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        絮凝及電滲析技術(shù)在汽輪機循環(huán)水排污水處理中的應(yīng)用

        2016-05-14 17:40:56張麗娜
        關(guān)鍵詞:循環(huán)水電滲析

        張麗娜

        摘 要:本文介紹了電絮凝及電滲析技術(shù)原理、工藝流程和設(shè)備結(jié)構(gòu)。并通過對石家莊煉化分公司循環(huán)水排污水回用裝置進(jìn)出水質(zhì)的總硬度、鈣硬及電導(dǎo)率等指標(biāo)進(jìn)行比較,分析了電絮凝及電滲析技術(shù)在循環(huán)水排污水回用中的效果,并進(jìn)行了全面總結(jié),得出了電絮凝技術(shù)及電滲析技術(shù)是可以應(yīng)用到循環(huán)水排污水處理中的結(jié)論。同時根據(jù)循環(huán)水排污水回用裝置近一段時間的運行情況和運行中總結(jié)的經(jīng)驗教訓(xùn),對裝置目前存在的影響裝置安全平穩(wěn)運行的問題進(jìn)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(guān)鍵詞:電絮凝;電滲析;循環(huán)水;排污水;回用

        中圖分類號: F540.33 文獻(xiàn)標(biāo)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(shù)在石油、化工、鋼鐵、造紙等領(lǐng)域的污水處理中有著廣泛的應(yīng)用,但在汽輪機機組循環(huán)水系統(tǒng)中相對應(yīng)用較少。汽輪機組循環(huán)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(shù)處理這部分排污水,回用至循環(huán)水系統(tǒng)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(fù)荷為12MW,3#機組(C25-3.43/0.981-6)額定負(fù)荷為25MW,兩臺機組共用一套循環(huán)水系統(tǒng),循環(huán)水設(shè)計處理量為1萬噸。

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

        2 工藝流程簡介

        循環(huán)水排污水首先進(jìn)入電絮凝預(yù)處理單元,預(yù)處理單元采用專利技術(shù) “三法凈水”一體化設(shè)備。分為電絮凝反應(yīng)池、沉淀池和雙介質(zhì)過濾池三個部分。

        經(jīng)反應(yīng)池處理后的水依次進(jìn)入沉淀池沉淀及過濾池過濾后,進(jìn)入濾后水池,增壓進(jìn)入精密過濾器,出水進(jìn)兩級電滲析脫鹽,其中一級脫鹽設(shè)備的淡水回用至循環(huán)水系統(tǒng),濃水進(jìn)入二級脫鹽設(shè)備,二級脫鹽設(shè)備產(chǎn)生的淡水與一級脫鹽淡水一起回用到循環(huán)水系統(tǒng),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(chǎn)生的高活性吸附基團(tuán)如

        Fe(OH)3,吸附水中的懸浮物、有機物和重金屬離子等雜質(zhì),形成較大的絮凝體從水中析出,沉降過濾后達(dá)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(chǎn)生H+和OH-并發(fā)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(zhì)共同上浮至反應(yīng)池表面。同時,反應(yīng)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(diào)節(jié)原水pH值,同時對反應(yīng)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(jìn)入水中,與水中溶解的OH-結(jié)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(tuán),再利用吸附架橋作用和網(wǎng)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(zhì)共同沉降。

        3.3 沉降過濾作用 采用高負(fù)荷斜管沉淀池,反應(yīng)池產(chǎn)生的大量絮凝體在沉淀池沉淀下來,剩余的微量絮體進(jìn)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(zhì)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(zhì)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(dá)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(nèi)達(dá)到脫鹽的目的。

        5 運行效果

        循環(huán)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(zhì)總硬、鈣硬及電導(dǎo)率等指標(biāo)明顯下降,可以作為循環(huán)水的補充水回用至系統(tǒng)中。

        5.1 穩(wěn)定運行參數(shù) ①處理水量:30m3/h;②電極電流:30A;③電極電壓:5V;④反應(yīng)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(zhì)比較 選取裝置運行的十四天電絮凝進(jìn)出水水質(zhì)數(shù)據(jù),如下表1。

        根據(jù)進(jìn)出水質(zhì)數(shù)據(jù)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(shè)計的出水總硬低于450mg/L的要求。電導(dǎo)率的大部分?jǐn)?shù)據(jù)也都在1000μS/cm以下,符合設(shè)計要求,只有一天的電導(dǎo)率為1310μS/cm,分析認(rèn)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(dǎo)率短時偏高。

        5.3 節(jié)水分析 循環(huán)水排污水回用裝置投用前,為保證循環(huán)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(huán)水500t,從而需補充新鮮水至少500t?;赜煤?,進(jìn)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(huán)水系統(tǒng)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(jié)約新鮮水500t,全年大約節(jié)水18萬噸。

        6 循環(huán)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(shè)備經(jīng)過一段時間的運行,沉淀池斜板上結(jié)垢嚴(yán)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(jìn)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(jié),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(huán)水補水量足夠的情況下,減少電絮凝的進(jìn)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(jié)。

        6.2 腐蝕問題嚴(yán)重 將加酸位置改至電絮凝過濾池上,30%的鹽酸隨水流進(jìn)入布水槽流下,當(dāng)上游沉淀池排污后,進(jìn)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(jìn)入反沖洗管,對碳鋼管線造成嚴(yán)重腐蝕。

        針對這種負(fù)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(nèi)漏,切斷水流;③將材質(zhì)為20#的反沖洗管更換為內(nèi)襯四氟的鋼襯管,根除腐蝕現(xiàn)象。

        6.3 電滲析極板開裂 在電滲析運行期間共出現(xiàn)四次大的極板開裂情況,開裂部位均在塑料焊縫處。設(shè)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(jù)開裂前的相

        關(guān)運行參數(shù)和設(shè)備狀況,分析認(rèn)為保證電滲析系統(tǒng)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(jìn)水壓力不應(yīng)大于0.15MPa,可通過以下三種措施防止系統(tǒng)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(dá)到0.15MPa即進(jìn)行酸洗;③加強對倒極閥的巡檢,防止閥門拒動造成系統(tǒng)超壓。

        7 結(jié)論

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

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