活性炭过滤器在电厂水处理中的应用研究

       在天然水中含有各种有机物,通过水的混凝沉降与过滤处理可以除去一部分,但大部分有机物会进入后续设备,如果后续设备是离子交换树脂,它会造成树脂的有机物污染;如果后续处理是精过滤- 膜分离,它会造成精密过滤器提前失效,如果有机物进入热力系统,它会分解成低分子的有机酸,影响锅炉水和蒸汽的品质。有时为了减少有机物的含量,在预处理中加氯处理,并维持一定量的余氯。为了防止余氯对后续处理的离子交换树脂和分离膜造成危害,必须考虑除去余氯,在水处理中既要考虑除去有机物又要考虑除去余氯,用活性炭进行吸附是一种行之有效的方法。活性炭吸附有机物和余氯的原理主要是利用活性炭表面机构进行的物理和化学吸附,从而达到去除的目的。
1 　必要性
　　某火电厂化学补充水取自水库,通过一条工业河连接到该厂。三十多年来,原水水质品质很少变化,整个化学除盐系统运行相对稳定。从1998 年8 月开始,该厂工业冷却水系统由直流式冷却改为敞开循环式冷却后,化学补充水取水口与工业冷却水取水口均为同一口井,化学补充水经常受到工业循环水倒流的影响,浓缩倍率较高的循环水严重影响了化学除盐系统的安全运行;近两年来从水库到该厂的工业河沿途建了不少工厂,工业河经常受到它们排放废水的污染,这些含盐量及有机物含量较高的水也严重影响化学除盐系统的安全运行。虽然从2000 年5 月起已经完全消除了工业循环水的影响,但工业河水受到沿途工厂排放废水的污染程度并没有减少,相反有增加的趋势,表1 为近两年化学补充水中有机物含量变化情况:
 
　　从表1 可以发现当工业河受到沿途工厂排放废水影响时,从过滤器出来的有机物含量最大的时候是原来的6～7 倍,平均也达到原来的4～5 倍。如果化学补充水水质品质长期得不到改善,生水中大量有机物在化学预处理过程(即斜管池、无阀滤池、机械过滤器) 又无法被除掉,那么大部分有机物就会直接进入除盐系统,有机物一旦进入除盐系统,其溶解态带负电的酸根与强碱性阴树脂之间发生离子交换,以及大分子有机物卡在树脂凝胶结构的许多缠结部分,这时首先表现为树脂工作交换容量迅速降低,酸碱耗增加(如在1998 年11 月份该厂阴阳床周期制水量由正常时的10 000 m3 左右下降到2 300 m3 左右,可见树脂工作交换容量下降很大,出力仅为原来的四分之一左右,同时由于反复再生,年需增加酸碱费约30 万元左右) 。同时伴随除盐系统运行时部分带负荷的有机物被缓慢释放,被除盐水带入给水中;而中性有机物和胶态有机物会直接通过离子交换树脂并随除盐进入给水中。一旦有机物通过给水进入锅炉后会在炉水高温沸腾下发生热分解,产生有机酸,还有少量盐酸和硫酸。这些酸使炉水pH 值下降(如1998 年11 月19 日,该厂3 号炉炉水pH 值下降到7191) ,造成炉管管壁发生局部酸性腐蚀,从而破坏炉管表面磁性氧化铁保护膜,引起炉管爆管事故(如一年多后即2000 年1 月份该厂3 号炉连续三次爆管,这三次爆管已被鉴别为析氢腐蚀。其中炉水呈酸性是析氢腐蚀的一个重要原因) 。同时蒸汽携带微量的挥发性酸进入汽轮机内部,引起内部腐蚀(如2000 年6 月3 号机大修就发现汽轮机隔板、叶片及汽室缸等地方有不同程度腐蚀) 。可见,由于有机物的存在造成了后续设备的严重危害,对有机物的去除显得特别重要。
2 　改造方案
　　通过上述分析,一方面是清水中有机物不断增加;另一方面是有机物又不能在化学预处理设备被除掉,那么清水中有机物就会随给水进入锅炉,有机物在炉内高温条件下后引起一系列反应,严重危害锅炉的安全运行。所以必须在除盐系统前增加一套活性炭过滤器,彻底清除清水中有机物。该厂现有三台机械过滤器,每台额定出力为150 t/ h ,实际上锅炉正常补水约为100 t/ h 左右,如果将一台机械过滤器改造为活性炭过滤器,剩余两台两机械过滤器额定出力为300 t/ h ,仍可满足该厂化学预处理的需要。现该厂过滤器系统图如图1 所示。
 
　　改造方案为将为3 号机械过滤器改造为活性炭过滤器,再增加两个阀门,改造后系统图如图2 所示。改造前后系统变化很小,操作也很方便。
3 　运行方案
　　当发现清水中有机物增大时,将活性炭过滤器投入使用,具体操作如下: 开3G5 阀门,关3G4 阀门。如果清水有机物中减少到正常状态时,将活性炭过滤器退出运行,具体操作如下:开3G4 阀门,关3G5 阀门。实际运行效果为表2 所示:
 
4 　结束语
1) 由于该厂化学用水水质经常受到污染,所以必须采取有效措施予以解决。
2) 将现有一台机械过滤器改造为活性炭过滤器是可行的。
3) 整个改造过程系统变化少,易操作,投资不大,还可以节约大量酸碱费。