孟霞閆偉

1.濟(jì)寧市城市排水管理處 272000；2.濟(jì)寧運(yùn)河發(fā)電有限公司 272000

濟(jì)寧運(yùn)河發(fā)電有限公司循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水處理方案

孟霞1閆偉2

1.濟(jì)寧市城市排水管理處 272000；2.濟(jì)寧運(yùn)河發(fā)電有限公司 272000

針對(duì)濟(jì)寧運(yùn)河發(fā)電有限公司循環(huán)冷卻水處理方法為硫酸調(diào)堿度，加適量的三聚磷酸鈉和ATMP，而處理效果不夠理想的現(xiàn)實(shí)，通過(guò)試驗(yàn)選用新型的高效阻垢分散劑，并配合加酸調(diào)整水質(zhì)，進(jìn)行堿性水處理，可節(jié)水節(jié)能，同時(shí)減少?gòu)S區(qū)工業(yè)廢水排放量，降低了對(duì)環(huán)境的污染。

循環(huán)冷卻水；阻垢；緩蝕

1、概述

濟(jì)寧運(yùn)河發(fā)電廠始建于2000年，現(xiàn)運(yùn)行6臺(tái)機(jī)組，其循環(huán)冷卻用水原設(shè)計(jì)為水質(zhì)較好的運(yùn)河水（鈣硬度126mg/l），現(xiàn)在實(shí)際用水是深井水（鈣硬度365mg/ l），系統(tǒng)現(xiàn)用藥劑為ATMP、三聚磷酸鈉和硫酸，此配方屬于早期無(wú)機(jī)酸性配方。聚磷酸鹽在一定條件下有較好的緩蝕阻垢效果，但在水體中易發(fā)生水解生成正磷酸鹽，其水解速度隨濃度、溫度的升高和PH的改變而加快。如當(dāng)水溫由0℃升高到100℃時(shí)，水解速度增加10～100萬(wàn)倍，PH值大于7.5時(shí)也會(huì)加快。水解后的聚磷酸鹽，失去緩蝕阻垢效果，而生成的正磷酸鹽易與水中的鈣離子生成危害更大的磷酸鈣沉淀。另外，聚磷酸鹽還會(huì)促使菌藻滋生，增加軟垢沉積。

因此，以目前的配方控制電廠現(xiàn)用超高硬度、高堿度水質(zhì)，難度較大，只能加大排污、低濃縮倍數(shù)（1.5～1.9）運(yùn)行，但耗水量大、控制污垢效果差。為此，濟(jì)寧市城市排水管理處與電廠合作，以#1、#2機(jī)組為對(duì)象，通過(guò)多次試驗(yàn)，選用出適于高硬度、高堿度循環(huán)水的水質(zhì)穩(wěn)定劑，以確保水處理最佳效果并達(dá)到安全運(yùn)行、節(jié)水節(jié)能的目的。

2、系統(tǒng)概況

2.1 系統(tǒng)參數(shù)

循環(huán)量: 16000×2 m3/h

補(bǔ)水量: 約300×2 m3/h

總排污量:約200×2 m3/h

濃縮倍數(shù):1.5～1.9

系統(tǒng)進(jìn)、出口端差:6℃

材質(zhì):A 3鋼、銅

水源:回林、長(zhǎng)溝深井水

2.2 水質(zhì)分析及判斷

2.2.1 水質(zhì)分析報(bào)告 （以回林水為例，見(jiàn)表一）

此水鈣硬﹥300 Mg /L、總硬﹥500 Mg / L、Ca2+硬度+總堿度為﹥600Mg / L，屬超高硬度、超堿度的劣質(zhì)水。

2.2.2 水質(zhì)判斷

① 通過(guò)雷茲納穩(wěn)定指數(shù)對(duì)不同濃縮倍數(shù)時(shí)水質(zhì)穩(wěn)定趨勢(shì)進(jìn)行判斷。（表二）

由表二知，隨濃縮倍數(shù)的提高結(jié)垢傾向嚴(yán)重，濃縮倍數(shù)大于3，結(jié)垢傾向異常嚴(yán)重，此水屬嚴(yán)重結(jié)垢型水。

② 成鹽趨勢(shì)判斷（表三）

表三中顯示:水中除碳酸鹽硬度，還有較多非碳酸鹽硬度（如C a S O4、MgSO4）存在，硫酸鈣垢一旦形成，清除難度較大，因此在選擇藥劑時(shí)應(yīng)考慮選用能分散阻止硫酸鈣垢生成的藥劑。

③ 游離CO2對(duì)水質(zhì)的影響:水中CO2通常以游離形式存在，對(duì)PH值有一定影響，平衡關(guān)系式如下:

此水中CO2含量較高，運(yùn)行時(shí)CO2極易從水中逸出，當(dāng)CO2減少時(shí)，系統(tǒng)的H+隨之降低，PH值不斷升高。原水PH值已達(dá)到7.4 ，運(yùn)行中隨濃縮倍數(shù)的提高PH值將逐漸提高到8.8以上，雖然減緩了金屬腐蝕，但增加了結(jié)垢的趨勢(shì)。

由此看來(lái)，此水屬超高硬度、超高堿度、高PH值水質(zhì)，既要抑制結(jié)垢，又要減緩腐蝕；既要控制CaCO3垢生成，又要重點(diǎn)抑制CaSO4垢； 既要穩(wěn)定水質(zhì)，又要逐步提高濃縮倍數(shù)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，因此處理難度較大。

3、運(yùn)行方案的確定

3.1 方案分析

近年來(lái)，各國(guó)都在進(jìn)行新型高效阻垢緩蝕劑的研制。目前國(guó)內(nèi)市售的一般水處理劑只能維持低濃縮倍數(shù)運(yùn)行，電廠補(bǔ)充水硬度大于500mg/l，堿度大于260mg/l，PH大于8，根據(jù)此水水質(zhì)分析如下:

① 使用新型的高效阻垢分散劑。有效抑制CaSO4、CaCO3垢生成，減緩金屬腐蝕，使系統(tǒng)濃縮倍數(shù)在2.5以內(nèi)安全運(yùn)行。

② 通過(guò)加酸控制PH在8±0.3，改變和調(diào)整水質(zhì)鹽分組成，降低循環(huán)水中的碳酸鹽硬度，使其低于極限碳酸鹽硬度，穩(wěn)定C a(H C O3)2，從而減緩了結(jié)垢傾向，達(dá)到防垢目的。此法不同于過(guò)去的加酸處理，因聚磷酸鹽阻垢劑在PH大于7.5時(shí)便會(huì)分解，所以以往加酸既是降低水中的堿度，更是防止聚磷酸鹽的分解降效。

③ 補(bǔ)充水軟化處理:一是石灰處理法。將生石灰加入水中，除去大部分碳酸鹽硬度，起到軟化作用；二是利用弱酸陽(yáng)離子樹脂及樹脂聯(lián)合工藝等技術(shù)，有控制的除去水中鈣硬度和溶鹽。

3.2 方案確定

弱酸陽(yáng)離子樹脂處理在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方面都具有較大優(yōu)勢(shì)，阻垢、緩蝕效果好，實(shí)現(xiàn)高濃縮倍數(shù)運(yùn)行不受限制至零排放。但此法一次性投資大，一般難以實(shí)現(xiàn)。選用新型高效阻垢分散劑，并配合加酸調(diào)整水質(zhì)，進(jìn)行堿性水處理，可降低碳酸鹽硬度，抑制重碳酸鹽分解，減緩碳酸鹽和硫酸鹽垢，實(shí)現(xiàn)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4、實(shí)驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)

4.1 阻垢緩蝕性能測(cè)試

按《冷卻水分析和實(shí)驗(yàn)方法》的401、404進(jìn)行，濃縮倍數(shù)分別為2、3，

緩蝕實(shí)驗(yàn)溫度:40±1℃

阻垢實(shí)驗(yàn)溫度:80±1℃

實(shí)驗(yàn)時(shí)間:72小時(shí)

試片:A3和銅（不預(yù)膜）

轉(zhuǎn)速:120轉(zhuǎn)/分

實(shí)驗(yàn)水樣:以回林水做配水

藥劑:采用新型高效阻垢分散劑和阻硫酸鹽垢較好的水處理劑。

4.2 篩選阻垢緩蝕劑

經(jīng)過(guò)靜態(tài)掛片及動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)，篩選出了以HW—232為主的阻垢緩蝕劑。結(jié)果如表四。

5、產(chǎn)品簡(jiǎn)介

5.1 緩蝕阻垢劑

采用HW— 232緩蝕阻垢劑，它是由胺基、膦羧酸基等多功能基化合物、唑類及璜酸類聚合物復(fù)合而成的全有機(jī)水質(zhì)穩(wěn)定劑。對(duì)碳酸鹽和硫酸鹽有較好的阻垢分散能力，其中的胺基、膦酸等成分可與金屬形成保護(hù)膜，防止金屬腐蝕。

5.2 殺菌滅藻劑

選用氧化型殺菌滅藻劑和非氧化型殺菌滅藻劑交替使用，它與所選用的阻垢分散劑配伍性好、能很好的殺滅各種細(xì)菌、藻類，控制粘泥滋生效果顯著。

6、濃縮倍數(shù)的選擇

提高循環(huán)冷卻水的濃縮倍數(shù)，可以降低補(bǔ)充水量，減少排污量，從而節(jié)約水資源，減少環(huán)境污染。以電廠循環(huán)量為16000m3/h系統(tǒng)為例，溫差為6℃，如表五。

由表五可知，當(dāng)濃縮倍數(shù)由1升到2時(shí)，節(jié)水效果最明顯，節(jié)水量高達(dá)96.5%，而由2升高到4時(shí)，節(jié)水量變化趨緩，由4至5，節(jié)水意義就不大了，而且過(guò)多地提高濃縮倍數(shù)，會(huì)使水中硬度、堿度和腐蝕性離子（如:C l－、S O42－等）升高，結(jié)垢、腐蝕趨勢(shì)增大，處理難度變大，處理費(fèi)用增加。

7、系統(tǒng)預(yù)處理方案

根據(jù)系統(tǒng)現(xiàn)狀，本著保證效果，節(jié)約費(fèi)用的原則，采取處理措施，進(jìn)行物理和化學(xué)清洗。

7.1 系統(tǒng)清洗

7.1.1 物理法清洗

新系統(tǒng)經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的運(yùn)行，如有輕微結(jié)垢、少量污泥沉積，可用物理法（如膠球）清洗凝汽器，然后用不停車化學(xué)清洗。

7.1.2 化學(xué)法清洗

①系統(tǒng)水容量控制在最低限。關(guān)閉排污閥或限制排污，用H2SO4調(diào)PH至6～7，投加殺菌滅藻劑HW—401、污泥剝離劑HW—501，用藥量100～150ppm，連續(xù)運(yùn)行24～48小時(shí)。通過(guò)檢測(cè)PH值、濁度的變化，確定清洗時(shí)間，根據(jù)水體濁度大小，確定是否換水排污。

②若系統(tǒng)設(shè)備結(jié)垢嚴(yán)重、銹蝕物多，需先進(jìn)行銹垢清洗，加酸調(diào)PH值至6～7，向系統(tǒng)加入酸洗緩蝕劑和清洗劑，系統(tǒng)PH值控制在4～5，連續(xù)運(yùn)行8～24小時(shí)，清洗過(guò)程檢測(cè)PH、Ca2+、Fe3+、濁度等指標(biāo)，每小時(shí)檢測(cè)一次，根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)確定結(jié)束時(shí)間，結(jié)束后，大排污水并補(bǔ)清水至濁度小于10 mg/l止。

若系統(tǒng)設(shè)備僅有少量銹垢，則采用不停車清洗預(yù)膜一步處理。

7.2 清洗預(yù)膜法

系統(tǒng)排污，濁度小于10mg/l，限制排污，保持低水位。加硫酸控制PH 7～7.5，投加不停車清洗預(yù)膜劑HW—505300～400ppm，分2～3次投入，連續(xù)運(yùn)行48小時(shí)后，轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。因預(yù)膜效果與水溫、時(shí)間、藥劑濃度有關(guān)，具體操作條件據(jù)實(shí)際情況另行制訂。

此預(yù)膜過(guò)程可以清洗、預(yù)膜一步進(jìn)行，又能使碳鋼、銅材表面同時(shí)預(yù)膜，不必再進(jìn)行亞硫酸鐵預(yù)膜處理。

表一 水質(zhì)分析結(jié)果 單位:mg/l

表二 水質(zhì)穩(wěn)定趨勢(shì)判斷

7.3 預(yù)膜結(jié)束后，轉(zhuǎn)入正常排污、補(bǔ)水，24小時(shí)后按正常用藥量加藥，至系統(tǒng)各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)達(dá)到要求后，按規(guī)定指標(biāo)進(jìn)行正常操作。

8、結(jié)論

① 配方的改變，使系統(tǒng)可以長(zhǎng)期、安全、穩(wěn)定運(yùn)行，降低了不必要的清洗、維修、換件等費(fèi)用。② #1、#2機(jī)組經(jīng)過(guò)6個(gè)月的運(yùn)行試驗(yàn)，大大降低了用水量，有效減少了廢水排污量，通過(guò)檢查凝汽器，管路通暢，無(wú)明顯積垢，擬在其余4臺(tái)機(jī)組推廣應(yīng)用。

表三 水中離子成鹽關(guān)系分析

表四 緩蝕阻垢實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表五 不同濃縮倍數(shù)下冷卻水平衡關(guān)系

［1］肖作善，王蒙聚.熱力發(fā)電廠水處理.中國(guó)電力出版社［M］.2003.

［2］鄭淳之，梅建.水處理劑和工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)分析方法［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版.2000.

［3］吳吉春，張景飛.水環(huán)境化學(xué)［J］.中國(guó)水利水電出版社.2009.

［4］嚴(yán)瑞瑄.水處理劑應(yīng)用手冊(cè)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2003.

TM621

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.11.053

孟霞，濟(jì)寧市城市排水管理處，環(huán)境工程專業(yè)，工程師；

閆偉，濟(jì)寧運(yùn)河發(fā)電有限公司，生產(chǎn)技術(shù)部專工，自動(dòng)化控制，工程師。