電廠循環(huán)水排污水混凝處理試驗(yàn)研究

李會鵬，許振華，張建華，于文濤

(河北冀研能源科學(xué)技術(shù)研究院有限公司，石家莊 050000)

0 引 言

火電廠循環(huán)水排水量占電廠總水耗的60%～70%，因此將循環(huán)水排污水有效回用，可以實(shí)現(xiàn)廠內(nèi)廢水資源的最大利用。河北某電廠循環(huán)水補(bǔ)水經(jīng)過石灰混凝澄清和過濾后作為循環(huán)冷卻水補(bǔ)水工藝，其處理流程為污水廠中水來水→調(diào)節(jié)水池→生水泵→澄清反應(yīng)池→過濾池→清水池→循環(huán)水池，循環(huán)水濃縮倍率約為4.7，為將該循環(huán)水排污水回收利用，需要篩選出合適的混凝處理工藝降低其濁度、懸浮物和硬度，因此開展了循環(huán)水排污水混凝試驗(yàn)研究工作。

1 水質(zhì)分析

水質(zhì)分析見表1。

表1 循環(huán)水排污水水質(zhì)分析

續(xù)表1

從表1中可以看出，該循環(huán)水排污水含鹽量、COD、硬度等各項(xiàng)指標(biāo)均較高，其堿度為6.6 mmol/L，硬度為68 mmol/L，兩者相差50 mmol/L以上，屬于典型的低堿度高硬度廢水，要處理好這種水，需要通過試驗(yàn)確定合理工藝。

2 混凝試驗(yàn)研究

本次混凝試驗(yàn)研究采用聚合硫酸鐵、聚丙烯酰胺與不同的軟化劑(氧化鈣、碳酸鈉、氫氧化鈉)進(jìn)行配伍實(shí)驗(yàn)，其中聚合硫酸鐵加藥量根據(jù)經(jīng)驗(yàn)暫時固定為40 mg/L，PAM加藥量暫時固定為1 mg/L，通過調(diào)整軟化劑加藥量考察其對循環(huán)水排污水硬度及堿度的去除效果。

2.1 石灰混凝試驗(yàn)

理論加藥量計(jì)算DCaO=5.2 mmol/L,用50%氧化鈣計(jì)算得石灰用量為291.2 mg/L，生石灰試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 循環(huán)水排污水生石灰混凝試驗(yàn)結(jié)果

從表2中可以看出，針對高硬度低堿度循環(huán)水排污水水質(zhì)，石灰處理對硬度的去處率較低，硬度的最高去除率僅為21%；石灰加藥量600 mg/L時對硬度去除有明顯效果，出水硬度54 mmol/L；從沉降情況看，石灰混凝形成的礬花較小，沉降效果不佳。

2.2 碳酸鈉混凝試驗(yàn)

Na2CO3理論加藥量應(yīng)相當(dāng)于永硬中的鈣的摩爾量，經(jīng)計(jì)算用100%純度的Na2CO3，則其加藥量為1657.8 mg/L，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 循環(huán)水排污水碳酸鈉混凝試驗(yàn)結(jié)果

從表3中可以看出，Na2CO3主要去除水中的鈣硬，對Mg2+幾乎沒有去除作用；隨著Na2CO3加藥量的提高，水中的硬度逐漸下降，堿度逐漸上升，礬花逐漸變大，即Na2CO3加藥量越大，循環(huán)水硬度越低，堿度越高，混凝沉降效果越好；當(dāng)Na2CO3加藥量達(dá)到800 mg/L及以上時，對降低水中硬度具有明顯效果，硬度去除率能達(dá)到26%，但此時堿度升至9.0 mmol/L，當(dāng)Na2CO3加藥量達(dá)到2 000 mg/L時，硬度去除率能達(dá)到46%，去除的幾乎全為鈣硬且混凝澄清效果明顯，此時堿度升至12.4 mmol/L。

2.3 氫氧化鈉混凝試驗(yàn)

理論NaOH的加藥量為鎂鹽的摩爾量，即30.7 mmol/L，用100%的NaOH計(jì)算得加藥量為20×30.7=614 mg/L，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 循環(huán)水排污水氫氧化鈉混凝試驗(yàn)結(jié)果

從表4中可以看出，NaOH既去除水中的鈣硬，也去除水中的鎂硬；隨著NaOH加藥量的提高，水中的硬度逐漸下降，堿度也逐漸下降，pH值逐漸上升，沉降效果逐漸變好；當(dāng)NaOH加藥量達(dá)到400 mg/L及以上時，對降低水中硬度和堿度具有明顯效果，硬度去除率能達(dá)到29%，堿度由8.0 mmol/L降至4.0 mmol/L，當(dāng)NaOH加藥量達(dá)到1 000 mg/L時，硬度去除率即能達(dá)到50%以上，堿度降至2.2 mmol/L；考慮到運(yùn)行成本，優(yōu)選NaOH加藥量400 mg/L。

2.4 生石灰和碳酸鈉聯(lián)合混凝試驗(yàn)

考慮到NaOH的運(yùn)行成本偏高，而CaO和Na2CO3價格略低，根據(jù)循環(huán)水低堿度高硬度、CaO僅能去除暫硬、Na2CO3能夠去除鈣硬且能提高水中的暫硬比例的特點(diǎn)，試驗(yàn)采用CaO和Na2CO3對循環(huán)水進(jìn)行聯(lián)合處理。

考慮到本試驗(yàn)是以降低運(yùn)行成本為目的，因此主要進(jìn)行了碳酸鈉低加藥量試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 循環(huán)水排污水生石灰和碳酸鈉聯(lián)合混凝試驗(yàn)結(jié)果

從表5中可以看出，CaO加藥量700 mg/L，Na2CO3加藥量600 mg/L聯(lián)合處理時對降低硬度效果明顯，硬度去除率為33%，要明顯優(yōu)于單生石灰或單碳酸鈉處理；考慮到運(yùn)行成本，優(yōu)選CaO 600 mg/L，Na2CO3500 mg/L，此時硬度去除率為31%。

3 經(jīng)濟(jì)性比較

從上述試驗(yàn)結(jié)果分析可以看出：

(1)從對循環(huán)水除硬降堿的處理效果看：NaOH>CaO+Na2CO3>Na2CO3>CaO。

(2)CaO僅除暫硬，對該水體硬度去除率僅有21%，出水硬度高于54 mmol/L，這種處理方式不可行。

(3)NaOH、CaO+Na2CO3和Na2CO3處理方式比較見表6。

表6 CaO、NaOH、CaO+Na2CO3和Na2CO3處理方式比較

從表6中可以看出，從處理效果、運(yùn)行成本和投資成本方面等方面看，針對該電廠循環(huán)水排污水，NaOH處理具有明顯的優(yōu)勢。

4 結(jié)束語

(1)對該電廠循環(huán)水排污水各種藥劑除硬降堿效果排序?yàn)椋篘aOH>CaO+Na2CO3>Na2CO3>CaO；

(2)CaO處理僅能去除暫硬，針對這種高硬度低堿度循環(huán)水，CaO處理效果較差，對硬度的去除率最高僅能達(dá)到21%；

(3)Na2CO3主要去除水中的鈣硬，對Mg2+幾乎沒有去除作用；且隨著Na2CO3加藥量增加，循環(huán)水排污水堿度上升較快。

(4)NaOH既去除水中的鈣硬，也去除水中的鎂硬，對堿度也有明顯去除效果

(5)對該電廠循環(huán)水排污水，采用CaO+Na2CO3聯(lián)合處理時對降低硬度效果明顯，要明顯優(yōu)于單CaO或單Na2CO3處理。

(6)綜合考慮處理效果、運(yùn)行成本和投資成本方面等各方面看，針對這種低堿度高硬度循環(huán)水排污水，NaOH處理具有明顯的優(yōu)勢。