絮凝及電滲析技術在汽輪機循環水排污水處理中的應用

張麗娜

摘 要：本文介紹了電絮凝及電滲析技術原理、工藝流程和設備結構。并通過對石家莊煉化分公司循環水排污水回用裝置進出水質的總硬度、鈣硬及電導率等指標進行比較，分析了電絮凝及電滲析技術在循環水排污水回用中的效果，并進行了全面總結，得出了電絮凝技術及電滲析技術是可以應用到循環水排污水處理中的結論。同時根據循環水排污水回用裝置近一段時間的運行情況和運行中總結的經驗教訓，對裝置目前存在的影響裝置安全平穩運行的問題進行了深入的探討，并提出了切實可行的，可以讓同類裝置借鑒的解決措施。

關鍵詞：電絮凝；電滲析；循環水；排污水；回用

中圖分類號： F540.33 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）24-249-2

0 引言

電絮凝及電滲析技術在石油、化工、鋼鐵、造紙等領域的污水處理中有著廣泛的應用，但在汽輪機機組循環水系統中相對應用較少。汽輪機組循環水每天定期排污，排污水直接排到雨水溝中，既不符合污水直排的要求，又造成大量水資源浪費。因此有必要引入電絮凝、電滲析技術處理這部分排污水，回用至循環水系統中。

1 概述

石家莊煉化分公司汽機裝置共有兩臺抽凝機組，2#機組（C12-35/10）額定負荷為12MW，3#機組（C25-3.43/0.981-6）額定負荷為25MW，兩臺機組共用一套循環水系統，循環水設計處理量為1萬噸。

2、3#汽輪機組循環水系統需要定期排污，以保證循環水的濃縮倍率控制在合格范圍內。為回用這部分排污水，該廠投資建設循環水排污水深度處理回用裝置，此裝置設計工藝分為兩部分，一部分為一體化預處理單元，一部分采用電滲析技術對預處理后的排污水脫鹽。出水作為循環水系統的補給水回用至系統中。

2 工藝流程簡介

循環水排污水首先進入電絮凝預處理單元，預處理單元采用專利技術 “三法凈水”一體化設備。分為電絮凝反應池、沉淀池和雙介質過濾池三個部分。

經反應池處理后的水依次進入沉淀池沉淀及過濾池過濾后，進入濾后水池，增壓進入精密過濾器，出水進兩級電滲析脫鹽，其中一級脫鹽設備的淡水回用至循環水系統，濃水進入二級脫鹽設備，二級脫鹽設備產生的淡水與一級脫鹽淡水一起回用到循環水系統，其濃水排入污水池。

3 電絮凝原理

電絮凝是在電場作用下產生的高活性吸附基團如

Fe（OH）3，吸附水中的懸浮物、有機物和重金屬離子等雜質，形成較大的絮凝體從水中析出，沉降過濾后達到降低水的硬度、堿度的目的。其處理過程包含三種作用。

3.1 氣浮作用 通過對極板加電使水分子離解產生H+和OH-并發生定向遷移，在陰陽兩極分別生成H2和O2。它們可以作為非常良好的載體攜帶水中的雜質共同上浮至反應池表面。同時，反應新生成的活性[O]及羥基自由基[OH.]可以氧化水中部分溶解性有機物。

3.2 電解絮凝作用 通過加堿調節原水pH值，同時對反應池中的電極板加電，采用金屬鐵作為電極，電解消耗析出Fe2+進入水中，與水中溶解的OH-結合生成Fe（OH）2以及其他單核羥基配合物、多核羥基配合物和聚合物等，形成的配合物作為一種高活性的吸附基團，再利用吸附架橋作用和網捕卷掃作用吸附水中的膠體顆粒、懸浮物、高分子有機物等雜質共同沉降。

3.3 沉降過濾作用 采用高負荷斜管沉淀池，反應池產生的大量絮凝體在沉淀池沉淀下來，剩余的微量絮體進入高效過濾池中，高效濾池中以石英砂和無煙煤為濾料，過濾去除水中的雜質顆粒。

4 電滲析原理

電滲析是在直流電場作用下利用離子交換膜的透過選擇性，把電解質從水中分離出來的過程。其本體由電極和陰陽離子膜組成。在電場作用下利用半透膜對離子的選擇性吸附從而達到脫鹽效果。電滲析陽膜允許陽離子通過而吸附陰離子，陰膜允許陰離子通過而吸附陽離子，陰陽離子在電場作用下定向遷移，在兩個膜的中間隔室中，鹽的濃度降低，而靠近電極的兩個隔室則分別為陰、陽離子的濃縮室，最后在中間的淡化室內達到脫鹽的目的。

5 運行效果

循環水排污水回用裝置一年共處理排污水24萬噸，回用18萬噸。處理后的水質總硬、鈣硬及電導率等指標明顯下降，可以作為循環水的補充水回用至系統中。

5.1 穩定運行參數 ①處理水量：30m3/h；②電極電流：30A；③電極電壓：5V；④反應池pH值：11.2；⑤出水pH值：7-8；⑥一級電滲析電流：50A；⑦一級電滲析電壓：60V；⑧二級電滲析電流：50A；⑨二級電滲析電壓：50V。

5.2 水質比較 選取裝置運行的十四天電絮凝進出水水質數據，如下表1。

根據進出水質數據比較，電絮凝處理后的回用水總硬與鈣硬都有明顯降低，而且符合設計的出水總硬低于450mg/L的要求。電導率的大部分數據也都在1000μS/cm以下，符合設計要求，只有一天的電導率為1310μS/cm，分析認為采樣時正是電滲析極板倒極過后，殘余的濃水流入淡水管使出水電導率短時偏高。

5.3 節水分析 循環水排污水回用裝置投用前，為保證循環水的濃縮倍率在3.5～4.5之間，每天需要大量排污，每小時排污量約在100t/h。按平均一天排污5小時計算，每天約排掉循環水500t，從而需補充新鮮水至少500t。回用后，進入回用裝置的水量為30t/h，則每天處理量為720t，按裝置回用水率75%計算，約有540t的水作為補充水回用至循環水系統中，約180t濃水排掉。

分析投用前后的水量比較，可以得出投用回用裝置后，每天可節約新鮮水500t，全年大約節水18萬噸。

6 循環水排污水回用處理中存在問題及對策實施

6.1 電絮凝沉淀池上浮絮體多 電絮凝設備經過一段時間的運行，沉淀池斜板上結垢嚴重，且沉淀池表面上浮較多小絮體和浮渣。形成的絮體無法通過斜板路徑很好沉降，小的絮體和浮渣就沉積斜板表面或漂浮于水面上，有些浮渣隨水流進入電絮凝過濾池，長期在這種狀況下，造成了過濾池濾料板結，出水不暢，形成溢流。

針對這種問題，制定解決問題的方案。

①定期高壓水清洗斜板，保證水流道暢通；②在保證循環水補水量足夠的情況下，減少電絮凝的進水流量至30t/h；③將加酸位置改至電絮凝過濾池上，使絮體及浮渣溶解，避免濾料板結。

6.2 腐蝕問題嚴重 將加酸位置改至電絮凝過濾池上，30%的鹽酸隨水流進入布水槽流下，當上游沉淀池排污后，進入布水槽的水量減少，鹽酸濃度增高，在對布水槽后端的過濾池反沖洗出水閥的密封面腐蝕后，含濃度較高鹽酸的水流進入反沖洗管，對碳鋼管線造成嚴重腐蝕。

針對這種負面影響，采取措施治理。

①在布水槽底部開四個φ10mm的圓孔，減少含鹽酸水在布水槽的聚集；②將硬密封蝶閥更換為D671F46-16型號的全襯四氟蝶閥，杜絕閥門內漏，切斷水流；③將材質為20#的反沖洗管更換為內襯四氟的鋼襯管，根除腐蝕現象。

6.3 電滲析極板開裂 在電滲析運行期間共出現四次大的極板開裂情況，開裂部位均在塑料焊縫處。設備本體多采用塑料熱熔焊，焊縫處耐壓較低，使用說明手冊中也

未對電滲析最高運行壓力有明確說明。根據開裂前的相

關運行參數和設備狀況，分析認為保證電滲析系統運行壓力很重要。通過長時間的觀察和摸索，電滲析本體的進水壓力不應大于0.15MPa，可通過以下三種措施防止系統超壓。

①將電滲析的增壓泵變頻器的加速時間延長，減少泵啟動期間對極板有過大的沖擊；②電滲析人口壓力達到0.15MPa即進行酸洗；③加強對倒極閥的巡檢，防止閥門拒動造成系統超壓。

7 結論

電絮凝及電滲析技術在化工污水處理領域已經比較普遍，但在汽輪機組循環水系統中應用較少，鑒于其有好的污水處理功效和明顯的節水效果，針對那些循環水排污水仍采取直接外排的企業，是值得推廣的。