絮凝及电渗析技术在汽轮机循环水排污水处理中的应用

北极星环保网讯:摘要：本文介绍了电絮凝及电渗析技术原理、工艺流程和设备结构。并通过对石家庄炼化分公司循环水排污水回用装置进出水质的总硬度、钙硬及电导率等指标进行比较，分析了电絮凝及电渗析技术在循环水排污水回用中的效果，并进行了全面总结，得出了电絮凝技术及电渗析技术是可以应用到循环水排污水处理中的结论。同时根据循环水排污水回用装置近一段时间的运行情况和运行中总结的经验教训，对装置目前存在的影响装置安全平稳运行的问题进行了深入的探讨，并提出了切实可行的，可以让同类装置借鉴的解决措施。

0 引言

电絮凝及电渗析技术在石油、化工、钢铁、造纸等领域的污水处理中有着广泛的应用，但在汽轮机机组循环水系统中相对应用较少。汽轮机组循环水每天定期排污，排污水直接排到雨水沟中，既不符合污水直排的要求，又造成大量水资源浪费。因此有必要引入电絮凝、电渗析技术处理这部分排污水，回用至循环水系统中。

1 概述

石家庄炼化分公司汽机装置共有两台抽凝机组，2#机组(C12-35/10)额定负荷为12MW，3#机组(C25-3.43/0.981-6)额定负荷为25MW，两台机组共用一套循环水系统，循环水设计处理量为1万吨。

2、3#汽轮机组循环水系统需要定期排污，以保证循环水的浓缩倍率控制在合格范围内。为回用这部分排污水，该厂投资建设循环水排污水深度处理回用装置，此装置设计工艺分为两部分，一部分为一体化预处理单元，一部分采用电渗析技术对预处理后的排污水脱盐。出水作为循环水系统的补给水回用至系统中。

2 工艺流程简介

循环水排污水首先进入电絮凝预处理单元，预处理单元采用专利技术 “三法净水”一体化设备。分为电絮凝反应池、沉淀池和双介质过滤池三个部分。

经反应池处理后的水依次进入沉淀池沉淀及过滤池过滤后，进入滤后水池，增压进入精密过滤器，出水进两级电渗析脱盐，其中一级脱盐设备的淡水回用至循环水系统，浓水进入二级脱盐设备，二级脱盐设备产生的淡水与一级脱盐淡水一起回用到循环水系统，其浓水排入污水池。

3 电絮凝原理

电絮凝是在电场作用下产生的高活性吸附基团如

Fe(OH)3，吸附水中的悬浮物、有机物和重金属离子等杂质，形成较大的絮凝体从水中析出，沉降过滤后达到降低水的硬度、碱度的目的。其处理过程包含三种作用。

3.1 气浮作用  通过对极板加电使水分子离解产生H+和OH-并发生定向迁移，在阴阳两极分别生成H2和O2。它们可以作为非常良好的载体携带水中的杂质共同上浮至反应池表面。同时，反应新生成的活性[O]及羟基自由基[OH.]可以氧化水中部分溶解性有机物。

3.2 电解絮凝作用  通过加碱调节原水pH值，同时对反应池中的电极板加电，采用金属铁作为电极，电解消耗析出Fe2+进入水中，与水中溶解的OH-结合生成Fe(OH)2以及其他单核羟基配合物、多核羟基配合物和聚合物等，形成的配合物作为一种高活性的吸附基团，再利用吸附架桥作用和网捕卷扫作用吸附水中的胶体颗粒、悬浮物、高分子有机物等杂质共同沉降。

3.3 沉降过滤作用  采用高负荷斜管沉淀池，反应池产生的大量絮凝体在沉淀池沉淀下来，剩余的微量絮体进入高效过滤池中，高效滤池中以石英砂和无烟煤为滤料，过滤去除水中的杂质颗粒。

4 电渗析原理

电渗析是在直流电场作用下利用离子交换膜的透过选择性，把电解质从水中分离出来的过程。其本体由电极和阴阳离子膜组成。在电场作用下利用半透膜对离子的选择性吸附从而达到脱盐效果。电渗析阳膜允许阳离子通过而吸附阴离子，阴膜允许阴离子通过而吸附阳离子，阴阳离子在电场作用下定向迁移，在两个膜的中间隔室中，盐的浓度降低，而靠近电极的两个隔室则分别为阴、阳离子的浓缩室，最后在中间的淡化室内达到脱盐的目的。

5 运行效果

循环水排污水回用装置一年共处理排污水24万吨，回用18万吨。处理后的水质总硬、钙硬及电导率等指标明显下降，可以作为循环水的补充水回用至系统中。

5.1 稳定运行参数  ①处理水量：30m3/h;②电极电流：30A;③电极电压：5V;④反应池pH值：11.2;⑤出水pH值：7-8;⑥一级电渗析电流：50A;⑦一级电渗析电压：60V;⑧二级电渗析电流：50A;⑨二级电渗析电压：50V。

5.2 水质比较 选取装置运行的十四天电絮凝进出水水质数据，如下表1。

根据进出水质数据比较，电絮凝处理后的回用水总硬与钙硬都有明显降低，而且符合设计的出水总硬低于450mg/L的要求。电导率的大部分数据也都在1000μS/cm以下，符合设计要求，只有一天的电导率为1310μS/cm，分析认为采样时正是电渗析极板倒极过后，残余的浓水流入淡水管使出水电导率短时偏高。

5.3 节水分析  循环水排污水回用装置投用前，为保证循环水的浓缩倍率在3.5～4.5之间，每天需要大量排污，每小时排污量约在100t/h。按平均一天排污5小时计算，每天约排掉循环水500t，从而需补充新鲜水至少500t。回用后，进入回用装置的水量为30t/h，则每天处理量为720t，按装置回用水率75%计算，约有540t的水作为补充水回用至循环水系统中，约180t浓水排掉。

分析投用前后的水量比较，可以得出投用回用装置后，每天可节约新鲜水500t，全年大约节水18万吨。

6 循环水排污水回用处理中存在问题及对策实施

6.1 电絮凝沉淀池上浮絮体多  电絮凝设备经过一段时间的运行，沉淀池斜板上结垢严重，且沉淀池表面上浮较多小絮体和浮渣。形成的絮体无法通过斜板路径很好沉降，小的絮体和浮渣就沉积斜板表面或漂浮于水面上，有些浮渣随水流进入电絮凝过滤池，长期在这种状况下，造成了过滤池滤料板结，出水不畅，形成溢流。

针对这种问题，制定解决问题的方案。

①定期高压水清洗斜板，保证水流道畅通;②在保证循环水补水量足够的情况下，减少电絮凝的进水流量至30t/h;③将加酸位置改至电絮凝过滤池上，使絮体及浮渣溶解，避免滤料板结。

6.2 腐蚀问题严重  将加酸位置改至电絮凝过滤池上，30%的盐酸随水流进入布水槽流下，当上游沉淀池排污后，进入布水槽的水量减少，盐酸浓度增高，在对布水槽后端的过滤池反冲洗出水阀的密封面腐蚀后，含浓度较高盐酸的水流进入反冲洗管，对碳钢管线造成严重腐蚀。

针对这种负面影响，采取措施治理。

①在布水槽底部开四个φ10mm的圆孔，减少含盐酸水在布水槽的聚集;②将硬密封蝶阀更换为D671F46-16型号的全衬四氟蝶阀，杜绝阀门内漏，切断水流;③将材质为20#的反冲洗管更换为内衬四氟的钢衬管，根除腐蚀现象。

6.3 电渗析极板开裂  在电渗析运行期间共出现四次大的极板开裂情况，开裂部位均在塑料焊缝处。设备本体多采用塑料热熔焊，焊缝处耐压较低，使用说明手册中也

未对电渗析最高运行压力有明确说明。根据开裂前的相

关运行参数和设备状况，分析认为保证电渗析系统运行压力很重要。通过长时间的观察和摸索，电渗析本体的进水压力不应大于0.15MPa，可通过以下三种措施防止系统超压。

①将电渗析的增压泵变频器的加速时间延长，减少泵启动期间对极板有过大的冲击;②电渗析人口压力达到0.15MPa即进行酸洗;③加强对倒极阀的巡检，防止阀门拒动造成系统超压。

7 结论

电絮凝及电渗析技术在化工污水处理领域已经比较普遍，但在汽轮机组循环水系统中应用较少，鉴于其有好的污水处理功效和明显的节水效果，针对那些循环水排污水仍采取直接外排的企业，是值得推广的。