生化處理技術(shù)提高火電廠循環(huán)水濃縮倍率應(yīng)用研究

賈勇

（大唐雞西第二熱電有限公司，黑龍江 雞西 158150）

某熱電有限公司的兩臺30 萬千瓦燃煤供熱濕冷機(jī)組，工業(yè)循環(huán)水為重要用水系統(tǒng)，原設(shè)計(jì)工業(yè)循環(huán)水采用傳統(tǒng)化學(xué)法處理，循環(huán)水濃縮倍率只能控制在3.0 ～4.0 運(yùn)行，每年需要外排約92 萬噸廢水，還經(jīng)常導(dǎo)致凝汽器換熱管內(nèi)結(jié)硬垢,嚴(yán)重影響機(jī)組換熱效率，為解決以上問題，決定采用循環(huán)水生化處理技術(shù)解決上述問題，并進(jìn)行應(yīng)用型研究，最終實(shí)現(xiàn)了工業(yè)循環(huán)水超高濃縮倍率15 ～18 倍安全穩(wěn)定運(yùn)行，并達(dá)到了廢水零排、煤耗降低、節(jié)水及污染物減排的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)目標(biāo)。

1 工業(yè)循環(huán)水生化處理技術(shù)介紹

1.1 工業(yè)循環(huán)水生化法處理概念

主要是利用經(jīng)過篩選、培養(yǎng)、馴化的有益微生物菌群和相適應(yīng)的營養(yǎng)調(diào)節(jié)劑對敞開式循環(huán)冷卻水進(jìn)行微生物化學(xué)處理，讓微生物的生命代謝活動來保障循環(huán)水在超高濃縮倍率下處于穩(wěn)定狀態(tài)，并采用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)獲取現(xiàn)場裝置監(jiān)測數(shù)據(jù)精準(zhǔn)調(diào)控，從而實(shí)現(xiàn)換熱設(shè)備及系統(tǒng)的阻垢、緩蝕、防止藻類滋生黏泥等循環(huán)水處理目標(biāo)。

1.2 工業(yè)循環(huán)水生化法處理主要技術(shù)工藝

主要是依據(jù)敞開式循環(huán)冷卻水及其補(bǔ)充水的水質(zhì)進(jìn)行動態(tài)模擬試驗(yàn)分析，初步篩選合適的循環(huán)水生化處理方案，確認(rèn)相對應(yīng)的復(fù)合微生物制劑和微生物營養(yǎng)劑及投加頻次與方式。微生物制劑是采用經(jīng)發(fā)酵工藝制成的復(fù)合微生物菌群，微生物營養(yǎng)調(diào)節(jié)劑主要是由主要是由多種糖類、蛋白質(zhì)、維生素和多種微量元素等復(fù)合生物營養(yǎng)物質(zhì)，讓循環(huán)冷卻水自行構(gòu)建一個(gè)微生物動態(tài)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)，并代謝出具有一定量天然阻垢和緩蝕的生物化學(xué)物質(zhì)，并以此穩(wěn)定和控制循環(huán)冷卻水的水質(zhì), 投加頻次與方式就是具體依據(jù)生化處理的水質(zhì)變化、天氣變化、熱負(fù)荷變化等各種變化因素，調(diào)整生物制劑和相應(yīng)營養(yǎng)劑的投加種類和數(shù)量及頻次，從而避免及減緩換熱器內(nèi)金屬管內(nèi)部的水側(cè)結(jié)垢與腐蝕及有害生物黏泥滋生，保障熱交換過程安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行。

1.3 火電廠工業(yè)循環(huán)水生化法處理主要技術(shù)特點(diǎn)

1.3.1 生態(tài)性

對于循環(huán)水系統(tǒng)來說，就是一個(gè)人為構(gòu)建的生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，生化處理就是利用有益菌群和循環(huán)水中有害的微生物菌群進(jìn)行生態(tài)關(guān)系影響，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化，并影響或改變周圍循環(huán)水系統(tǒng)生態(tài)平衡環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)有利于工業(yè)循環(huán)水穩(wěn)定平衡控制的良好狀態(tài)。

1.3.2 復(fù)雜性和針對性

通過多次探索試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)對于不同水質(zhì)在微生物菌群和營養(yǎng)調(diào)節(jié)劑的篩選和投加方式有很大區(qū)別，并且在調(diào)整過程中，不像傳統(tǒng)物理化學(xué)方法迅速變化，而是緩慢漸近式變化，不斷變換，因此，針對不同的補(bǔ)水源和工藝情況，要專門進(jìn)行工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用研究。

1.3.3 高效性

采用此法可大幅度提高循環(huán)水鈣離子及硬度的容忍上限，一般情況可將循環(huán)水濃縮倍率由3 ～5 倍提高至10.0～20 倍超高倍率狀態(tài)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)大比例節(jié)約循環(huán)水的補(bǔ)充水，同時(shí)減少對應(yīng)循環(huán)水排水，可節(jié)約大量水費(fèi)成本和補(bǔ)充水資源。

2 雞西二熱電工業(yè)循環(huán)水生化處理技術(shù)應(yīng)用研究情況

2.1 應(yīng)用研究實(shí)施過程

雞西二熱電公司于2019 年5 月25 日開始正式實(shí)施循環(huán)水生化處理，具體過程如下：

（1）實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置安裝：在兩臺運(yùn)機(jī)組機(jī)零米凝汽器附近，安裝循環(huán)水生化處理監(jiān)控裝置，將凝汽器人工取樣水管連接至此設(shè)備，并在監(jiān)控裝置內(nèi)部加掛同凝汽器換熱管相同材質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)316L 不銹鋼試片，將監(jiān)控裝置調(diào)試投運(yùn)。

（2）循環(huán)水生化處理材料投加：在循環(huán)水生化處理開始前三天，停止向循環(huán)水中投加各種殺菌劑，并將循環(huán)水復(fù)合微生物制劑配制好，并運(yùn)送至兩機(jī)循環(huán)水塔生產(chǎn)現(xiàn)場，分別直接投入運(yùn)行機(jī)組循環(huán)水塔盆中，并觀察循環(huán)水實(shí)時(shí)監(jiān)測的pH 指標(biāo)變化趨勢，在應(yīng)用研究期間每天根據(jù)監(jiān)測指標(biāo)變化趨勢安排投加循環(huán)水復(fù)合微生物制劑。

2.2 循環(huán)水生化處理控制標(biāo)準(zhǔn)

循環(huán)水生化處理，主要技術(shù)監(jiān)測、控制、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)如下：

2.2.1 運(yùn)行控制標(biāo)準(zhǔn)

pH:7.0 ～8.3；氯離子：≤600mg/L；電導(dǎo)率：≤4500μs/cm；濃縮倍率：15 ～18 倍。

2.2.2 監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)

(1)日常監(jiān)督

監(jiān)督對象：循環(huán)水；監(jiān)督項(xiàng)目：pH、電導(dǎo)率；監(jiān)督周期：每天一次。監(jiān)督方法：實(shí)測或抄表。

（2）水質(zhì)查定

查定對象：循環(huán)水補(bǔ)水、循環(huán)水；查定周期：每周一次；檢測辦法：取樣測試。查定項(xiàng)目：pH、電導(dǎo)率、Ca2+、Mg2+、JD、Cl-、、總Fe、、全硅。

（3）特殊檢測

水質(zhì)全分析監(jiān)測：查定對象：循環(huán)水補(bǔ)水、循環(huán)水； 查定周期：每三個(gè)月1 次；檢測辦法：取樣測試；

監(jiān)測金屬試片監(jiān)測：監(jiān)測對象：循環(huán)水監(jiān)測裝置內(nèi)金屬試片；查定周期：持續(xù)加掛；檢測辦法：肉眼日常觀察，研究結(jié)束后稱重測試。

2.3 循環(huán)水生化處理應(yīng)用研究分析

雞西二熱電公司循環(huán)水生化處理工業(yè)應(yīng)用三個(gè)月后相關(guān)數(shù)據(jù)分析如下：

2.3.1 運(yùn)行主要控制指標(biāo)分析

（1）水質(zhì)分析

循環(huán)水主要水質(zhì)指標(biāo)：pH：7.92；電導(dǎo)率：4150μs/cm；ZD：75.4 NTU；色度：70 號；Cl-：262.5；JD：1.92mmol/L；Ca2+：495.6mg/L；Mg2+：83.6mg/L；：0.02mg/L；PO4：1.1mg/L；∑Fe：1.58mg/L；異養(yǎng)菌數(shù)量：28000CFU/mL；濃縮倍率(以Cl-計(jì))：17.8 倍；

（2）循環(huán)水pH、電導(dǎo)率（DD）分析

循環(huán)水生化處理后pH 在7.2 ～8.2 波動，調(diào)控相對穩(wěn)定，充分保障不發(fā)生碳酸鹽結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)，投加微生物制控制有效。電導(dǎo)率表明循環(huán)水含鹽量逐漸上升，濃縮倍率逐步提高，穩(wěn)定在一定值范圍內(nèi)，兩機(jī)電導(dǎo)率最高值4300μS/cm，均小于4500μS/cm 控制標(biāo)準(zhǔn)。

（3）循環(huán)水氯離子及濃縮倍率分析

循環(huán)水生化處理前情況：補(bǔ)充水氯離子為7 ～9mg/L，生化處理前循環(huán)水中氯離子為30 ～40mg/L,循環(huán)水濃縮倍率為3.5 ～4.5 倍。循環(huán)水生化處理后情況：生化處理后循環(huán)水中氯離子為240 ～270mg/L,循環(huán)水濃縮倍率為15 ～18 倍。

（4）循環(huán)水生化處理效果分析

金屬腐蝕控制情況：根據(jù)實(shí)施期間懸掛的金屬試片(316L 材質(zhì))表明，試片表面無點(diǎn)腐蝕情況，經(jīng)過處理后稱重，平均腐蝕速率為0.0001mm/a，優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不大于0.005mm/a 的要求。監(jiān)測循環(huán)水中總鐵含量為1.4 ～1.7 mg/L，小于國標(biāo)不大于2mg/L 要求。

黏泥藻類控制情況：在項(xiàng)目實(shí)施期間觀察循環(huán)水塔盆邊緣及水塔內(nèi)部支柱表面，沒有發(fā)現(xiàn)有大量綠藻滋生，取循環(huán)水樣監(jiān)測水中異養(yǎng)菌在2.8 ～3.5×104CFU/mL 之間，小于控制標(biāo)準(zhǔn)5×104CFU/mL 要求（國標(biāo)要求不大于10×104CFU/mL），符合控制標(biāo)準(zhǔn)要求。

凝汽器端差情況：在項(xiàng)目實(shí)施期間，調(diào)取機(jī)組生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，兩機(jī)組的端差同比具有明顯提升，由5 ～8℃下降至3 ～4℃，平均降低端差約2.31℃，估算1＃機(jī)可降低煤耗1.04g/kW·h，2＃機(jī)降低煤耗1.85g/kW·h，同比年度可少消耗2500 噸標(biāo)煤，降低成本約135 萬元/年，具有明顯的節(jié)能降耗效益。

凝汽器現(xiàn)場檢查情況：在項(xiàng)目研究結(jié)束后，對機(jī)組凝汽器進(jìn)行實(shí)地檢查，沒有發(fā)現(xiàn)換熱管內(nèi)原有硬垢加厚，原有硬垢厚度有一定程度減薄，減少約0.2 ～0.3mm 垢厚，原有部分垢薄區(qū)域，可見換熱管內(nèi)壁金屬表面，表明循環(huán)水生化處理對原有垢物有一定溶解消除作用，隨著持續(xù)循環(huán)水生化處理持續(xù)運(yùn)行，將可逐漸消除原有管壁垢物。

優(yōu)化全廠水平衡直接實(shí)現(xiàn)廢水零排：由于將濃縮倍率提至15 ～18 倍運(yùn)行，原有廠內(nèi)生產(chǎn)生活廢水直接回用至循環(huán)水，真正實(shí)現(xiàn)了企業(yè)廢水零排。

3 結(jié)語

通過雞西二熱電公司對循環(huán)水生化處理技術(shù)的應(yīng)用研究表明，采用循環(huán)水生化處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)水超高濃縮倍率15 ～18 倍安全穩(wěn)定運(yùn)行，每年為公司節(jié)省費(fèi)用約￥89 萬元、減少企業(yè)用水約92 萬噸、減少企業(yè)外排水約92 萬噸，企業(yè)廢水零排放；解決了機(jī)組凝汽器長期結(jié)垢問題，降低機(jī)組發(fā)電煤耗1 ～2g/kW·h、節(jié)省用標(biāo)煤約2500 噸/年、減排二氧化碳約6550 噸/年、減排二氧化硫和氮氧化物約20 噸；節(jié)省公司零排改造投資約2000 萬元。循環(huán)水生化處理技術(shù)真正實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗、減排增效，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益，切實(shí)踐行了我國新發(fā)展理念，為建設(shè)生態(tài)文明社會做出了突出貢獻(xiàn)。