电厂化学水处理技术的应用及发展探讨

李宏峰

(吉林工业职业技术学院,吉林 吉林 132012)

电厂化学水处理技术是指利用化学方法对电厂的进水和循环水进行处理,以达到保护设备安全运行、提高发电效率和保护环境的目的。电厂的进水和循环水中含有各种杂质和有害物质,如果不经过处理直接使用,会对锅炉、水冷壁等造成腐蚀、堵塞等问题,甚至引起爆管,影响电厂的正常运行。因此,电厂化学水处理技术在电力行业中具有重要的意义。

1 电厂化学水处理技术的概述

1.1 水处理工艺的分类

水处理工艺可以根据处理方法和工艺流程的不同进行分类。常见的水处理工艺包括物理处理、化学处理和生物处理等。物理处理主要通过过滤、沉淀和吸附等方法来去除水中的悬浮物、杂质和颗粒物等。化学处理主要通过添加化学药剂来去除水中的溶解物、微生物和重金属等。生物处理主要通过利用微生物的作用来降解和去除水中的有机物和氮、磷等[1]。

1.2 水处理工艺的选择原则

在选择合适的水处理工艺时,需要考虑以下几个方面的因素:水源的特点、水质要求、处理工艺的可行性和经济性等。首先,需要了解水源的特点,包括水的来源、水质的组成和水的特性等。其次,需要确定水质的要求,包括对悬浮物、溶解物、微生物和重金属等的要求。然后,需要评估不同处理工艺的可行性,包括工艺流程、设备要求和操作难度等。最后,需要综合考虑处理工艺的经济性,包括投资成本、运行成本和维护成本等。

1.3 电厂化学水处理技术的发展历程

电厂化学水处理技术的发展可以追溯到20世纪初。最早的电厂化学水处理技术主要是通过添加化学药剂的方式来去除水中的溶解物和微生物等。随着科学技术的快速发展,越来越多的电厂化学水处理技术被应用到实际生产过程中。例如,除氧化铁法可以去除水中的氧化铁;软化水处理法可以去除水中的钙镁离子,从而降低水的硬度;活性炭法通过吸附作用去除水中的有机物;膜分离技术可以去除水中的溶解物和微生物,离子交换技术可以去除水中的离子等。这些技术的应用使得电厂的水质得到了有效的改善,为电厂的正常运行提供了保障。

2 电厂化学水处理技术的应用

2.1 水处理前的处理

在进行电厂化学水处理之前,首先需要对水源进行处理。这包括水源的选择、水质的分析和水的预处理。下面将对这些处理步骤进行详细介绍。

2.1.1 水源的选择

水源的选择对电厂的运行至关重要。优质的水源应具有适当的水量、水质和稳定性。水源可以是地下水、河水、湖水或海水,不同的水源具有不同的特点和处理要求。例如,地下水可能含有高浓度的溶解物质,需要进行适当的处理来降低溶解物质的浓度,在选择水源时,还需要考虑到其与电厂位置的关系,以确保水源的供应稳定性和可靠性。此外,还需要考虑水源的可持续性和环境影响,以确保电厂的可持续发展和环境保护[2]。

2.1.2 水质的分析

水质的分析是对水中各种化学物质和微生物的含量和特性进行检测和评估的过程。通过水质分析,可以了解水中的主要污染物和杂质的类型和浓度,从而为后续的水处理工艺选择提供依据,水质分析通常包括对水中的溶解物、悬浮物、微生物、有机物和无机盐等成分进行分析。具体的分析方法和设备会根据不同的水源和处理要求而有所不同。通过水质分析,可以评估水质对设备和系统的影响,并制定相应的水处理计划。

2.1.3 水的预处理

水的预处理是指在进行电厂化学水处理之前对水进行的物理和化学处理。预处理的目的是去除水中的杂质和污染物,净化水质,为后续的水处理工艺提供良好的基础,水的预处理通常包括以下几个步骤:

初步过滤:通过物理方法去除水中的悬浮物和颗粒物。这可以通过沉淀、过滤或旋流等方法实现。

调节水质:根据水质分析的结果,对水的酸碱度、硬度、溶解氧等参数进行调节。这可以通过添加化学药剂或调节设备的操作来实现。

消毒:对水进行消毒处理,杀灭水中的微生物。这可以通过添加消毒剂(如氯气、次氯酸钠或臭氧)来实现。

通过对水的预处理,可以有效地去除水中的杂质和污染物,净化水质,为后续的水处理工艺提供良好的基础。

2.2 电厂化学水处理技术的具体应用

电厂化学水处理技术是指通过化学方法对水进行处理,以去除水中的杂质和污染物,提高水质,保证设备和系统的正常运行,下面将介绍电厂化学水处理技术的具体应用。

2.2.1 除氧化铁法

除氧化铁法是电厂化学水处理技术中常用的一种技术,用于去除水中的氧化铁和氧化锰。氧化铁和氧化锰是水中常见的杂质,其存在会对锅炉的正常运行造成严重影响。除氧化铁法的原理是通过添加化学药剂,如硫酸、亚硫酸盐或亚硝酸盐,与氧化铁和氧化锰发生反应,生成可溶性的化合物,然后通过过滤或沉淀将其去除。这种方法可以有效地去除水中的氧化铁和氧化锰,净化水质,保证设备的正常运行[3]。

2.2.2 软化水处理法

软化水处理法在工业化学水处理技术中使用的也十分广泛,常用于降低水中的硬度。水中的硬度是由钙和镁的溶解盐所引起的,其存在会导致锅炉和水冷壁产生结垢和堵塞,降低传热效率,严重则会引起爆管事故。软化水处理法的原理是通过添加化学药剂,如磷酸盐或有机酸,与水中的钙和镁发生反应,形成可溶性的复合物,然后通过过滤或沉淀将其去除。这种方法可以有效地降低水中的硬度,减少设备的结垢和堵塞问题。

2.2.3 活性炭吸附法

活性炭吸附法在电厂化学水处理技术预处理中也经常用到,用于去除水中的有机物并降低水的色度,为后续的处理创造良好的条件。水中的有机物和色度是由有机物质的存在引起的,其存在会对设备和系统的正常运行造成影响。活性炭吸附法的原理是当水通过活性炭过滤器时,通过活性炭的吸附作用去除水中的有机物并降低色度。活性炭具有大量的微孔和比表面积大等特点,可以有效地吸附水中的有机物质。这种方法可以有效地去除水中的有机物并降低色度,起到净化水质的作用。

2.2.4 膜分离技术

膜分离技术在电厂化学水处理和生活水处理中也经常被使用,通过膜的选择透过性去除水中的溶解物和微生物,常用的膜分离技术有超滤和反渗透。溶解物和微生物是水中常见的污染物,其存在会对设备和系统的正常运行造成影响。膜分离技术的原理是通过选择适当的膜材料和膜孔径,在一定压力下使水通过分离膜,分离膜将水分离为两个部分:一部分是纯净水,另一部分是含有溶解物和微生物的浓缩液。这种方法可以有效地去除水中的溶解物和微生物,净化水质,提高设备和系统的效率[4]。

2.2.5离子交换技术

离子交换技术广泛地应用于电厂化学水处理技术中,常见的设备有阴床、阳床和混床,用于去除水中的各种阴、阳离子。离子交换技术的原理是通过选择适当的离子交换树脂,将水中的离子与树脂上的离子发生置换反应,从而将水中的杂质离子去除,离子交换树脂根据去除离子类型的不同可以分为阴离子交换树脂和阳离子交换树脂。这种方法可以有效地去除水中的各种阴阳离子,使水质得到进一步的提升。

2.2.6 其他电厂化学水处理技术

除了以上提到的常见水处理技术,还有一些其他的电厂化学水处理技术,如电解法、臭氧氧化法、高级氧化法等。这些技术具有独特的优势和适用范围,可以根据实际情况选择合适的技术对水体进行处理。

这些化学水处理技术在电力行业中发挥着重要的作用,可以有效地去除水中的杂质和污染物,提高设备和系统的效率,保证电厂的正常运行。在实际生产过程中,往往是通过多种水处理技术联合使用,以达到满足电力生产用水的要求。然而,不同的技术适用于不同的水质和处理要求,因此在选择和应用技术时需要进行综合考虑和评估。

3 电厂化学水处理技术的发展趋势

3.1 研究方向

电厂化学水处理技术的研究方向主要包括以下几个方面:

新型水处理剂的研发:随着电力行业的发展,对循环水质量的要求越来越高,传统的水处理剂已经无法满足需求。因此,研发新型水处理剂是电厂化学水处理技术研究的重要方向。新型水处理剂应具有高效、低毒、低污染的特点,能够有效地去除水中的硬度、腐蚀物质和有机物。同时,新型水处理剂应具有良好的稳定性和适应性,能够适应不同水质和不同工况的要求。

水处理工艺的改进:电厂化学水处理技术的核心是水处理工艺,其目的是通过一系列地处理过程,将原始水转化为适合电厂使用的循环水。目前,常见的水处理工艺包括沉淀法、过滤法、离子交换法和膜分离法等。未来的研究方向主要是改进和优化这些传统的水处理工艺,提高处理效率和减少能耗。同时,还需要研究新型的水处理工艺,如电化学法、超声波法和高效的分离膜技术等,以满足电厂对水质的更高要求。

智能化水处理系统的研究:随着信息技术的发展,智能化水处理系统在电厂化学水处理技术中的应用范围也越来越广泛。智能化水处理系统可以通过传感器、控制器和计算机等设备实时监测和控制循环水的质量和流量,提高水处理过程的自动化程度和稳定性。未来的研究方向主要是研发更先进的传感器技术、控制算法和数据分析方法,以提高智能化水处理系统的性能和可靠性。

3.2 技术创新

电厂化学水处理技术的技术创新主要包括三个方面:技术手段的创新、装备设备的创新和运行管理的创新。

技术手段的创新是指通过引入新的水处理方法和技术手段来改善水处理效果。例如,利用先进的化学分析技术和计算机模拟方法,可以准确地分析水中的污染物种类和浓度,从而选择合适的水处理剂和工艺。此外,利用生物技术和纳米技术等新兴技术,可以有效降低水处理成本和提高水处理效率。

装备设备的创新是指通过引进新的水处理设备和技术装备来提高水处理效率。例如,利用高效膜分离设备替代传统的沉淀过滤设备,可以大大提高水的处理效果和减少水的浪费。此外,利用智能化和自动化技术,可以实现对水处理设备的远程监控和控制,提高水处理的可靠性和稳定性。

运行管理的创新是指通过改进电厂的管理和运行方式来提高水处理效果。例如,建立科学的水处理管理体系,制定合理的水处理方案和操作规程,加强对水处理人员的培训和管理,可以有效提高水处理效果和降低事故风险[5]。

3.3 环保要求

随着社会对环境保护的要求越来越高,电厂化学水处理技术也面临着更高的环保要求。因此,电厂化学水处理技术的发展必须与环保要求相适应。

减少化学药剂的使用:传统的电厂化学水处理技术往往需要大量的化学药剂,这些药剂在使用过程中会产生一定的环境污染。因此,减少化学药剂的使用是电厂化学水处理技术的发展方向之一。例如,采用新型的水处理剂,可以降低化学药剂的使用量。

节能减排:电厂化学水处理技术的发展应与节能减排相结合。例如,采用高效的水处理装备,可以降低能耗;采用新型的水处理工艺,可以降低污水排放量。

循环利用水资源:随着水资源的日益紧缺,电厂化学水处理技术的发展应注重水资源的循环利用。例如,采用膜分离技术进行水质处理,可以将处理后的水再利用于电厂的生产过程中。

3.4 经济效益

电厂化学水处理技术的发展不仅对环境保护有重要意义,还具有显著的经济效益:

提高设备的工作效率:电厂中的水处理系统直接影响设备的工作效率和寿命。通过采用合适的水处理技术,可以降低设备的腐蚀和结垢,提高设备的工作效率和可靠性,减少维修和更换的成本。

降低运行成本:传统的水处理技术中,常需要大量的化学品和能源投入。而采用高效的化学水处理技术,可以降低化学品和能源的使用量,从而降低运行成本。

资源利用和再生利用:电厂化学水处理过程中产生的废水和废物,通过有效地处理和回收利用,可以实现资源的再利用,减少废物的排放,降低废物处理的成本。

提高企业形象和竞争力:电厂作为能源供应单位,其环境保护和可持续发展意识与形象对外界的认可和信任至关重要。采用先进的化学水处理技术,可以提高企业的环境表现和形象,增强企业的竞争力。

4 结语

电厂化学水处理技术的应用已经成为电厂水处理的重要方法之一。通过合理选择工艺和药剂,可以有效改善水质,保证电厂的正常运行。未来的发展应注重技术创新、环保要求和经济效益,以适应不断变化的需求。相信随着科技的不断进步,电厂化学水处理技术将会得到进一步的发展和应用。