电厂循环水排污水预处理技术研究

刘朝辉，韩飞超，陶志国（华电电力科学研究院，浙江杭州310030）



电厂循环水排污水预处理技术研究

刘朝辉，韩飞超，陶志国
（华电电力科学研究院，浙江杭州310030）

摘要：随着对环境保护要求的日趋严苛，火力发电厂废水排放的限制条件被不断提高。有效的污水深度处理和回收利用已成为电厂节水的重要方式。

本课题通过动态模拟试验和现场试验对某电厂循环水排污水预处理的技术进行了较深入研究，开展了同一水质条件下的循环水排污水氢氧化钠混凝澄清处理工艺和石灰混凝澄清处理工艺研究工作，研究出氢氧化钠处理技术特有的特点以及其与石灰混凝处理相比存在的异同点，最终研究得出循环水排污水氢氧化钠混凝澄清处理控制方法。同时针对该厂循环水排污水深度处理过程特点开展了研究分析工作，形成了循环水排污水预处理技术。

关键词：火力发电厂；循环水；循环水排污水；预处理

0　引言

水资源的保护、利用和研究已成为当今社会所面临的主要课题之一。火力发电厂是用水大户，而循环冷却水又是其用水的主要方向。敞开式循环冷却系统对水量的消耗主要取决于系统的蒸发损失和排污损失。循环水排污水占电厂总用水量的比重很大，这部分水循环过程中将会盐分浓缩，因此硬度很高，高到一定程度将会不可避免的有结垢倾向，本文主要是在实验室研究如何经济高效的减低水的硬度为后续的超滤反渗透处理工艺做好准备。

1　实验介绍

1.1实验仪器及试剂

实验仪器：pH计、浊度计、电子天平等。

试剂：分析纯生石灰CaO、分析碳酸钠Na2CO3、分析纯氢氧化钠NaOH、碱度、硬度等检测项目所需要的药品。

1.2实验方法

按不同的浓度加入到水样中进行对比实验，找出最优加药量。对比不同药剂在各自的最佳加药量的情况下对污水的处理效果，通过检测水样中硬度去除率等数据来找出最佳水处理方案。综合考虑药剂成本和水处理工艺设备成本、占地情况等作出最佳选择。

2　水质分析

从表1可以看出，#4机组循环水排污水的硬度远远高于碱度，属于典型的低碱度高硬度废水。

表1　#4机组循环水排污水水质分析

3　实验过程

3.1循环水排污水反渗透处理结垢倾向计算根据表1中的#4循环水水质情况进行计算可知：

（1）该循环水排污水回用于反渗透运行时会造成反渗透二段结硅垢和硫酸钙垢。

（2）要防止反渗透二段结硫酸钙垢应将水中的钙离子含量降至96mg/以下。

（3）要防止反渗透二段结硅垢应将水中的硅含量降至25mg/L及以下。

3.2石灰混凝试验

本试验采用分析纯氧化钙与该电厂的聚合硫酸铁、PAM进行配伍试验，其中聚合硫酸铁加药量根据经验暂时固定为40mg/L，PAM加药量暂时固定为1mg/L。试验通过调整生石灰加药量考察其对#4机组循环水排污水硬度及碱度的去处效果。

理论加药量计算：

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%氧化钙计算得石灰用量为5.8×28÷ 0.98=165.7mg/L。

实验通过调整生石灰加药量考察其对#4机组循环水排污水硬度及碱度的去除效果。

实验结果见表2。

从表2中可以看出：

（1）针对#4机组循环水排污水这种高硬度低碱度水质，石灰处理对硬度的去处率较低，硬度的最高去除率仅为22%；

（2）石灰加药量至少应达到500mg/L及以上才对硬度去除有明显效果；

（3）实验中发现，石灰混凝形成的矾花较小，沉降效果不佳。

3.3碳酸钠混凝实验

实验通过调整碳酸钠加药量考察其对#4机组循环水排污水硬度及碱度的去处效果。

理论Na2CO3加药量应相当于永硬中的钙的摩尔量，即20.8-5.6-1.4=13.8mmol/L。

表2　#4机组循环水排污水生石灰混凝实验结果

表3　#4机组循环水排污水碳酸钠混凝实验结果

用100%的Na2CO3计算得加药量为54×13.8= 745.2mg/L。

碳酸钠混凝实验结果，见表3，通过分析可知：

（1）Na2CO3主要去除水中的钙硬，对Mg2+几乎没有去除作用；

（2）随着Na2CO3加药量的提高，水中的硬度逐渐下降，碱度逐渐上升，矾花逐渐变大，即Na2CO3加药量越大，循环水硬度越低，碱度越高，混凝沉降效果越好；

（3）当Na2CO3加药量达到600mg/L及以上时，对降低水中硬度有明显效果，硬度去除率能达到28%，此时碱度升至8.8mmol/L，当Na2CO3加药量达到1500mg/L时，硬度去除率能达到52%，去除的几乎全为钙硬且混凝澄清效果明显，此时碱度升至14mmol/L。

3.4氢氧化钠混凝实验

实验通过调整氢氧化钠加药量考察其对#4机组循环水排污水硬度及碱度的去处效果。

理论加药量计算：

理论NaOH的加药量为镁盐的摩尔量，即13.6 mmol/L。

用100%的NaOH计算得加药量为20× 13.6=272mg/L。

实验结果见表4：

从表4中可以看出：

（1）NaOH既去除水中的钙硬，也去除水中的镁硬；

（2）随着NaOH加药量的提高，水中的硬度逐渐下降，碱度也逐渐下降，pH值逐渐上升，沉降效果逐渐变好；

表4　#4机组循环水排污水氢氧化钠混凝实验结果

（3）当NaOH加药量达到300mg/L及以上时，对降低水中硬度和碱度具有明显效果，硬度去除率能达到34%，碱度由8.4mmol/L降至3.8mmol/L，当NaOH加药量达到500～600mg/L时，硬度去除率即能达到50%以上，碱度降至3.0mmol/L；

（4）考虑到运行成本，优选NaOH加药量300mg/L。

3.5生石灰和碳酸钠联合混凝实验

考虑到NaOH的运行成本偏高，而CaO和Na2CO3价格略低，课题组根据循环水低碱度高硬度、CaO仅能去除暂硬、Na2CO3能够去除钙硬且能提高水中的暂硬比例的特点，实验采用CaO和Na2CO3对循环水进行联合处理。

实验结果见表5、表6。

表5　#4机组循环水排污水生石灰和碳酸钠联合混凝实验结果

表6　NaOH、CaO+Na2CO3和Na2CO3处理方式比较

从表5、表6可以看出：

（1）CaO加药量600mg/L，Na2CO3加药量400mg/L联合处理时对降低硬度效果明显，硬度去除率为33%，要明显优于单生石灰或单碳酸钠处理；

（2）考虑到运行成本，优选CaO500mg/L，Na2CO3400mg/L，此时硬度去除率为29%。

4　实验结论

（1）从上述实验结果分析可以看出，从对循环水除硬降碱的处理效果比较可以得出：NaOH＞CaO+ Na2CO3＞Na2CO3＞CaO。所以单纯添加NaOH的循环水排污水预处理工艺效果最好。

（2）从上述实验可以得知CaO仅仅对除去污水的暂时硬度有效，而且对该水体硬度去除率仅有22%，预处理后出水硬度仍旧高于26mmol/L，无法满足下一步处理要求，因此这种循环水排污水预处理方式不可行。

（3）对比三组实验数据（NaOH、CaO+ Na2CO3和Na2CO3三组实验），处理方式比较参见表6。从中可以看出，从处理效果、运行成本和投资成本方面等各方面看，针对#3机组循环水排污水，NaOH处理具有明显的优势。由于石灰处理系统需要新建部分设备例如增设石灰筒仓、搅拌箱、石灰乳泵等设备和将占用大量场地，因此将其排除在外。

5　结语

采用氢氧化钠+碳酸钠或单纯氢氧化钠混凝工艺及双介质+活性炭两级过滤、超滤、反渗透工艺处理#4机组循环水排污水是完全可行的。

氢氧化钠+碳酸钠和单纯氢氧化钠两种处理工艺侧重点不同，因此其对应使用的反渗透阻垢剂有差别，具体使用哪种工艺还需要完成对水中钡和锶的分析及阻垢剂的成本分析后确定。

经过上述实验和综合考虑，选用氢氧化钠混凝澄清处理方式为最佳处理工艺，即药剂成本较低处理效果最佳。

参考文献：

[1]孙心利.循环水排污水处理工艺选择之管见[J].华北电力技术，2003，（09）.

[2]卓邦才.循环冷却水系统排污污水的危害及治理[J].石油化工环境保护，2005，（03）.

[3]管辉尧.浅谈循环水排污水回收工艺模拟试验[J].华北电力技术，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

作者简介：刘朝辉（1982-），男，石家庄人，硕士，工程师，化学专责，主要从事电厂化学领域科研工作。

中图分类号：X773

文献标识码：B

文章编号：2095-3429（2016）01-0047-04

DOI：10.3969/J.ISSN.2095-3429.2016.01.011