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電化學新工藝在循環水處理裝置中的應用
發布人:源創環境 分布時間:2019-4-25 點擊:740
 
     電化學將成為清潔處理石化的循環水的手段之一。本文從電化學技術的基本內容講起,介紹了電化學技術以及循環水的組成,闡明了電化學技術處理循環水的過程,并且展望了未來的發展方向。爭取為電化學技術處理石化循環水的研究提供幫助。
    1 電化學處理循環水技術原理
    1.1 電化學除垢
    電化學處理循環水的設備(型號EDS-B202)主要由陰極和陽極組成,陽極能殺菌,陰極可除垢。在電流的作用下,水在陰極電解生成OH-,OH-打破陰極附近溶液中堿度與硬度的平衡,溶液中的HCO3-轉化為CO32-,同時水中Ca2+、Mg2+等成垢離子在靜電引力的作用下,向陰極區遷移,生成沉淀物CaCO3、MgCO3、Ca(OH)2、Mg(OH)2析出。生成沉淀物的同時,在電場作用下,CaCO3等水垢在陰極板表面的結晶形式由堅硬的方解石結構,轉變為較為疏松的紋石型結構,更易于剝離清除,陰極板上的水垢沉積到一定厚度時,定期清理。
     1.2 電化學除垢技術處理循環水過程
     常用的循環水處理辦法是處理補充水(石化處理法、氫離子交換法、鈉離子交換法等),投加化學藥劑處理循環水,聚磷酸鹽對膠體顆粒具有分散穩定作用,對鈣鎂等離子絡合分散懸浮水中,改變碳酸鈣晶體結構,防止沉淀產生,起到阻垢性能。而電化學除垢技術,在循環水不加化學藥劑的條件下,解決循環水系統中的結垢、腐蝕和微生物滋生的問題。將電化學除垢設備系統進水可以取循環泵回水管道旁路,可與旁濾設備串聯起來,旁濾器放置在電化學處理系統之后,處理后的水直接回到冷卻塔水池。水垢不斷通過電化學水處理設備預先結垢去除的同時,電化學過程產生的次氯酸根、臭氧、雙氧水等的量足以維持系統的殺菌滅藻效果而且不帶來腐蝕的危險。另外,冷卻循環水中的懸浮物在經過電化學水處理設備反應室內部的強酸性環境和強堿性環境的過程中,表面電荷被破壞而失穩,從而沉積到反應室底部排出系統,實現降低系統懸浮物的作用。同樣的原理,藻類、油質等有機物在經過電化學水處理設備反應室中陽極附近的時候,被陽極產生的強氧化劑氧化降解。
     2 電化學新工藝在循環水處理裝置的應用
     2.1 新工藝改造方案
     山焦循環水系統實際循環水量為3000m3/h~3200m3/h,保有水量1200m3/h。依據循環水水質參數及換熱器要求,在不加藥劑的條件下,盡量提高濃縮倍數,減少排放,節約用水,制定了電化學循環水處理技術改造方案。電化學處理量選擇最經濟實用的處理量,即循環水量10%(300m3/h)的方案。這樣電化學處理系統每天可以將保有水量處理大約6遍,也就是系統中的水每天經過電化學水處理系統反應室強氧化環境和強電流環境6次,這將有效控制循環水系統中微生物的滋生。
     2.2 磁化水處理
     磁化水處理是利用電場和磁場來阻礙水中致垢物(鈣和鎂的碳酸鹽和硫酸鹽)在容器壁上析出的一種廣泛應用于水處理系統的技術。
近年來,磁化水技術被應用到污水處理領域。其核心裝置為磁化水處理器,利用不同性能的材料及水流通道設計來使水磁化。磁化器的優點是內部結構簡單、使用方便,后期維護成本低,缺點是磁場強度受到磁性材料和充磁技術的限制,隨時間的延長或水溫的提高會有退磁現象發生。主要采用磁電協同式處理方式在自制的雙通道試驗臺上對電廠循環冷卻水進行了動態阻垢實驗研究。測試結果表明,脈沖方波占空比為70%,脈沖方波頻率為100Hz,水流速度為0.870m/s,選用5kV離子棒電壓時,經過30h的試驗,設備的阻垢率為78.23%,得到了良好的阻垢效果。進行了磁化與化學加藥聯合水處理試驗研究,并對其阻垢效果和經濟效益進行了分析,進一步提出了物理化學聯合高效水處理工藝。研究了在磁場作用下水的結垢性能,證明了外加磁場可明顯減少水的結垢量;結垢量與磁化時間和強度成反比;當磁間距小時,磁化和阻垢的處理效果更好;磁化阻垢不適合用于對偏酸性或偏堿性溶液的處理;另外,高濃度的Ca2+和Mg2+會嚴重影響阻垢效果。
      2.3 電化學處理循環水系統操作過程
     電化學處理循環水系統通過PLC控制系統在線連續處理循環水,周期性自動刮垢和排污。根據循環水水質情況自動控制刮垢、排污的頻率,維持系統中水的化學物質平衡和控制微生物。刮垢、排污流程:PLC控制系統對控制閥閥門給出指令,關閉進出水閥門,系統模塊的排污閥門自動打開,將預先沉淀出來的結垢物質和生物黏泥排出處理單元,并和沖洗水一起排到沉淀池。60s后,排污閥關閉,打開進出水閥,完成一次清洗周期。
      2.4 提高濃縮倍率方法比較
     綜上所述,傳統的阻垢處理法是現有技術條件下最為簡單和可靠的提高濃縮倍率的方法,其需要向水中添加阻垢劑以達到阻垢的目的。但阻垢劑的大量使用將會導致二次污染嚴重和發電成本增加。目前,復合物理阻垢法的研發已成為現代水處理技術的熱門研究方向之一。水穩定劑法是提高嚴重缺水地區廢水濃縮倍率和零排放的必不可少的方法,結合酸和阻垢劑,可減少阻垢劑用量,適用于南方和沿海城市的低硬度和低堿度;弱酸樹脂交換法因對進水水質要求高且再生成本高,限制了其使用范圍,可作為末級水處理設備;電磁阻垢技術雖有無毒無污染、操作簡便的優勢,以及一些實際應用,但在其機理和阻垢效果方面仍然需要進一步的研究,可輔助化學藥劑與其他技術聯合使用。
      3 電廠循環水排污水的脫鹽技術
     要實現電廠循環水系統“零排放”,可將該系統的排污水用于對水質要求低的系統,例如脫硫系統和輸煤系統。對于具有水力除灰系統的火電廠,可將循環水排污作為沖灰系統的補充水,以實現梯級利用。但是,該法缺點是在自然降水較大情況下,容易打亂電廠自身的實際水平衡,造成儲灰場溢流等問題。在確保濃縮倍率為3.0~5.0的前提下,循環污水可用作脫硫系統的補充水。在減少循環水排污量的同時,可達到維持梯級利用水的效果。但這種方法增加了循環水旁路排污深度處理和脫硫廢水處理工程的投資,以及土地及基礎設施的占用,不符合經濟性的要求。除了上述回收方法外,由于循環冷卻排污水還含有大量的水和高含鹽量,使得脫鹽技術在電廠的節能減排和實現零排放中扮演著重要的角色。
      結語
     電化學處理循環水新工藝技術在山焦循環水裝置的使用實踐證明,該技術是以節能環保的方式解決循環水問題,在實現化學法水處理所能達到的防垢、殺菌、滅藻、緩蝕等性能的同時,還具有除垢、溶垢、降低鹽類離子濃度、提高濃縮倍數、節水、節能、無污染等特點,具有很好的技術優勢和應用前景。
 
 
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