化學(xué)結(jié)晶造粒流化床和石灰軟化法在電廠循環(huán)水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用前景簡析

馮運(yùn)超，李愷弘，胡瑞柱

（1.中國能源建設(shè)集團(tuán)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，北京 100120；2.西安建筑科技大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院，陜西 西安 710055）

目前我國熱電廠循環(huán)水冷卻系統(tǒng)多為敞開式冷卻系統(tǒng)，在敞開式冷卻系統(tǒng)中，一部分水在冷卻過程中會蒸發(fā)損失，水中的硬度當(dāng)含量超過一定范圍后會產(chǎn)生發(fā)電機(jī)組結(jié)垢的情況，造成安全隱患。針對上述存在的問題，目前熱電廠循環(huán)水處理系統(tǒng)中較為常用的處理工藝方法為絮凝沉淀+固液分離，該工藝需要向水中投加大量的藥劑，這使得其污染物去除效率低，同時(shí)會在處理過程中產(chǎn)生大量的污泥，致使操作過程繁瑣，處理系統(tǒng)占地面積變大。

化學(xué)結(jié)晶造粒法以誘導(dǎo)結(jié)晶機(jī)理作為主要原理，通過向原水投加軟化藥劑和誘導(dǎo)晶種，同時(shí)通過特殊設(shè)計(jì)的流化床反應(yīng)器，使水中的Ca2+和Mg2+離子形成結(jié)晶物并附著在誘導(dǎo)晶種表面形成結(jié)晶顆粒物得到去除。

本文選取了5項(xiàng)水質(zhì)條件較為典型的工程案例，通過多方面對比，對2種工藝的運(yùn)行效果進(jìn)行分析研究，為同類型水質(zhì)處理工藝選擇提供一定的依據(jù)。

1 工藝原理

1.1 藥劑沉淀法

化學(xué)藥劑沉淀法是以水中溶解平衡為機(jī)理，通過向水中投加一定量的堿性軟化藥劑（Ca(OH)2、CaO等）使水中的目標(biāo)離子產(chǎn)生均相成核現(xiàn)象形成沉淀物進(jìn)而從水中分離。

1.2 化學(xué)結(jié)晶造粒法

化學(xué)結(jié)晶造粒法以誘導(dǎo)結(jié)晶機(jī)理為基本原理，通過向原水中投加一定級配晶種和堿性藥劑(NaOH、Na2CO3)，使原水中的硬度離子（Ca2+、Mg2+）發(fā)生非均相成核反應(yīng)形成結(jié)晶物并附著在晶種表面從水中去除。

2 水質(zhì)概況

為保證工藝對比結(jié)果具有代表性，本文中選取5組典型原水水質(zhì)進(jìn)行對比，原水水質(zhì)如表1所示。

表1 原水部分水質(zhì)指標(biāo)

3 結(jié)果與討論

3.1 硬度去除效果對比分析

由圖1可知，結(jié)晶法對于總硬度和Ca2+的去除效果均好于藥劑法，Ca2+的去除率最高可達(dá)到95%，總硬度去除率最高可達(dá)到68%。此外結(jié)晶法堿性藥劑投加量在霧中水質(zhì)狀況下均小于藥劑法，且與理論投加量相比，結(jié)晶法實(shí)際藥劑投加量為理論值的0.5~1倍之間，化學(xué)結(jié)晶法具有硬度去除率高、堿性藥劑利用率高等優(yōu)點(diǎn)。

圖1 硬度去除效果對比

3.2 中間污廢產(chǎn)量對比分析

在本部分對比中，以第2組濰坊電廠為例對兩種工藝的中間污廢物產(chǎn)量進(jìn)行計(jì)算對比。

藥劑法在處理過程中將產(chǎn)生大量的污泥，這些污泥主要由2部分組成：

（1）來自原水的懸浮固體、色度和處理工藝中投加的混凝劑等。

（2）堿性藥劑與Ca2+、Mg2+反應(yīng)生成的CaCO3以及Mg(OH)2等不溶物質(zhì)。

水處理站處理能力為3200m3/h，根據(jù)石灰—混凝處理泥渣量試驗(yàn)計(jì)算可得該廠每小時(shí)產(chǎn)生的污泥量為44.8 t。

化學(xué)結(jié)晶法對原水進(jìn)行軟化處理時(shí)，水中的Ca2+與

在堿性條件下進(jìn)行結(jié)晶反應(yīng)，生成粒徑在0.9～1.2mm之間，顆粒物具有良好的脫水性的顆粒物，該顆粒物表面CaCO3質(zhì)量比超過99%，因此該結(jié)晶顆粒物可作為電廠脫硫原料進(jìn)行100%回收利用，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)零排放。

3.3 經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益對比分析

在本節(jié)內(nèi)容中，藥劑法采用濰坊電廠作為典型案例，化學(xué)結(jié)晶法選用濟(jì)寧金盛電廠為典型案例，對兩座電廠日常運(yùn)行成本進(jìn)行計(jì)算分析。

其中濰坊電廠的運(yùn)行電機(jī)總功率為966kW，深度處理廠的處理規(guī)模為3200m3/h，則每方水的電耗為：966kW÷3200 m3/h=0.32kWh/m3，對電廠成本核算成本如下。

藥劑法噸水水處理成本費(fèi)為0.74元，其中藥劑費(fèi)為0.273元，占總成本約37%。化學(xué)結(jié)晶法的噸水處理成本為0.73元，其中藥劑費(fèi)為0.618元，占總成本費(fèi)用的84%。藥劑法噸水處理電耗0.192元?；瘜W(xué)結(jié)晶法中原水從圓柱形反應(yīng)器的底部進(jìn)入，形成升流式流化床反應(yīng)器。反應(yīng)器中的結(jié)晶顆粒物采用重力自排，因此該處理系統(tǒng)主要的電耗來自原水進(jìn)水泵。

4 結(jié)語

（1）對于熱電廠循環(huán)水進(jìn)行軟化處理，化學(xué)結(jié)晶法具有硬度去除率高、藥劑利用效率高等優(yōu)勢。在進(jìn)行軟化處理過程中，化學(xué)結(jié)晶法產(chǎn)生的結(jié)晶顆粒物表面光滑易脫水，同時(shí)具有純度很高的CaCO3，回收后可作為碳酸鹽原料進(jìn)行利用，因此整個(gè)處理系統(tǒng)可以達(dá)到零排放。

（2）通過對化學(xué)結(jié)晶法和藥劑法處理工藝進(jìn)行經(jīng)濟(jì)及環(huán)保效益對比可以看到，化學(xué)結(jié)晶法在藥劑利用率、電耗以及中間產(chǎn)物處理等方面具有明顯的優(yōu)勢，同時(shí)該方法處理工藝占地面積小、系統(tǒng)集成度高、操作便捷以及具有良好的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。因此化學(xué)結(jié)晶法在熱電廠循環(huán)水處理領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。