目前,“環境惡化”“人口爆滿”和“資源枯竭”是全世界的三大危機,“水緊缺、水污染”已成為不爭的事實,火電廠是用水大戶,其中循環水占很大的比例,因此,循環水處理方案的優化,提高循環水濃縮倍率就顯得舉足輕重。
1 循環水處理的策略
循環水的處理方法較多,目前,主要可分為以下幾大類:穩定水質法;補充水軟化;水質調節;控制金屬腐蝕;抑制微生物。
1.1 加穩定劑穩定水質
在循環水中加穩定劑,通過整合反應和表面吸附,有效地抑制或減緩水循環的傳熱面結垢。目前,一些常用的抑制劑有聚磷酸鹽、多元磷酸,磷酸,聚羧酸和復合阻垢劑。
還有就是在在循環水中加酸(通常為硫酸)或通入CO2氣體,降低PH值,使重碳酸鹽處于穩定狀態。原理是:Ca(HCO3)2=CaCO3+H2O+CO2,這里要注意:把握好酸的增加量是很重要的,多了設備腐蝕,少了不見效。PH值如何控制呢?這就看你如何控制CO2的量了,循環水通過冷卻塔時,要防止CO2的溢出,因為CO2溢出,CaCO3在塔內結晶把填料堵住就會很麻煩。
1.2 補充水軟化
這個方法是把碳酸鹽除去,以防水垢,常用的方法有:一、離子交換樹脂法,這種方法補充水量小的循環水系統適合用;二是石灰軟化法,就是投加石灰,使Ca(HCO3)2反應生成CaCO3沉淀。這個法子化錢少,循環水里含鈣多的常用。
還有用離子交換的方法,就是使用弱酸性陽離子交換樹脂,讓再生率PH接近1,容易和碳酸鹽硬度反應,通過系統循環補充水軟化。
1.3 添加藥品,調節水質
向循環水中添加化學藥品,調整水質量改變或調節水鹽的組成,讓水不容易形成水垢。常用的方法是煙氣加酸法處理。加酸降低循環水碳酸鹽硬度,讓循環水低于極限碳酸鹽的硬度,從而減緩結垢趨勢,達到防垢的目的。目前,加酸法經常和處理水垢復合使用,煙氣處理方法是利用爐煙含有二氧化碳酸性物質,加入循環水,能有效地抑制碳酸氫鈣的分解反應,循環水的鈣鹽保持碳酸氫鹽狀態,防止污染。
1.4 控制金屬腐蝕
用于腐蝕性介質的腐蝕抑制劑,抑制金屬腐蝕的添加劑,不改變性質的腐蝕介質,不需對設備的表面處理。因此,使用緩蝕劑是一種經濟效益較高、適應性強的金屬防護措施。常用的緩蝕劑有硅酸鹽、鉬酸鹽、鋅鹽、磷酸鹽、聚磷酸鹽、有機多元磷酸、巰基苯并噻唑(MBT)、苯并三唑(BTA)和甲基苯并三唑(TTA)、硫酸亞鐵等,目前更趨向于使用后面幾種有機磷酸鹽和低磷緩蝕劑。
也可以用用提高循環水的PH值的方法,使金屬表面氧化物保護膜的增長趨勢,從而有利于控制設備腐蝕。敞開式循環水系統冷卻塔通常采用曝氣增加值,當水和空氣中的二氧化碳的平衡,水的pH值大約是8.5。提高循環水的PH值,不可避免地也會帶來一些問題:如循環水結垢傾向增加,設備腐蝕速率降低,一些腐蝕抑制劑作用會失敗。目前,可以通過添加特殊的堿性循環冷卻水處理開發的復合緩蝕劑解決,例如:聚磷酸鹽-鋅鹽-磷酸鹽-分散劑、聚磷酸鹽-正磷酸鹽-磷酸鹽-三元共聚物、有機多元磷酸-聚合物分散劑-唑類、多元醇磷酸酯-丙烯酸系聚合物、HEDP-PMA等
1.5 抑制微生物
循環水系統微生物帶來的腐蝕,粘泥和細菌的生長??刂品椒ㄊ牵哼x擇耐蝕材料設備;控制循環水中的氧含量和PH值;控制懸浮物和微生物養分等水質指標;在防腐涂料中加入殺菌劑,抑制微生物的生長;冷卻塔進風口加百葉窗;設置側流過濾設備;補充水混凝預處理。
2 火電廠循環水處理的新趨勢
減少循環水的濁度和總溶解固體,減少系統補水量,提高循環水濃縮倍數,降低加工成本,不使用化學品,最終實現無污染―“零排放”。
提高循環水的濃縮,可以減少水的消耗,節約水資源,還可以減少污水,減少對環境的污染,并降低成本的循環水處理。
在電廠,循環水冷卻介質的低溫,溫度只有50攝氏度左右,在實際操作中,鹽含量的增加是最多的問題,還有就是滋生細菌,灰塵等,只要循環水排放濃水淡化,污水生化處理和過濾,再放入部分新鮮水作補充水就OK了。
新趨勢最主要的一點是:循環水濃水經過脫鹽處理后,可以全部脫去硬度,含鹽量低于新鮮水,濁度小于新鮮水,處理運行費用低于當地的新鮮水價格。生活污水生化處理和過濾后作為循環水補充水的運行費用也低于當地的新鮮水價格,從而在循環水系統中,按這樣的方案處理能為企業取得一定的經濟效益,而且隨著國家對水資源價格和污水排放的控制,經濟效益會越來越顯著。
3 新趨勢與現策略的比較
反滲透膜技術在火電廠水循環的進一步使用將會是趨勢。離子交換法主要用于去除離子化的物質,生化處理出水COD值相對較高,大部分的非離子型有機化合物,污水中的有機物和樹脂的反應基團固定離子結合能力是非常大的,這是很難進行再生,嚴重影響了再生效率和交換容量;此外,樹脂抗氯氣、氧氣、氧化劑氧化性太差,所以不應該被使用。電滲析離子交換膜為介質,用離子選擇性分離水溶液中的某些物質。它是在離子交換技術基礎上發展起來的新技術,它利用率很低(50%-60%),運行成本很高,因此,不應該用電滲析。反滲透法是近年來發展起來的膜技術,它已廣泛應用于除鹽污水處理等方面。該方法的實質是在水溶液中帶來了巨大壓力,溶劑水通過反滲透膜到淡水,和溶質保留成了濃水,這樣可實現的目標有兩個,一個是從含鹽水中取淡水;二是溶解污染物。處理后的水直接重復使用。
結束語
綜上所述,節約循環水的用量,可以極大地緩解水資源短缺在中國的矛盾,減少污水排放,可以減少環境污染,確保環境可持續經濟發展,促進生態環境的良性循環,對改善居住環境有著重要的意義。