燃氣電廠循環(huán)冷卻水排污水處理技術

　　循環(huán)冷卻水是電廠用水量的重要組成部分，也是最具有節(jié)水潛力的系統(tǒng)，由于傳統(tǒng)的燃煤電廠會產(chǎn)生灰、渣、SO2等有害物質(zhì)，相較于燃氣電廠而言污染較大，燃氣電廠采用“燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)”工藝和技術，并采用燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組，較好地提高發(fā)電效率。然而燃氣電廠的排污水只能外排，對周邊環(huán)境造成一定的影響，也極大地浪費了水資源。為此，本文重點探討燃氣電廠循環(huán)冷卻水排污水處理問題，通過增加循環(huán)冷卻水的循環(huán)倍率的方式，減少或消除開放式循環(huán)水系統(tǒng)的排污。

　　一、燃氣電廠循環(huán)冷卻水存在的問題及處理技術分析

　　1.1 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的問題

　　(1)水質(zhì)結(jié)垢。由于循環(huán)冷卻水在冷卻塔中的蒸發(fā)損失和循環(huán)倍率的提高，導致冷卻水中含鹽量增大，形成CaCO3、CaSO4、Ca3(PO4)2及鎂鹽沉淀，極大地影響循環(huán)冷卻水的流速和管壁的熱傳導效果，造成管壁鼓包的現(xiàn)象。

　　(2)設備腐蝕。由于存在管材材質(zhì)不合格、管材應力、循環(huán)水中腐蝕性陰離子超標、循環(huán)水處理工藝不完善等問題，導致循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中設備的腐蝕問題。

　　(3)微生物滋生。循環(huán)冷卻水在換熱器內(nèi)沉積有粘泥、微生物、污垢等，會造成水質(zhì)惡化的現(xiàn)象，也會引發(fā)不銹鋼設備的腐蝕問題。

　　1.2 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)處理技術

　　主要包括有：

　　(1)旁路處理技術。

　　在循環(huán)冷卻水傳統(tǒng)回路上添加旁路，使部分循環(huán)冷卻水或排污水流入旁路處理并回至主路，實現(xiàn)系統(tǒng)中有害離子及物質(zhì)的有效去除。包括有納濾工藝、石灰處理工藝和離子交換工藝等。循環(huán)冷卻水處理工藝要添加酸、緩蝕劑、阻垢劑和殺菌劑，調(diào)節(jié)循環(huán)冷卻水的PH值，并實現(xiàn)系統(tǒng)自動補水、自動排污、自動加藥、自動加酸，能夠?qū)崟r檢測緩蝕、阻垢分散、微生物狀態(tài)，進行系統(tǒng)全方位的在線遠程控制。

　　(2)Ca²⁺脫除技術。

　　可以采用石灰軟化法、離子交換樹脂、膜處理法、電化學處理法，進行循環(huán)冷卻水中Ca²⁺的有效脫除處理，較好地降低循環(huán)冷卻水的硬度。

　　(3)Cl^-脫除技術。

　　主要采用沉淀法、離子交換法、電滲析法等技術，進行循環(huán)冷卻水中Cl^-的有效脫除處理。

　　二、超高石灰鋁法實驗分析

　　2.1 僅含Cl^-和Ca²⁺的循環(huán)冷卻水處理實驗

　　(1)獲取各因素的影響水平及最佳處理條件?？梢圆捎盟囊蛩厝秸辉囼?，重點探討鈣氯比、鋁氯比、時間及溫度等四個因素，設計溫度為20℃、30℃、40℃。通過試驗結(jié)果可知，應當選取鈣氯比5∶1為因素最佳水平。當鋁氯比為4∶1時，Ca²⁺的去除率較高。然而考慮工業(yè)應用成本，選擇鋁氯比為3∶1為因素最佳水平。

　　(2)采用單因素實驗。在確定最佳藥劑投加比和反應條件之后，選取任一個因素作為單一變量，其他因素保持不變，分析單因素對Ca²⁺和Cl^-去除率的影響。

　?、兮}氯比對去除效果的影響。

　　當鈣氯比升高時，對Cl^-的去除率呈明顯上升趨勢，當鈣氯比為6∶1時，對Cl^-的去除率達到最大值72.16%，這主要是由于鈣鹽和鋁鹽的加入形成有層狀結(jié)構(gòu)的LDH型物質(zhì)，當LDH趨于飽和時，物質(zhì)間層吸收的Cl^-也趨于飽和，對Cl^-的去除率逐漸下降，當鈣鋁氯比為5∶3∶1時，Cl^-的去除率最高達到72.84%，出水Cl^-濃度為129mg/L。同時，隨著鈣氯比的增加，Ca²⁺的去除率有所下降，當鈣氯比為5：1時，Ca²⁺的出水濃度為56mg/L。

　?、阡X氯比對去除效果的影響。

　　當鋁氯比增加時，對Cl^-的去除率呈現(xiàn)出升高趨勢，并當鋁氯比為3：1時，對Cl^-的去除率最高可以達到72.92%，對Ca²⁺的去除率最高達到87.88%。

　?、鄯磻獪囟葘θコЧ挠绊?。

　　當溫度升高時，對Ca²⁺、Cl^-的去除率明顯提升，當溫度升高至25℃時，對Ca²⁺、Cl^-的去除率分別提升至73.11%、72.08%，反映溫度適當上升有益于反應的進行，促進目標產(chǎn)物的正向生成。

　?、芊磻獣r間對去除效果的影響。

　　隨著反應時間的增加，對兩種離子的去除率也相應上升，當反應時間上升至2h時，對Ca²⁺、Cl^-的去除率分別提升至70.83%、74.17%。

　　⑤初始溶液PH對去除效果的影響。

　　初始溶液PH對Ca²⁺、Cl^-的去除率基本沒有影響，當PH為6時，對Cl^-的去除率最高達到71.07%；當PH為7、8時，對Ca²⁺的去除率最高達到75.76%。

　?、蕹跏糃l^-濃度對去除效果的影響。

　　由于循環(huán)冷卻水排污水的Cl^-大多低于1000mg/L，因而要分析初始Cl^-濃度對去除效果的影響，當初始Cl^-濃度降低時，對兩種離子的去除率也相應降低，當初始Cl^-濃度為500mg/L時，對Cl^-的去除率最高達到74.17%，對Ca²⁺的去除率最高達到73.67%。

　　2.2 添加SO₄^2-后的循環(huán)冷卻水處理實驗

　　(1)不同初始SO₄^2-濃度對兩種離子去除率的影響。

　　SO₄^2-會對Cl^-的去除產(chǎn)生較大的抑制作用，當SO₄^2-濃度升高時，Cl^-的去除率明顯下降。當SO₄^2-濃度為100mg/L時，對Cl^-的去除率為53.12%；當SO₄^2-濃度為700mg/L時，對Cl^-的去除率僅為19.11%，表明SO₄^2-等陰離子與Cl^-競爭層間位置，而SO₄^2-的競爭能力相對較強，使Cl^-被重新置換到水中，降低其去除率。然而，當SO₄^2-濃度提高時，卻并沒有對Ca²⁺的去除率產(chǎn)生較大的抑制，反而使Ca²⁺的去除率有所升高，當SO₄^2-濃度為700mg/L時，對Ca²⁺的去除率達到85.29%，這主要是由于SO₄^2-具有較強的競爭能力，能夠促使反應正向進行，生成較多的Ca6Al2(SO4)3(OH)12，提高對Ca²⁺的去除率。

　　(2)鈣鋁投加比對不同離子去除率的影響。

　　當n(Al)∶n(SO₄^2-+Cl^-)為2∶1時，對鈣離子、氯離子的去除率相對較低，Ca²⁺去除率為零，Cl^-去除率僅為16%，這主要是由于鋁鹽投加量不足導致整體生成物質(zhì)量較少，無法進行鈣鹽水解后的反應，導致Ca²⁺濃度偏高，降低了Ca²⁺的去除率。通過實驗分析可知，n(Al)∶n(SO₄^2-+Cl^-)為5∶3∶1時達到最佳狀態(tài)，Ca²⁺去除率可以達到80%左右，Cl^-去除率最高可以達到45.56%。

　　(3)提高Cl^-去除率的方法。

　　主要包括以下處理方法：

　?、俣翁幚?。在一次實驗處理之后，可以使SO₄^2-的去除率達到85%以上，其濃度降至100mg/L以下，然而Cl^-的濃度仍舊偏高，對此可以采用二次處理的方法，將二次去除時的藥劑投加比設定為5∶3∶1，提高Ca²⁺、SO₄^2-的去除率，使Cl^-的總?cè)コ蔬_到75.05%，對Ca²⁺的去除率達到91.67%，對SO₄^2-的去除率達到93.12%，使出水Cl^-濃度達到121mg/L，較好地解決SO₄^2-抑制Cl^-去除率的問題。

　　②增大投加量?？梢酝ㄟ^微過量添加Ca(OH)2和NaAlO2的方式，提高對Ca²⁺、Cl^-的去除率，降低兩種離子的濃度。尤其是處理后的水質(zhì)中的Cl^-濃度為134mg/L，去除率達到72.76%。

　　2.3 實際循環(huán)冷卻水排污水處理實驗

　　對燃氣電廠實際循環(huán)冷卻水排污水采用超高石灰鋁法進行處理，實驗檢測并分析離子的出水濃度、PH、電導率和溫度等指標。實驗過程為：進行水樣過濾處理并測定三種離子的出水濃度、PH、溫度、總堿度、電導率及總?cè)芙夤腆w量，將500mL水樣置于錐形瓶，依照一定比例添加Ca(OH)2和Al(OH)3，溫度為25℃，震蕩并過濾，測定并計算水樣的鈣硬度、飽和指數(shù)、穩(wěn)定指數(shù)、結(jié)垢指數(shù)?？紤]到反應中溶液的PH值較高，可以投加HNO3并曝氣24h，以降低溶液的PH值，并使酸化處理后的離子濃度指標相對穩(wěn)定。

　　三、小結(jié)

　　綜上所述，燃氣電廠循環(huán)冷卻水排污水處理采用超高石灰鋁法進行水質(zhì)處理，通過僅含Cl^-和Ca²⁺的循環(huán)冷卻水處理實驗、添加SO₄^2-后的循環(huán)冷卻水處理實驗和實際循環(huán)冷卻水排污水處理實驗，能夠有效降低Cl^-、SO₄^2-和Ca²⁺的濃度，分析各因素對Cl^-、SO₄^2-和Ca²⁺去除率的影響。后續(xù)還要加強對實驗出水中PH值較高、電導率偏高的研究，深入分析過濾工藝和固廢處理工藝在燃氣電廠循環(huán)冷卻水排污水的應用。(來源：南京中燃能源發(fā)展有限公司)