WO2021223369A1 - 一种火电厂循环水无药剂化电法联合处理工艺系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种火电厂循环水无药剂化电法联合处理工艺系统及方法，原水箱（1）的出口与低压电除垢反应器（3）的入口相连通，低压电除垢反应器（3）的出口经多介质过滤器（4）及第一中间水箱（5）与电法浓缩系统（9）的入口相连通，电法浓缩系统（9）的产水出口经第二中间水箱（10）、电法pH调节器（12）及锰砂过滤器（13）与产水箱（14）的入口相连通，产水箱（14）的出口经产水泵（16）与冷却塔塔池的入口相连通，冷却塔塔池的出口与原水箱(1)的入口相连通，冷却塔塔池内设置有高压静电极化装置（17），该系统及方法能够实现湿冷机组循环水系统的全过程零药剂化处理。

Description

一种火电厂循环水无药剂化电法联合处理工艺系统及方法 技术领域
本发明属于火电厂循环水处理领域，涉及一种火电厂循环水无药剂化电法联合处理工艺系统及方法。
背景技术
循环冷却型电厂普遍采用加酸、加水质稳定剂及杀菌剂的化学加药方式，实现循环水系统的阻垢、缓蚀及杀菌处理，确保循环水系统的安全稳定运行。但这种方法投加的药剂种类多，对水体存在二次污染；加药量难以随水质、水量波动调控，为保证运行安全，多数电厂采用粗放的过量加药方式，导致药剂运行成本偏高。
随着排污许可证制度的严格实施，很多火电厂采用混凝澄清/软化预处理-膜法脱盐系统对循环水排污水进行处理回用。但在实际运行中，由于循环水排污水中残留化学药剂，导致混凝澄清/软化预处理效果不佳，矾花细小且质轻，沉降性能差，易翻池，导致后续的超滤及反渗透设备极易污堵。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种火电厂循环水无药剂化电法联合处理工艺系统及方法，该系统及方法能够实现湿冷机组循环水系统的全过程零药剂化处理。
为达到上述目的，本发明所述的火电厂循环水无药剂化电法联合处理工艺系统包括原水箱、低压电除垢反应器、多介质过滤器、第一中间 水箱、电法浓缩系统、第二中间水箱、电法pH调节器、锰砂过滤器、产水箱、产水泵、冷却塔塔池、废水收集池及脱硫工艺水箱；
原水箱的出口与低压电除垢反应器的入口相连通，低压电除垢反应器的出口经多介质过滤器及第一中间水箱与电法浓缩系统的入口相连通，电法浓缩系统的产水出口经第二中间水箱、电法pH调节器及锰砂过滤器与产水箱的入口相连通，产水箱的出口经产水泵与冷却塔塔池的入口相连通，冷却塔塔池的出口与原水箱的入口相连通，冷却塔塔池内设置有高压静电极化装置。
电法浓缩系统的浓水出口与废水收集池的入口相连通，废水收集池的出口与脱硫工艺水箱的入口相连通。
第一中间水箱的出口经第一反洗泵与多介质过滤器的反洗水入口相连通，多介质过滤器的反洗水出口与废水收集池的入口相连通。
原水箱经第一进水泵与低压电除垢反应器的入口相连通，低压电除垢反应器的清洗废水出口与废水收集池的入口相连通。
第一中间水箱的底部出口经排水泵与冷却塔塔池相连通。
第一中间水箱经第二进水泵与电法浓缩系统相连通。
第二中间水箱经第三进水泵与电法pH调节器的入口相连通。
电法pH调节器的清洗废水出口与废水收集池的入口相连通。
产水箱的出口经第二反洗泵与锰砂过滤器的反洗水入口相连通，锰砂过滤器的反洗水出口与废水收集池的入口相连通，废水收集池的出口经废水提升泵与脱硫工艺水箱相连通。
本发明所述的火电厂循环水无药剂化电法联合处理工艺方法包括以 下步骤：
1)火电厂循环水进入原水箱中进行缓冲均质，然后进入到低压电除垢反应器中进行电解、降碱度及除垢处理，低压电除垢反应器输出的水进入多介质过滤器中进行过滤，以去除悬浮物，降低浊度；
2)多介质过滤器输出的水进入到第一中间水箱中，第一中间水箱输出的水分为两路，其中一路进入到冷却塔塔池中，另一路进入到电法浓缩系统中进行脱盐处理；
3)电法浓缩系统输出的产水进入到第二中间水箱中，然后进入到电法pH调节器中调节pH值至7以下，电法pH调节器输出的水进入到锰砂过滤器中进行过滤，锰砂过滤器输出的水进入到产水箱中，产水箱输出的水进入到冷却塔塔池中，冷却塔塔池中的水经高压静电极化装置处理后进入到原水箱中。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的火电厂循环水无药剂化电法联合处理工艺系统及方法在具体操作时，利用低压电除垢、高压静电极化与电法浓缩联合处理方式实现循环水及排污水全过程处理，确保循环水系统的安全稳定运行，具体的，采用低压电除垢反应器及高压静电极化装置稳定循环水水质时，其除垢、防腐及杀菌效率高，且不添加任何药剂，可完全代替传统的循环水化学加药处理技术，同时又可显著降低循环水排污水的处理回用难度。另外，本发明采用电法浓缩系统对循环水排污水进行脱盐处理，只需控制进水的pH值及浊度，避免循环水排污水因残留化学药剂而导致的预处理沉降效率差、后续膜组件易污堵等诸多运行问题，有效降低投 资、运行成本及运行控制难度。同时，电法浓缩系统产水中的次氯酸根含量增加，回用至冷却塔后起到杀菌作用。最后，本发明采用电法pH调节器代替传统的加酸调节pH，再一次避免化学药剂的投加，同时电法pH调节器的阴极可沉积钙镁难溶物，也具有一定的脱盐效果，实现湿冷机组循环水系统的全过程零药剂化处理。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，1为原水箱、2为第一进水泵、3为低压电除垢反应器、4为多介质过滤器、5为第一中间水箱、6为第一反洗泵、7为第二进水泵、8为排水泵、9为电法浓缩系统、10为第二中间水箱、11为第三进水泵、12为电法pH调节器、13为锰砂过滤器、14为产水箱、15为第二反洗泵、16为产水泵、17为高压静电极化装置、18为废水收集池、19为废水提升泵、20为脱硫工艺水箱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的火电厂循环水无药剂化电法联合处理工艺系统包括原水箱1、低压电除垢反应器3、多介质过滤器4、第一中间水箱5、电法浓缩系统9、第二中间水箱10、电法pH调节器12、锰砂过滤器13、产水箱14、产水泵16、冷却塔塔池、废水收集池18及脱硫工艺水箱20；原水箱1的出口与低压电除垢反应器3的入口相连通，低压电除垢反应器3的出口经多介质过滤器4及第一中间水箱5与电法浓缩系统9的入口相连通，电法浓缩系统9的产水出口经第二中间水箱10、 电法pH调节器12及锰砂过滤器13与产水箱14的入口相连通，产水箱14的出口经产水泵16与冷却塔塔池的入口相连通，冷却塔塔池的出口与原水箱1的入口相连通，冷却塔塔池内设置有高压静电极化装置17，电法浓缩系统9的浓水出口与废水收集池18的入口相连通，废水收集池18的出口与脱硫工艺水箱20的入口相连通。
需要说明的是，第一中间水箱5的出口经第一反洗泵6与多介质过滤器4的反洗水入口相连通，多介质过滤器4的反洗水出口与废水收集池18的入口相连通；原水箱1经第一进水泵2与低压电除垢反应器3的入口相连通，低压电除垢反应器3的清洗废水出口与废水收集池18的入口相连通；第一中间水箱5的底部出口经排水泵8与冷却塔塔池相连通；第一中间水箱5经第二进水泵7与电法浓缩系统9相连通；第二中间水箱10经第三进水泵11与电法pH调节器12的入口相连通；电法pH调节器12的清洗废水出口与废水收集池18的入口相连通；产水箱14的出口经第二反洗泵15与锰砂过滤器13的反洗水入口相连通，锰砂过滤器13的反洗水出口与废水收集池18的入口相连通，废水收集池18的出口经废水提升泵19与脱硫工艺水箱20相连通。
本发明所述的火电厂循环水无药剂化电法联合处理工艺方法包括以下步骤：
1)火电厂循环水进入原水箱1中进行缓冲均质，然后进入到低压电除垢反应器3中进行电解、降碱度及除垢处理，低压电除垢反应器3输出的水进入多介质过滤器4中进行过滤，以去除悬浮物，降低浊度；
需要说明的是，低压电除垢反应器3内部设置有金属复合电极，与 外接直流电源相连，循环水流经由正负极构成的低压电场时，阴极板附近会产生大量OH -形成强碱性环境，水中的钙、镁等阳离子受吸引向阴极板迁移，生成碳酸钙、氢氧化镁等难溶物沉积在阴极上，起除垢作用；阳极发生氧化反应生成大量活性物质如臭氧、氯气等物质，起杀菌作用。
2)多介质过滤器4输出的水进入到第一中间水箱5中，第一中间水箱5输出的水分为两路，其中一路进入到冷却塔塔池中，另一路进入到电法浓缩系统9中进行脱盐处理；
电法浓缩系统9内设有筒式电极，外接直流电源，并采用矩阵式分组处理模式，以适应不同水量、水质要求。电法浓缩系统9对循环水排污水进行脱盐时，主要是利用电场的作用使溶液中带相反电荷的离子移动并吸附到电极表面，从而实现对循环水排污水中离子的去除，达到除盐和净化的目的。同时，循环水排污水中的氯离子会在电法浓缩系统9的阳极附近被大量电解生成次氯酸和游离氯等，产水回用至冷却塔时起杀菌作用，电法浓缩系统9组装灵活，可根据出水水质要求，进行多级设置，以达到设计脱盐率及回收率。一般地，电法浓缩系统9的回收率在70％～95％之间且可调，脱盐率在40％～90％之间且可调。
3)电法浓缩系统9输出的产水进入到第二中间水箱10中，然后进入到电法pH调节器12中调节pH值至7以下，电法pH调节器12输出的水进入到锰砂过滤器13中进行过滤，锰砂过滤器13输出的水进入到产水箱14中，产水箱14输出的水进入到冷却塔塔池中，冷却塔塔池中的水经高压静电极化装置17处理后进入到原水箱1中。
高压静电极化装置17主要利用的是静电场效应，即循环水流经由正 负极构成的高压静电场时水分子的偶极矩会增大，形成极性水分子，并与水中的Ca 2+、Mg 2+、CO 3 2-、SO 4 2-及Cl -等正负离子相互吸引产生水合作用，使其不能自由运动，从而阻止水垢的形成，并减缓Cl -对阴极器壁的腐蚀，高压静电极化装置17的高阻垢作用为低压电除垢反应器3提供了一个碱度较高的循环水水质环境，促进了低压电除垢反应器3上碳酸盐垢的形成。
随着运行时间的延长，低压电除垢反应器3及电法pH调节器12需通过倒极进行脱垢处理，并用原水箱1来水进行冲洗，此时阴极表面脱除的垢类物质随冲洗水排出，产生的低压电除垢反应器3清洗废水排至废水收集池18。
电法浓缩系统9的电极吸附饱和后需通过施加反向电压使电极再生，并由第一中间水箱5来水进行冲洗，此时正负极板吸附的带电粒子被释放到冲洗水中，形成的浓水排至废水收集池18。
多介质过滤器4及锰砂过滤器13进行反洗时，产生的反洗废水排至废水收集池18。
废水收集池18输出的水最终排至脱硫工艺水箱20中作为脱硫系统补水使用。
为了避免循环水化学药剂处理所带来的上述问题，本发明中循环水处理采用低压电除垢和高压静电极化技术，保证循环水系统除垢、缓蚀和杀菌效果；循环水排污水处理采用电法浓缩技术，具有脱盐、杀菌的复合功能，同时进水水质要求低，无需设置复杂的预处理系统，又可避免循环水因残留化学药剂导致的膜易污堵问题，脱盐过程不添加任何药 剂，有利于减轻后续浓水的回用难度。
低压电除垢、高压静电极化及电法浓缩组合技术用于火电厂循环水系统，工艺流程简单，对水质适应性强，占地面积小，设备简单易操作，可突破传统“化学加药阻垢+循环水排污水膜脱盐”处理技术的局限性，利用低压电除垢、高压静电极化、电法浓缩组合技术的独特优势，可实现循环水及循环水排污水全过程无药剂化处理，有效降低设备投资及运行成本，提高循环水回用处理的经济性。
最后需要说明的是，本发明结构简单，对水质适应性强，除垢、防腐、杀菌效率高，电法浓缩系统的回收率和脱盐率均可通过设备的灵活组合得以控制，且不添加任何药剂，避免了二次污染，是一种绿色环保高效的火电厂循环水处理新技术，具有良好的经济效益和环保效益。

Claims (9)

  1. 一种火电厂循环水无药剂化电法联合处理工艺系统，其特征在于，包括原水箱(1)、低压电除垢反应器(3)、多介质过滤器(4)、第一中间水箱(5)、电法浓缩系统(9)、第二中间水箱(10)、电法pH调节器(12)、锰砂过滤器(13)、产水箱(14)、产水泵(16)、冷却塔塔池、废水收集池(18)及脱硫工艺水箱(20)；
    原水箱(1)的出口与低压电除垢反应器(3)的入口相连通，低压电除垢反应器(3)的出口经多介质过滤器(4)及第一中间水箱(5)与电法浓缩系统(9)的入口相连通，电法浓缩系统(9)的产水出口经第二中间水箱(10)、电法pH调节器(12)及锰砂过滤器(13)与产水箱(14)的入口相连通，产水箱(14)的出口经产水泵(16)与冷却塔塔池的入口相连通，冷却塔塔池的出口与原水箱(1)的入口相连通，冷却塔塔池内设置有高压静电极化装置(17)；
    电法浓缩系统(9)的浓水出口与废水收集池(18)的入口相连通，废水收集池(18)的出口与脱硫工艺水箱(20)的入口相连通。
  2. 根据权利要求1所述的火电厂循环水无药剂化电法联合处理工艺系统，其特征在于，第一中间水箱(5)的出口经第一反洗泵(6)与多介质过滤器(4)的反洗水入口相连通，多介质过滤器(4)的反洗水出口与废水收集池(18)的入口相连通。
  3. 根据权利要求1所述的火电厂循环水无药剂化电法联合处理工艺系统，其特征在于，原水箱(1)经第一进水泵(2)与低压电除垢反应器(3)的入口相连通，低压电除垢反应器(3)的清洗废水出口与废水收集池(18)的入口相连通。
  4. 根据权利要求1所述的火电厂循环水无药剂化电法联合处理工艺 系统，其特征在于，第一中间水箱(5)的底部出口经排水泵(8)与冷却塔塔池相连通。
  5. 根据权利要求1所述的火电厂循环水无药剂化电法联合处理工艺系统，其特征在于，第一中间水箱(5)经第二进水泵(7)与电法浓缩系统(9)相连通。
  6. 根据权利要求1所述的火电厂循环水无药剂化电法联合处理工艺系统，其特征在于，第二中间水箱(10)经第三进水泵(11)与电法pH调节器(12)的入口相连通。
  7. 根据权利要求1所述的火电厂循环水无药剂化电法联合处理工艺系统，其特征在于，电法pH调节器(12)的清洗废水出口与废水收集池(18)的入口相连通。
  8. 根据权利要求1所述的火电厂循环水无药剂化电法联合处理工艺系统，其特征在于，产水箱(14)的出口经第二反洗泵(15)与锰砂过滤器(13)的反洗水入口相连通，锰砂过滤器(13)的反洗水出口与废水收集池(18)的入口相连通，废水收集池(18)的出口经废水提升泵(19)与脱硫工艺水箱(20)相连通。
  9. 一种火电厂循环水无药剂化电法联合处理工艺方法，其特征在于，基于权利要求1所述的火电厂循环水无药剂化电法联合处理工艺系统，包括以下步骤：
    1)火电厂循环水进入原水箱(1)中进行缓冲均质，然后进入到低压电除垢反应器(3)中进行电解、降碱度及除垢处理，低压电除垢反应器(3)输出的水进入多介质过滤器(4)中进行过滤，以去除悬浮物，降低浊度；
    2)多介质过滤器(4)输出的水进入到第一中间水箱(5)中，第一中间水箱(5)输出的水分为两路，其中一路进入到冷却塔塔池中，另一路进入到电法浓缩系统(9)中进行脱盐处理；
    3)电法浓缩系统(9)输出的产水进入到第二中间水箱(10)中，然后进入到电法pH调节器(12)中调节pH值至7以下，电法pH调节器(12)输出的水进入到锰砂过滤器(13)中进行过滤，锰砂过滤器(13)输出的水进入到产水箱(14)中，产水箱(14)输出的水进入到冷却塔塔池中，冷却塔塔池中的水经高压静电极化装置(17)处理后进入到原水箱(1)中。
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