污水处理技术工艺

电厂水处理工艺流程及优化设计解析

1、概述

人们通过长期实践经验得出,发电厂热力设备的安全状况,发电厂是否能够经济运行受到热力系统中水品质的影响。天然水由于没有经过处理,含有很多杂质,含有杂质的水进入热力系统中的水汽循环系统,会对热力设备造成损害。要想确保热力系统中能够有良好的水质,就必须要对水进行净化处理,并且要对汽水质量进行严格监督。

2、电厂水处理系统工艺流程

2.1 预处理

电厂锅炉水处理工艺的第一个流程就是给水预处理,这一流程主要包括混凝、沉淀澄清以及过滤,经过这几项工作将水中的悬浮物及胶体物质去除,确保水中悬浮物的含量低于5mg/L,最终得到澄清水。水经过预处理之后,还需要按照不同的用途进行深度处理。如在火力发电厂作为锅炉用水,还必须用反渗透及离子交换的方法去除水中溶解性的盐类;用加热、抽真空和鼓风的方法去除水中溶解性气体。

2.2 补给水处理

发电厂补给水处理方式多采用反渗透和离子交换。超滤在补给水处理系统中可用作反渗透进水的前处理,它可有效地去除水中胶体等颗粒状物,使反渗透进水水质合格,减少反渗透膜的污染,延长反渗透膜的使用寿命。

2.3 凝结水处理

火力发电厂锅炉的给水由汽轮机凝结水和锅炉补给水组成,凝结水是锅炉给水的主要组成部分,它的量占锅炉给水总量的90%以上。凝结水中含有悬浮物和金属腐蚀物,在混床除盐前,可以用过滤的方法予以去除,以此来确保混床设备的有效运行。现阶段电厂中使用的过滤设备主要有覆盖过滤器和电磁过滤器两种。

2.4 循环水处理

电厂循环水处理工艺有很多种,比如加水稳计、加酸、石灰软化、弱酸离子软化以及膜处理技术等。在国家节水政策的要求下,火力发电厂尤其是采用干除灰工艺的火电厂,要在循环水处理这一环节进行节水,以提高循环水的浓缩倍率作为前提,使补充水量以及排污水量减少,进而能够减少新鲜水的使用量。

2.5 废水处理

由于废水的性质和成分比较复杂,往往只经过某一单元设备达不到处理要求,因此需要将几种单元设备组合成一个有机的整体,并合理地设计主次关系和前后次序,确保合理、有效地对废水进行处理,对单元设备进行有机组合形成的整体,我们称之为废水处理工艺流程。

3、水处理工艺技术——以全膜水处理工艺为例

3.1 全膜水处理工艺评价

全膜水处理工艺代替了传统的使用沙子过滤以及离子交换工艺,这种水处理工艺采用的是半透膜方式对水进行处理。全膜水处理工艺的处理方式采用的是膜处理工艺,处理过程中使用的是反渗透和超滤系统。现阶段全膜水处理工艺越来越成熟,配套产品价格也不断下降,这种水处理工艺越来越受到火力发电厂的欢迎。

3.2 全膜水处理工艺方法

全膜水处理工艺采用的是膜液体分离法,分离的方法主要有四种,分别为微滤、超滤、纳滤以及反渗透,对精度的要求不同,使用的分离方法也就不同。全膜水处理工艺中的电除盐工艺,采用的就是电渗析技术,使离子交换树脂的再生得以实现。鉴于电除盐的工艺方法,因此其经常被划分到膜分离方法之中。现阶段,发电厂使用的全膜处理工艺方法主要有反渗析、超滤以及电除盐。

3.2.1 反渗透(RO)技术

我们通常将能够对透过的物质有所选择的薄膜称为半透膜。举例来说,容器的两边分别放置体积相同的稀溶液和浓溶液,用半透膜将两种溶液进行隔离,稀溶液很自然地就会向浓溶液一侧流动,这时候浓溶液的高度就会高于稀溶液,这样在浓溶液和稀溶液之间就会形成压力差,在这个压力差的作用下,才能够使稀溶液和浓溶液达到平衡状态,我们把这种压力差称为渗透压。如果说在浓溶液的一侧施加一个外力使之大于渗透压的压力,那么就会使浓溶液中的溶剂流向稀溶液,这时候溶液的流动方向就会和原来的方向相反,我们将这种渗透称为反渗透。

3.2.2 超滤

超滤膜(UF)技术是以压力为推动力的筛分过程,其孔径大约在0.001~0.19μm范围内(切割分子量MWCO约为1000~500000dalton)。对于水中悬浮固体、胶体、大分子物质、细菌有较高的去除率,对BOD和COD有部分的去除率。来水经膜的过滤可将浊度降至0.2NTU及以下、SDI不大于1.0,供RO装置进行深度除盐处理。

3.2.3 电除盐

电除盐(EDI)技术是传统离子交换技术发展的创新运用。在电除盐过程中,巧妙地集中了电渗析与离子交换两种方法的优点,并克服了电渗析过程的极化现象和离子交换的化学再生缺点,提高了出水水质。关键运行区别在于电除盐技术中,离子交换树脂的再生是借助于离子交换膜和施加的电流以电化学的方法来持续不断地进行再生。再生过程无需加入化学试剂,再生所需的氢和氢氧根离子是通过水离解反应提供的。

4、全膜法水处理工艺设计优化

4.1 超滤系统

在超滤系统运行过程中经常会出现断丝以及膜污染的现象,在这种情况下,全膜水处理工艺的产水量以及水质就会受到影响,这就需要对超滤系统进行优化,具体要从如下三个方面进行努力:第一,通过增设变频器以及水泵,使断丝以及冲击出现的情况减少;第二,为了防止膜污染,超滤系统的元件应该选择一些高性能的,以确保超滤系统运行过程中能够周期交替进水;第三,要对超滤系统加强反洗,确保膜元件表面的清洁度。

4.2 反渗透系统

反渗透系统使用的是反渗透膜,这种薄膜对离子状态以及小分子物质的节流方面发挥着重要作用,反渗透膜是全膜水处理的核心部分,但是这种缺点是很容易受到污染,因此需要对反渗透膜进行改进,具体改进方法有如下三点:第一,鉴于一级水质比较恶劣,反渗透膜要采用抗污染复合膜,这种抗污染复合膜的表面更加光滑,亲水性也有了很大提高,水道得到改善,相关污染也有所降低;第二,对于二级水质较差的水要采用超低压渗透膜进行分离;第三,在反渗透系统中可以设置相应高压泵变频器,以便降低高压泵对反渗透膜的冲击。

4.3 EDI系统

EDI系统对水质的要求相对较高,要想确保其具有良好的运行状态,需要对其进行优化,具体的优化方法可以从如下三个方面进行:第一,由于二氧化碳会影响水质,因此需要在二级装置中加入碱,使水中的二氧化碳含量减少,使水质得到提高;第二,要将不同的模块进行对比,尽可能采用单块模块,使系统得到简化,进而降低系统造价;第三,将浓水中的添加盐设备去除,利用膜的良好导电性,简化反渗透系统,使反渗透系统的控制更加简单。

4.4 系统设计的整体优化

对系统的整体优化策略要按照如下五个方面进行:第一,要一对一设置清洗过滤器和超滤,使控制步骤简单化;第二,要将清洗过滤器以及超滤的反洗水进行回收,进入水池,然后对其进行再利用;第三,为了防止二次污染,要在去除盐设备的顶端设置浮顶,以便隔绝空气;第四,改进进水的方式,将单元制改成母管制,使反渗水的进水仪表以及相关进水加药设备的设置得到简化;第五,设置去除盐泵的变频设备,可以相应节省泵运行时的各种成本支出。

5、结语

总而言之,要想确保电厂的发电水质以及产水量就必须要对自然水进行处理,目的在于防止电厂热力设备结垢,确保电厂热力设备能够正常运行,同时也能够减少由于水质不达标而引发爆管或者是停机事故。本文对电厂的水处理工艺进行了分析,并且以最先进的水处理工艺——全膜水处理工艺为例对水处理工艺进行了详细分析,最后提出了全膜水处理系统的优化设计策略,试图为之提供行之有效的可行性建议。

电厂水处理工艺流程及优化设计解析

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