乳泵等設備和將占用大量場地，因此將其排除在外。

5　結語

采用氫氧化鈉+碳酸鈉或單純氫氧化鈉混凝工藝及雙介質+活性炭兩級過濾、超濾、反滲透工藝處理#4機組循環水排污水是完全可行的。

氫氧化鈉+碳酸鈉和單純氫氧化鈉兩種處理工藝側重點不同，因此其對應使用的反滲透阻垢劑有差別，具體使用哪種工藝還需要完成對水中鋇和鍶的分析及阻垢劑的成本分析后確定。

經過上述實驗和綜合考慮，選用氫氧化鈉混凝澄清處理方式為最佳處理工藝，即藥劑成本較低處理效果最佳。

參考文獻：

[1]孫心利.循環水排污水處理工藝選擇之管見[J].華北電力技術，2003，（09）.

[2]卓邦才.循環冷卻水系統排污污水的危害及治理[J].石油化工環境保護，2005，（03）.

[3]管輝堯.淺談循環水排污水回收工藝模擬試驗[J].華北電力技術，2007，（S1）.

修回日期：2016-01-21

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Study on the Pretreatment Technique of the Circulating Waste Water in a Power Plant

LIU Chao-hui，HAN Fei-chao，TAO Zhi-guo
（HuaDian Electric Power Research Institute，Hangzhou 310030，China）

Abstract：With increasingly stringent environmental requirements of the thermal power plant wastewater discharge limits are rising. The effective wastewater treatment and recycling plant has become an important way of saving water.

This topic through dynamic simulation tests and field trials in-depth study of a power plant circulating sewage water depth treatment technology.Studied the circulating sewage water sodium hydroxide coagulation and lime coagulation treatment processes.Studied the sodium hydroxide treatment technology characteristics，as well as the difference between sodium hydroxide treatment with lime.Formed sodium hydroxide coagulation and clarification process control methods of circulating sewage water. The plant were analyzed in circulating sewage water deep treatment process problem.Forming the circulation sewage water depth processing technology.

Key words：power plant；circulating water；circulating waste water；pretreatment

收稿日期：2015-12-07

作者簡介：劉朝輝（1982-），男，石家莊人，碩士，工程師，化學專責，主要從事電廠化學領域科研工作。

中圖分類號：X773

文獻標識碼：B

文章編號：2095-3429（2016）01-0047-04

DOI：10.3969/J.ISSN.2095-3429.2016.01.011