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    電廠化學水處理的流程。

    2019-12-04

    設計、技術方案及實施方面做了大量工作。 1系統設計 1.1設計參數 海水含鹽量:34000mg/L;水溫:15~32℃;水量:總制水量1440m3/h,單套出力240m3/h。 (34560m3/d)分為6套, 1.2系統流程 海水→混凝澄清→超濾→一級反滲透→二級反滲透 1.3總平面布置 玉環海水淡化工程的總平面布置充分利用了循環水系統的取排水系統的布置,緊靠防浪大堤一側,自取水、混凝澄清、超濾過濾、反滲透制水、濃水排放,形成了完整流暢的布局。 2主要系統介紹 2.1海水取水系統 華能玉環電廠海水淡化系統充分利用了電廠的循環水系統,以降低造價,同時可以利用發電廠余熱 文章編號:1000-3770(2005)11-0073-03 使循環排放水溫升高9~16℃的有利條件,降低海水淡化工程的能耗。海水取水口位于電廠海域-15.6m等深線附近的海域,排水口設置在-5m等深線附近的海域。 循環水系統工藝流程為:取水口→自流引水隧道→循環水泵→供水管道→凝汽器→排水管道→虹吸井→排水溝→排水工作井→排水管→排水口。 烏魯木齊電廠化學水處理設備海水經過循環冷卻之后,冬季工況有16℃左右的溫升,夏季工況有9℃左右的溫升,因此,玉環電廠的海水淡化系統采用了兩路進水,一路取自循環水泵出口(未經熱交換的海水),一路取自虹吸井,根據原海水的水溫變化采用不同的進水方式,基本保證水溫在20~30℃,調整后維持25℃左右。 2.2海水預處理系統 海水反滲透(SWRO)給水預處理技術包括消毒、凝聚/絮凝、澄清、過濾等傳統水處理工藝及膜法等新的水處理工藝,膜法預處理主要包括微濾 (MF)、超濾(UF)和納濾(NF)等。預處理的目的:除去懸浮固體,降低濁度;控制微生物的生長;抑制與控制微溶鹽的沉積;進水溫度和pH的調整;有機物的去除;金屬氧化物和含硅化合物沉淀控制。 2.2.1混凝澄清沉淀系統 為了降低海水中的含砂量以及海水中有機物、膠體的含量,必須進行混凝沉淀處理。混凝沉淀系統設有四座微渦折板式1000m3/h的混凝澄清沉淀池,為鋼筋混凝土結構,設備內部沒有轉動部件,可有效地減少防腐成本。經混凝沉淀處理后海水濁度小于5NTU,運行參數為:混合時間:3s;絮凝時間:10min;沉淀池上升流速小于2.4mm/s。混凝沉淀處理后水質見表1。電廠化學水處理設備 表1預沉池處理效果 參數 預沉池出水大值 預沉池出水最小值 預沉池出水80時間內的值 濁度(NTU) 20 1 <5 TSS(mg/L) 20 5 <10 COD(mg/L) 20 3 <5 

    2.2.2過濾系統 該廠過濾系統采用了加拿大澤能(ZENON)公司浸入式ZeeWeed1000型超濾膜系統,膜元件主要的技術參數為:膜材料:聚偏乙烯(PVDF);膜通量:50~100L/m2·h;運行壓力:0.007~0.08MPa;大操作溫度:40℃;pH范圍:2~13;化學清洗間隔期:60~90d。 2.3高壓泵 高壓泵是SWRO系統的重要部件,正確選擇高壓泵性能對系統安全性影響很大,它是運轉部件,出現故障的概率高。 對于大型的海水淡化裝置,一般采用的高壓泵是離心泵。常用離心泵的結構形式有水平中開式和多級串式。兩者相比在結構上應是水平中開式占較大的優勢,據稱可以達到6年不開缸維修,缺點是其設備價格昂貴。 2.4能量回收裝置 由于PX系列的能量回收裝置具有回收效率高,噪音低等特點,逐漸受到用戶的青睞。由于設計中它僅有一個轉動部件,沒有機械密封和表面磨損,因而維護工作量很低。 2.5海水淡化系統 海水經過超濾后,經海水提升泵進入保安過濾器,然后進入一級海水淡化系統。一級海水淡化系統共設6組,每組設有壓力容器58個,每個壓力容器內裝有7支膜元件,設計出力240m3/h(5760m3/d)。系統總出力為34560m3/d。 3玉環電廠海水淡化五個技術關鍵點 3.1高效混凝沉淀系列凈水技術 該技術是在哈爾濱建筑大學承擔的國家建設部“八五”攻關課題“高效除濁與安全消毒”的科研成果中“渦旋混凝低脈動沉淀給水處理技術”的基礎上發展而來的。其中涉及了水處理工程中預處理的混合、絮凝反應、沉淀三大主要工藝,特點是上升流速比較快,占地面積比較少;沒有類似機械攪拌澄清池中的轉動設備,也沒有類似于水力加速澄清池中的大量金屬構件,這對于防止海水中突出的腐蝕問題是一個比較好的解決方案。 3.2超濾作為海水淡化預處理系統 為了驗證超濾在工藝系統中設置的安全可靠性,以及尋找最適合的工藝參數,以大限度地優化系統的配置。該廠組織了有六家公司參與的中試。試驗結果表明高效混凝澄清技術、超濾系統用于該海水淡化工程是可行的。 3.2.1超濾出水SDI 試驗結果顯示,產水SDI總體上穩定在2.5左右,從整體趨勢來看,隨著時間的推移,超濾產水SDI有略微上升的趨勢,這可能是由于在試驗過程中超濾膜沒有得到有效的維護,如化學清洗等;進水消毒不徹底;進水混凝澄清效果不理想等,造成了海水中的微粒、膠體、有機物和微生物等和膜發生了物理化學反應,改變了膜的分離能力。試驗顯示客觀上雖然存在這種膜污染導致的分離能力下降,但這種表現為SDI的上升的下降趨勢極為緩慢,并不明顯。 水溫升高,超濾出水的SDI隨之升高;進水pH值升高,超濾出水的SDI也高,反之亦然。鐵離子的影響:水中可溶解性的過渡金屬離子,如Fe2 因氧化而形成沉淀使SDI升高;氧化劑的影響:試驗過程中發現,如果加入次氯酸鈉,超濾出水的SDI升高。 3.2.2超濾出水濁度 樂清灣海水濁度一般在100NTU以上,但是由于潮汐及天氣的影響,濁度變化幅度非常大,實測高達到2456NTU,經過混凝澄清之后,一般在15~20NTU,個別值達到50NTU。從超濾產水來看,產水濁度相對比較穩定,基本上在0.10NTU左右,雖有個別值達到了0.20NTU,但沒有出現大的波動,基本上控制在0.15NTU以下。 3.2.3超濾出水中的鐵 超濾進水鐵的濃度變化范圍在25.5~1451μg/L,去除率在80~90。 3.2.4超濾出水中的硅 超濾進水的膠體硅含量變化范圍在1.081~ 10.74mg/L,出水的膠體硅含量是比較穩定的,一般小于2mg/L,去除率低時只有10,高達到98,大部分去除率在70~90之間。 3.2.5超濾出水中的COD 玉環海水中CODMn不超過10mg/L,經過超濾之后,產水CODMn高不超過5.0mg/L,也就是說超濾對CODMn去除率比較低。相對進水CODMn的波動,產水CODMn比較穩定,但還是呈現比較緩慢的上升趨勢。 3.2.6超濾出水細菌總數 超濾對細菌的去除率達到100。 3.3系統回收率的確定 目前的海水淡化工程,回收率一般在38~50之間。決定回收率高低的因素主要有原海水水質、預處理系統出水水質、膜的性能要求、運行壓力、綜合投資和制水成本等。由于玉環項目采用超濾作為反滲透的預處理,原海水的含鹽量通常在28000~32000mg/L之間,而低水溫高于15℃,因此在反滲透允許的設計條件下,回收率越高,系統的經濟性越好。按照回收率40,45,50,進行了技術經濟比較(表2)。經分析比較,我們確定的回收率為45。 表2不同回收率下的性能 

    40的回收率 

    45的回收率 

    50的回收率 

    一年運行壓力(MPa)三年運行壓力(MPa)一年內脫鹽率()三年內脫鹽率()設計通量(L/m2h)要求預處理的出力(m3/h)與45投資比較()系統運行安全性結垢可能性 

    5.395.6299.4899.3815.43600125高較低 

    5.675.9099.4499.3315.43200100高低 

    6.046.2699.3999.2815.4288080低高 

    電廠化學水處理設備

    3.4新材料的應用 海水淡化系統中另一個重要問題就是設備及管道腐蝕,根據工藝流程中接觸介質種類及壓力的不同,新疆電廠化學水處理設備分別采用了雙相不銹鋼2205、2507以及奧氏體不銹鋼254Mo,低壓系統大量的采用襯里、塑料及玻璃鋼管道。 3.5濃水排放綜合利用 海水淡化系統中濃水排放是全球業內要解決的問題,由于發電廠循環水中一般采用氧化性殺菌劑來抑制循環水系統中藻類、貝類的生長,在海濱電廠大都設有電解海水制氯系統,反滲透濃水相當于在原海水的基礎上濃縮了1.6倍,因此將一部分直接用于電解海水制氯,可以簡化制取次氯酸鈉系統設置,又可提高電解制氯系統的效率。4制水成本分析 海水淡化的運行成本是大家比較關注的問題,也是評價系統方案可行性的重要依據。根據玉環工程投標商的報價情況、性能指標、使用保證壽命,綜合考慮設備折舊、人工、藥品、檢修維護等各方面的因素,以上網電價為基礎,噸水的制水成本在4元左右(表3)。 結論及建議 沿海電廠采用海水淡化方案無論經濟上還是技術上是可行的。沿海電廠采用海水淡化技術可以充分利用電廠的取排水系統,而不必單設,可節省很大的初投資費用,并且電廠循環排放水的溫升可使海水淡化的水溫得到保障,有利于淡化能耗的降低。目前沿海城市淡水資源相對比較緊張,水價也在逐步上升,玉環工程海水淡化制水成本4元/噸左右的水平對于工業用水水價,二者已經基本持平,甚至低于工業用水的價格,因此沿海電廠選用海水淡化,不僅社會意義重大,經濟技術上也是可行的。 采用超濾作為海水淡化的預處理系統雖然是膜法處理的發展方向,但是畢竟成熟的經驗還少,有待于進一步的分析研究。玉環工程自招標前期即開始超濾中試工作,到現在還在繼續進行,目的也是在進一步探索超濾作為海水淡化系統預處理的經驗。 海水淡化雖然不是一門新的技術,但是畢竟我國目前大型的海水淡化工程經驗還少,項目也不多,與國際上一些著名的公司相比,采購成本及技術合作上我們還處于劣勢,這對我們的技術進步和海水淡化產業的發展是不利的。 該工程于2003年2月動工,2003年12月建成并試運行,2004年3月通過環保驗收。整套設施自運行以來至今一直高效穩定。其處理效果見表2。表2數據表明,廢水經處理后,出水各項指標均達到要求。從表2可知,廢水經“水解酸化 混凝氣浮 接觸氧化法”處理后,其COD、懸浮物、石油類和磷酸鹽總去除率分別為92.1、96.4、88.36和93.3。 表2廢水處理效果表 項目 

    COD(mg/L) 

    SS(mg/L) 

    石油類(mg/L) 

    磷酸鹽(mg/L) 


    調節兼水解酸化池氣浮池出口好氧池出口過濾器出口 

    258.50185.6842.1320.18 

    117.6041.626.104.20 

    15.906.374.301.85 

    15.1010.712.81.0 


    4經濟分析 該工程總投資143.78萬元,電廠化學水處理設備其中設備費為88.2萬元,土建47.83萬元,其它費用7.75萬元。該工程每m3產水總運行費用1.13元,其中電費0.23元,藥劑費用0.70元,人工費0.2元。 5工程實例經驗 (1)生產廢水中的石油類污染物都是來自金屬件表面保護性油膜,容易發生乳化反應,并被混凝成 “礬花”,含有一定的油質,有粘性,易結成團,浮于水面。根據這種特性,采用混凝氣浮法具有較好的泥水分離效果。可見,氣浮工藝對該廢水不僅可高效去除石油類污染物,而且還可對廢水進行預充氧,從而提高了廢水的可生化性,更有利于后續的生化處理。 (2)生產過程中要對金屬件用工業洗滌劑反復清洗,故所排廢水富含工業洗滌劑成分,經曝氣攪拌,會產生大量泡沫,在好氧池之前使用消泡劑,改變洗滌劑的表面活性,否則好氧池由于鼓氣產生大量泡沫,無法正常運行。 (3)生產過程中所用到的工業洗滌劑及少量染色劑,都是一些難以生物降解的高分子化合物,因此在設計時先用水解酸化工序使一些復雜的大分子物質、不溶性有機物水解成小分子物質、溶解性有機物,然后再用接觸氧化法對小分子物質和溶解性有機物進行氧化分解,才能取得較好的生化處理效果。 (4)水解酸化池中采用機械攪拌器進行攪拌,以增強廢水與污泥之間的接觸,消除池內的梯度,避免產生分層,提高效率。 (5)好氧處理段采用接觸氧化法。池內填料比表面積大,池內曝氣裝置設在填料之下,供氧充足,池內生物活性高,生物膜更新速度快,可以承受的濃度負荷是其它生物法的幾倍,因此可以減少占地,節省能耗。 (6)混凝沉淀池出水經過過濾器,保證懸浮物的水質指標達到排放要求20mg/L以下。 6結論 采用混凝氣浮-二級生化-過濾法處理金屬件表面處理廠生產廢水,該方法具有處理效率高、操作簡便、耐沖擊、日常維護方便等優點,出水水質穩定。 本工藝COD、懸浮物、石油類和磷酸鹽總去除率分別為92.1、96.4、88.36和93.3。


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