絮凝及電滲析技術(shù)在汽輪機(jī)循環(huán)水排污水處理中的應(yīng)用

張麗娜

摘 要：本文介紹了電絮凝及電滲析技術(shù)原理、工藝流程和設(shè)備結(jié)構(gòu)。并通過對石家莊煉化分公司循環(huán)水排污水回用裝置進(jìn)出水質(zhì)的總硬度、鈣硬及電導(dǎo)率等指標(biāo)進(jìn)行比較，分析了電絮凝及電滲析技術(shù)在循環(huán)水排污水回用中的效果，并進(jìn)行了全面總結(jié)，得出了電絮凝技術(shù)及電滲析技術(shù)是可以應(yīng)用到循環(huán)水排污水處理中的結(jié)論。同時根據(jù)循環(huán)水排污水回用裝置近一段時間的運(yùn)行情況和運(yùn)行中總結(jié)的經(jīng)驗教訓(xùn)，對裝置目前存在的影響裝置安全平穩(wěn)運(yùn)行的問題進(jìn)行了深入的探討，并提出了切實可行的，可以讓同類裝置借鑒的解決措施。

關(guān)鍵詞：電絮凝；電滲析；循環(huán)水；排污水；回用

中圖分類號： F540.33 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）24-249-2

0 引言

電絮凝及電滲析技術(shù)在石油、化工、鋼鐵、造紙等領(lǐng)域的污水處理中有著廣泛的應(yīng)用，但在汽輪機(jī)機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)中相對應(yīng)用較少。汽輪機(jī)組循環(huán)水每天定期排污，排污水直接排到雨水溝中，既不符合污水直排的要求，又造成大量水資源浪費(fèi)。因此有必要引入電絮凝、電滲析技術(shù)處理這部分排污水，回用至循環(huán)水系統(tǒng)中。

1 概述

石家莊煉化分公司汽機(jī)裝置共有兩臺抽凝機(jī)組，2#機(jī)組（C12-35/10）額定負(fù)荷為12MW，3#機(jī)組（C25-3.43/0.981-6）額定負(fù)荷為25MW，兩臺機(jī)組共用一套循環(huán)水系統(tǒng)，循環(huán)水設(shè)計處理量為1萬噸。

2、3#汽輪機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)需要定期排污，以保證循環(huán)水的濃縮倍率控制在合格范圍內(nèi)。為回用這部分排污水，該廠投資建設(shè)循環(huán)水排污水深度處理回用裝置，此裝置設(shè)計工藝分為兩部分，一部分為一體化預(yù)處理單元，一部分采用電滲析技術(shù)對預(yù)處理后的排污水脫鹽。出水作為循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)給水回用至系統(tǒng)中。

2 工藝流程簡介

循環(huán)水排污水首先進(jìn)入電絮凝預(yù)處理單元，預(yù)處理單元采用專利技術(shù) “三法凈水”一體化設(shè)備。分為電絮凝反應(yīng)池、沉淀池和雙介質(zhì)過濾池三個部分。

經(jīng)反應(yīng)池處理后的水依次進(jìn)入沉淀池沉淀及過濾池過濾后，進(jìn)入濾后水池，增壓進(jìn)入精密過濾器，出水進(jìn)兩級電滲析脫鹽，其中一級脫鹽設(shè)備的淡水回用至循環(huán)水系統(tǒng)，濃水進(jìn)入二級脫鹽設(shè)備，二級脫鹽設(shè)備產(chǎn)生的淡水與一級脫鹽淡水一起回用到循環(huán)水系統(tǒng)，其濃水排入污水池。

3 電絮凝原理

電絮凝是在電場作用下產(chǎn)生的高活性吸附基團(tuán)如

Fe（OH）3，吸附水中的懸浮物、有機(jī)物和重金屬離子等雜質(zhì)，形成較大的絮凝體從水中析出，沉降過濾后達(dá)到降低水的硬度、堿度的目的。其處理過程包含三種作用。

3.1 氣浮作用 通過對極板加電使水分子離解產(chǎn)生H+和OH-并發(fā)生定向遷移，在陰陽兩極分別生成H2和O2。它們可以作為非常良好的載體攜帶水中的雜質(zhì)共同上浮至反應(yīng)池表面。同時，反應(yīng)新生成的活性[O]及羥基自由基[OH.]可以氧化水中部分溶解性有機(jī)物。

3.2 電解絮凝作用 通過加堿調(diào)節(jié)原水pH值，同時對反應(yīng)池中的電極板加電，采用金屬鐵作為電極，電解消耗析出Fe2+進(jìn)入水中，與水中溶解的OH-結(jié)合生成Fe（OH）2以及其他單核羥基配合物、多核羥基配合物和聚合物等，形成的配合物作為一種高活性的吸附基團(tuán)，再利用吸附架橋作用和網(wǎng)捕卷掃作用吸附水中的膠體顆粒、懸浮物、高分子有機(jī)物等雜質(zhì)共同沉降。

3.3 沉降過濾作用 采用高負(fù)荷斜管沉淀池，反應(yīng)池產(chǎn)生的大量絮凝體在沉淀池沉淀下來，剩余的微量絮體進(jìn)入高效過濾池中，高效濾池中以石英砂和無煙煤為濾料，過濾去除水中的雜質(zhì)顆粒。

4 電滲析原理

電滲析是在直流電場作用下利用離子交換膜的透過選擇性，把電解質(zhì)從水中分離出來的過程。其本體由電極和陰陽離子膜組成。在電場作用下利用半透膜對離子的選擇性吸附從而達(dá)到脫鹽效果。電滲析陽膜允許陽離子通過而吸附陰離子，陰膜允許陰離子通過而吸附陽離子，陰陽離子在電場作用下定向遷移，在兩個膜的中間隔室中，鹽的濃度降低，而靠近電極的兩個隔室則分別為陰、陽離子的濃縮室，最后在中間的淡化室內(nèi)達(dá)到脫鹽的目的。

5 運(yùn)行效果

循環(huán)水排污水回用裝置一年共處理排污水24萬噸，回用18萬噸。處理后的水質(zhì)總硬、鈣硬及電導(dǎo)率等指標(biāo)明顯下降，可以作為循環(huán)水的補(bǔ)充水回用至系統(tǒng)中。

5.1 穩(wěn)定運(yùn)行參數(shù) ①處理水量：30m3/h；②電極電流：30A；③電極電壓：5V；④反應(yīng)池pH值：11.2；⑤出水pH值：7-8；⑥一級電滲析電流：50A；⑦一級電滲析電壓：60V；⑧二級電滲析電流：50A；⑨二級電滲析電壓：50V。

5.2 水質(zhì)比較 選取裝置運(yùn)行的十四天電絮凝進(jìn)出水水質(zhì)數(shù)據(jù)，如下表1。

根據(jù)進(jìn)出水質(zhì)數(shù)據(jù)比較，電絮凝處理后的回用水總硬與鈣硬都有明顯降低，而且符合設(shè)計的出水總硬低于450mg/L的要求。電導(dǎo)率的大部分?jǐn)?shù)據(jù)也都在1000μS/cm以下，符合設(shè)計要求，只有一天的電導(dǎo)率為1310μS/cm，分析認(rèn)為采樣時正是電滲析極板倒極過后，殘余的濃水流入淡水管使出水電導(dǎo)率短時偏高。

5.3 節(jié)水分析 循環(huán)水排污水回用裝置投用前，為保證循環(huán)水的濃縮倍率在3.5～4.5之間，每天需要大量排污，每小時排污量約在100t/h。按平均一天排污5小時計算，每天約排掉循環(huán)水500t，從而需補(bǔ)充新鮮水至少500t?；赜煤?，進(jìn)入回用裝置的水量為30t/h，則每天處理量為720t，按裝置回用水率75%計算，約有540t的水作為補(bǔ)充水回用至循環(huán)水系統(tǒng)中，約180t濃水排掉。

分析投用前后的水量比較，可以得出投用回用裝置后，每天可節(jié)約新鮮水500t，全年大約節(jié)水18萬噸。

6 循環(huán)水排污水回用處理中存在問題及對策實施

6.1 電絮凝沉淀池上浮絮體多 電絮凝設(shè)備經(jīng)過一段時間的運(yùn)行，沉淀池斜板上結(jié)垢嚴(yán)重，且沉淀池表面上浮較多小絮體和浮渣。形成的絮體無法通過斜板路徑很好沉降，小的絮體和浮渣就沉積斜板表面或漂浮于水面上，有些浮渣隨水流進(jìn)入電絮凝過濾池，長期在這種狀況下，造成了過濾池濾料板結(jié)，出水不暢，形成溢流。

針對這種問題，制定解決問題的方案。

①定期高壓水清洗斜板，保證水流道暢通；②在保證循環(huán)水補(bǔ)水量足夠的情況下，減少電絮凝的進(jìn)水流量至30t/h；③將加酸位置改至電絮凝過濾池上，使絮體及浮渣溶解，避免濾料板結(jié)。

6.2 腐蝕問題嚴(yán)重 將加酸位置改至電絮凝過濾池上，30%的鹽酸隨水流進(jìn)入布水槽流下，當(dāng)上游沉淀池排污后，進(jìn)入布水槽的水量減少，鹽酸濃度增高，在對布水槽后端的過濾池反沖洗出水閥的密封面腐蝕后，含濃度較高鹽酸的水流進(jìn)入反沖洗管，對碳鋼管線造成嚴(yán)重腐蝕。

針對這種負(fù)面影響，采取措施治理。

①在布水槽底部開四個φ10mm的圓孔，減少含鹽酸水在布水槽的聚集；②將硬密封蝶閥更換為D671F46-16型號的全襯四氟蝶閥，杜絕閥門內(nèi)漏，切斷水流；③將材質(zhì)為20#的反沖洗管更換為內(nèi)襯四氟的鋼襯管，根除腐蝕現(xiàn)象。

6.3 電滲析極板開裂 在電滲析運(yùn)行期間共出現(xiàn)四次大的極板開裂情況，開裂部位均在塑料焊縫處。設(shè)備本體多采用塑料熱熔焊，焊縫處耐壓較低，使用說明手冊中也

未對電滲析最高運(yùn)行壓力有明確說明。根據(jù)開裂前的相

關(guān)運(yùn)行參數(shù)和設(shè)備狀況，分析認(rèn)為保證電滲析系統(tǒng)運(yùn)行壓力很重要。通過長時間的觀察和摸索，電滲析本體的進(jìn)水壓力不應(yīng)大于0.15MPa，可通過以下三種措施防止系統(tǒng)超壓。

①將電滲析的增壓泵變頻器的加速時間延長，減少泵啟動期間對極板有過大的沖擊；②電滲析人口壓力達(dá)到0.15MPa即進(jìn)行酸洗；③加強(qiáng)對倒極閥的巡檢，防止閥門拒動造成系統(tǒng)超壓。

7 結(jié)論

電絮凝及電滲析技術(shù)在化工污水處理領(lǐng)域已經(jīng)比較普遍，但在汽輪機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)中應(yīng)用較少，鑒于其有好的污水處理功效和明顯的節(jié)水效果，針對那些循環(huán)水排污水仍采取直接外排的企業(yè)，是值得推廣的。