CN113185024B - 一种凝结水的净化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种凝结水的净化方法，涉及水处理技术领域，该净化方法通过将微量的活化剂添加至凝结水中，将凝结水中的主要污染物氧化铁快速反应并活化为具有凝集能力的铁的羟基水合络合阳离子；其所生成的铁的羟基水合络合阳离子再快速与凝结水中其他带负电的污染物如二氧化硅、有机物等发生络合反应，形成低ζ电位的铁离子络合物；随后，通过同样低ζ电位颗粒性MS滤料层，使水中低ζ电位铁离子络合物强力吸附、截留、蓄积和浓缩于滤层之中，使过滤的凝结水能到净化，过滤水质达到或优于进入离子交换混床的水质要求；而滤池内被截留、蓄积和浓缩污染物，通过反冲洗排出，从而使滤池内的滤料得到再生并反复进行过滤。

Description

一种凝结水的净化方法
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，具体而言，涉及一种凝结水的净化方法。
背景技术
现代工业生产离不开蒸汽，而蒸汽是以除盐水(超纯水)为原材料，通过锅炉转化为蒸汽。
凝结水是指蒸汽做功后，经冷却凝结的水。本质上，凝结水是蒸馏水，与除盐水的水质相近，具有较大的回用价值。但是，由于某些原因，凝结水中含有氧化铁、有机物及少量无机盐。若直接将凝结水回用到锅炉系统，不仅会快速生成氧化铁水垢，加快引起氧化铁垢下腐蚀，还会导致锅炉中磷酸盐水垢的快速生成，严重阻碍传热，不仅造成燃料消耗增加，大幅度降低锅炉的经济性，而且还会造成传热面局部温度过高，导致金属强度下降，造成炉管变形，危及锅炉的安全运行和引发爆管危险。
另外，离子交换树脂极易吸附凝结水中铁离子，并造成离子交换树脂的污染，而这种污染是不可逆的，导致树脂交换容量变低，进而导致离子交换树脂的快速失效，最终导致除盐水的制备成本大大增加。
所以，彻底去除凝结水中的总铁已成为现代工业水处理中，一个极为重要的环节。
现行的凝结水处理都是基于物理过滤或吸附过滤后，再经混床(混合阴阳离子交换树脂床)进一步脱盐处理，才能得到锅炉用除盐水。其基本处理流程为：凝结水→前置过滤(氧化铁及其他污染物)→混床过滤(离子交换)→除盐水。从中可以看出，前置过滤是凝结水处理的最关键环节。
现有前置过滤可采用粉末树脂覆盖过滤器进行过滤，其过滤效果较好，但是每反冲洗一次就需对过滤器进行一次粉末树脂覆盖，于是需要增设复杂繁琐的专门的粉末树脂覆盖系统，所以，粉末树脂覆盖及反冲洗等过程非常耗时、耗能、复杂、繁琐。
现有凝结水处理还包括：将工艺凝液经“纤维+活性炭”过滤后，因无法彻底去除氧化铁等污染物，于是只能与生水混合，然后再次经前置过滤(纤维+活性炭)过滤后还需二级离子交换才能制成无盐水。该方法中，前置过滤设施的反冲洗过程，还需蒸汽进行反洗，其处理流程长、能耗高、操作繁琐。
如何开发一种高效、实用、节能、减排、增效的凝结水处理及回用方法，已成为凝结水回用的关键所在。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种凝结水的净化方法。
本发明是这样实现的：
本发明实施例提供了一种凝结水的净化方法，其包括：在待处理的凝结水中添加活化剂，将水中主要污染物氧化铁活化为能够快速凝结其他水中污染物的铁的羟基水合络合阳离子，然后将凝结水通过低ζ电位颗粒性滤料过滤；
其中，所述活化剂能够将凝结水中的氧化铁活化为铁的羟基水合络合阳离子；所述低ζ电位是指ζ电位绝对值≤15mV。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过将活化剂添加至凝结水中，使凝结水主要污染物中的氧化铁将快速活化为铁的羟基水合络合阳离子，铁的羟基水合络合阳离子极易与凝结水中其他带负电的污染物如二氧化硅和油类污染物等快速发生络合反应，形成低ζ电位的铁离子络合物；随后，通过同样低ζ电位颗粒性滤料，对水中的低ζ电位铁离子络合物进行吸附、截留、蓄积并浓缩，使凝结水能到净化，其水质优于进行离子交换混床的要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例1提供的凝结水处理的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
通常，凝结水中的温度较高(80～90℃)左右，其主要含有的污染物为金属氧化物、二氧化硅和油分。污染物中，大约90％以上为固体颗粒，而其中80％的颗粒粒径小于0.45μm，因此，采用普通的过滤方法过滤效果差。且由于凝结水中盐度极低，接近超纯水，因此，即便投加常规的混凝剂(如聚合铝等也没有任何凝聚作用，所以，普遍认为不能使用混凝剂，否则会使水质恶化。
而本发明实施例提供了一种凝结水的净化方法，其包括：在待处理的凝结水中添加活化剂，然后将凝结水通过低ζ电位颗粒性滤料过滤；
其中，所述活化剂能够将凝结水中的氧化铁活化为铁的羟基水合络合阳离子；
所述低ζ电位是指ζ电位绝对值≤15mV。
由于水是极性分子，水中颗粒物表面都会形成双电层，从而产生颗粒物表面ζ电位。ζ电位的重要意义在于它的数值与颗粒分散的稳定性相关，ζ电位是对颗粒之间相互排斥或吸引力的强度的度量。ζ电位的绝对值越高，体系越稳定，即颗粒物的排斥力大于吸引力。反之，ζ电位越低，越倾向于凝结或凝聚，即颗粒物的吸引力超过了排斥力，分散被破坏而发生凝结或凝聚。ζ电位与体系稳定性之间的大致关系如表1所示。
表1ζ电位与体系稳定性
ζ电位[mV] 颗粒物稳定性
0到±5 强聚集
±5到±15 开始聚集
±15到±30 不稳定
±30到±40 稳定性中等
±40到±60 稳定性较好
超过±60 稳定性极好
本文中的“活化剂”可以指能够将金属氧化物活化形成金属络合离子化合物。
本文中的“ζ电位”可以指剪切面的电位，又称电动电位或电动电势，是表征胶体分散系稳定性的重要指标。
本发明将微量的活化剂添加至凝结水中，令凝结水主要污染物氧化铁快速活化为铁的羟基水合络合阳离子(如：[FeOH(H2O)6]2+、[Fe(OH)2(H2O)6]+)；所生成的铁的羟基水合络合阳离子极易与凝结水中其他带负电的污染物(如二氧化硅及油类污染物等)快速发生络合反应(电中和)，形成低ζ电位的铁离子络合物；然后，在通过同样低ζ电位的颗粒性滤料层时，水中的铁离子络合物被吸附、截留于滤料表面，使水中污染物在滤层中截留、蓄积和浓缩，从而使过滤后的凝结水能到净化，其水质充远优于进入离子交换混床的水质要求。
需要强调的是，过滤后对MS滤料进行反冲洗时，由于MS滤料比重小(1.2～1.5)，以较小的动力即可使MS滤料冲起，并使滤料颗粒间在上下翻腾的过程中产生碰撞和摩擦，使附着在MS滤料表面的污染物及其凝聚物轻易脱离滤料颗粒表面，并随反冲洗排水一起排出。反冲洗后的低ζ电位MS滤料能够重复利用。从而实现了低成本、高效率净化凝结水。
优选地，所述活化剂选自：盐酸、硝酸、硫酸、氨基磺酸和羟基乙酸中的至少一种。
更优选地，所述活化剂为盐酸、硝酸和硫酸中的至少一种。因为氯根、硝酸根和硫酸根离子更容易在混床中被交换，从而最大限度的保障了出水电导率。
优选地，所述活化剂的处理浓度为0.2～5ppm。具体地，活化剂的处理浓度可以为0.2ppm、0.5ppm、1.0ppm、1.5ppm、2.0ppm、2.5ppm、3.0ppm、3.5ppm、4.0ppm、4.5ppm、5.0ppm中的任意一种。
更优选地，所述活化剂的处理浓度为0.5～2ppm。在该范围下的处理效果更优。
优选地，添加活化剂时，所述待处理的凝结水的温度为80～90℃。
通常，待处理的凝结水水温在80～90℃之间。然而，粉末树脂覆盖过滤器上覆盖的树脂耐热性差，必须将水温将至60℃以下才能处理；本发明所选用的活化剂及MS滤料不受温度影响，可直接处理高温凝结水。
优选地，所述低ζ电位颗粒性滤料的粒径为0.2～1.5mm。具体地，低ζ电位颗粒性滤料的粒径可以为0.2mm、0.5mm、1.0mm和1.5mm中的任意一种。
优选地，所述低ζ电位颗粒性滤料由以下制备方法获得：是以碎玻璃为主要原料，添加适量的改性剂经研磨、高温烧结、破碎和筛选等工艺制成的多孔性轻质玻璃陶瓷滤料(已授权发明专利产品，注册商标：魔砂)。
优选地，所述凝结水通过低ζ电位颗粒性滤料过滤条件为：采用自然重力式直接过滤高温凝结水(对水温无要求)，其过滤速度可达20m/h。
可选地，所述净化方法还包括将经低ζ电位颗粒性滤料过滤后的凝结水进行进一步的除盐。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本发明提供了一种凝结水的净化方法，参照图1，其包括以下步骤：
(1)添加活化剂
在水温85℃的待处理凝结水原液(化工工艺凝液)管道输送过程中，通过管道混合器添加活化剂后，随即流入滤池，反应时间仅为凝结水通过从滤池水面到滤层表面的10分钟时间；
本实施例中，活化剂为硫酸，活化剂的处理浓度为2ppm。
(2)低ζ电位颗粒性滤料过滤
将添加有活化剂的凝结水经低ζ电位颗粒性滤料进行过滤，过滤的条件为：温度为85℃，滤速为20m/h。
实施例2
本发明提供了一种凝结水的净化方法，大致与实施例1提供的净化方法相同，区别在于活化剂的不同，本实施例采用的活化剂的为：盐酸。
实施例3
本发明提供了一种凝结水的净化方法，大致与实施例1提供的净化方法相同，区别在于活化剂的不同，本实施例采用的活化剂为：硝酸。
实施例4
本发明提供了一种凝结水的净化方法，大致与实施例1提供的净化方法相同，区别在于活化剂的不同，本实施例采用的活化剂为：氨基磺酸。
实施例5
本发明提供了一种凝结水的净化方法，大致与实施例1提供的净化方法相同，区别在于活化剂的不同，本实施例采用的活化剂为：羟基乙酸。
实施例6
本发明提供了一种凝结水的净化方法，大致与实施例1提供的净化方法相同，区别在于活化剂的处理浓度不同，本实施例采用的活化剂的处理浓度为：硫酸和氨基磺酸的质量比为1:1的混合酸。
实施例7
本发明提供了一种凝结水的净化方法，大致与实施例1提供的净化方法相同，区别在于活化剂的处理浓度不同，本实施例采用的活化剂的处理浓度为：盐酸和羟基乙酸的质量比为1:1的混合酸。
试验例1
采用实施例1提供的净化方法对90℃的工业凝结水进行处理，并对净化的凝结水进行指标测试，凝结原水的性质及净化水质的测试结果见表2。
表2凝结水原水、处理指标及MS过滤实测值对比
Figure BDA0003040800800000071
Figure BDA0003040800800000081
备注：处理指标是对现有技术的要求指标，但实际上，大多数现有技术难以达到这一指标。
试验例2
采用实施例2-11提供的净化方法对工业凝结水(同试验例1)进行处理，并对净化的凝结水进行指标测试，净化水质的测试结果见表3。
表3凝结水原水、处理指标及MS过滤实测值对比
Figure BDA0003040800800000082
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种凝结水的净化方法，其特征在于，其包括：在待处理的凝结水中添加活化剂，然后通过低ζ电位颗粒性滤料过滤，以实现对低ζ电位铁离子络合物的吸附和截留；
其中，所述活化剂能够将凝结水中的氧化铁活化为铁的羟基水合络合阳离子；
所述低ζ电位是指ζ电位绝对值≤15mV。
2.根据权利要求1所述的凝结水的净化方法，其特征在于，所述活化剂选自无机酸和有机酸中的：盐酸、硝酸、硫酸、氨基磺酸和羟基乙酸中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的凝结水的净化方法，其特征在于，所述活化剂为盐酸、硝酸和硫酸中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的凝结水的净化方法，其特征在于，所述活化剂的处理浓度为0.2～5ppm。
5.根据权利要求4所述的凝结水的净化方法，其特征在于，所述活化剂的处理浓度为0.5～2ppm。
6.根据权利要求1～5任一项所述的凝结水的净化方法，其特征在于，添加活化剂时，所述待处理的凝结水的温度为80～90℃。
7.根据权利要求1～5任一项所述的凝结水的净化方法，其特征在于，所述低ζ电位颗粒性滤料的粒径为0.2～1.5mm。
8.根据权利要求7所述的凝结水的净化方法，其特征在于，所述低ζ电位颗粒性滤料由以下制备方法获得：是以碎玻璃为主要原料，添加改性剂经研磨、高温烧结、破碎和筛选制成的多孔性轻质玻璃陶瓷滤料。
9.根据权利要求1所述的凝结水的净化方法，其特征在于，所述凝结水通过低ζ电位颗粒性滤料过滤条件为：采用自然重力式直接过滤高温凝结水，其过滤速度≥20m/h。
10.根据权利要求1所述的凝结水的净化方法，其特征在于，所述净化方法，还包括将经低ζ电位颗粒性滤料过滤后的凝结水，再通过混床进一步彻底去除残余的盐分。
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