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[循环水处理]邯郸热电厂循环水冲击加入杀菌剂后pH下降的原因分析

发布时间：2009/6/10 阅读次数：1804 字体大小: 【小】【中】【大】

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邯郸热电厂循环水冲击加入杀菌剂后pH下降的原因分析

作者：孙心利1，李　民2，郭俊文3

摘　要：结合邯郸热电厂循环水补充水的水质特点、深度处理工艺和循环水系统发生的问题，对冲击加入杀菌剂导致的pH下降的机理进行了分析,提出了相应的解决方案。

　　关键词：电厂；循环水处理；杀菌剂；pH下降

　　Abstract：According to the features of makeup water of circulating water, finishing procedure of the water and the problems circulating water encountered, the authors analyze why the mechanism of the pH of circulating water drops after adding bactericide and propose some solutions accordingly.

　　Keywords：power plant;circulating water treatment;bactericide;pH drops

1.循环水补充水的水质特点及深度处理工艺

　　邯郸热电厂技改工程机组容量为2×200 MW，循环水补水量为1 400 t/h左右、浓缩倍率为2.5。该厂以滏阳河水为循环水补充水源，其水质质量见表1。

　　针对滏阳河水有机物含量高，硬度、碱度大，水质污浊等情况，为了保证机组的安全运行，防止凝汽器结垢、腐蚀及防止细菌在循环水系统大量繁殖，设计时对滏阳河水进行石灰深度处理，然后通过杀菌、加H₂SO₄调节pH、过滤后作循环水补充水，其工艺流程见图1。

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　　石灰处理除去硬度的原理如下：

2.循环水系统存在的问题及原因分析

　　邯郸热电厂循环水系统目前存在的问题是，在运行过程中循环水的pH＜7.0，最低时达到4.0左右，采取加NaOH的措施维持pH＞7.0。造成上述问题的原因如下。

2.1硝化反应

　　滏阳河水氨氮含量较高，为20～50 mg/L，冷水塔的对流冷却运行方式相当于加氧曝气，冷水塔布置的淋水装置长期运行后细菌在表面大量繁殖。由于循环水系统的温度十分适合细菌生长，循环水氨氮含量和碳源有利于硝化细菌的生长繁殖，反应生成的H⁺为pH的降低创造了条件。

　　首先在好氧（Oxic）条件下，通过好氧硝化菌的作用，将循环水中的氨氮氧化为亚硝酸盐氮或硝酸盐氮，即亚硝化和硝化反应。

　　在硝化反应过程中，将1 g 氨氮氧化为硝酸盐需耗氧4.57 g ，其中亚硝化反应需耗氧3.43 g，硝化反应需耗氧1.14 g，同时约需耗7.07 g重碳酸盐（以CaCO₃计）碱度。亚硝酸菌和硝酸菌分别增值0.146 g 和0.019 g。

由上述分析可知，石灰处理使循环水补充水中的HCO₃^-含量大幅度降低，而硝化反应又进一步消耗HCO₃^-，当硝化反应生成的H⁺摩尔含量大于循环水中HCO₃^-摩尔含量时，循环水的pH＜7.0。硝化反应将使循环水中的NO3-含量较补充水大幅度升高，邯郸热电厂的现场测试证实了这一点。

　　循环水系统在发生硝化反应的同时还可能发生反硝化反应，反硝化反应是在缺氧（Anoxic）条件下，利用反硝化菌（脱氮菌）将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气（N2）而从废水中逸出。反硝化菌是一类化能异氧兼缺氧型微生物，反硝化过程中需要有机碳源作为电子供体，利用NO₃^-中的氧进行缺氧呼吸，反应过程如下（以甲醇为碳源）：

　　通过反硝化反应的反应式可知，在反硝化反应过程中有HCO₃^-生成，但如果将硝化反应和反硝化反应统一考虑，则处理相同质量的氨氮，硝化反应消耗的HCO₃^-是反硝化反应生成的HCO₃^-的1倍，即一个完整的硝化、反硝化反应过程仍需要消耗一定量的HCO₃^-。而邯郸热电厂循环水系统运行结果表明，在实际运行中硝化反应是主要过程，所以中和硝化反应生成的H⁺需要的HCO₃^-量更大，当循环水中HCO₃^-含量不足以中和硝化反应生成的H+时，循环水pH＜7.0呈酸性。

3.循环水冲击加入杀菌剂后pH急剧下降的原因

　　由上述分析可知，循环水补充水的石灰深度处理使水中的HCO₃^-含量较低，而水中的氨氮含量高已经在循环水系统的硝化反应中得到证实。循环水冲击加入杀菌剂后pH急剧下降的原因是氧化性杀菌剂与氨氮反应生成H+所致。下面以NaOCl为例进行分析：

　

　　据资料介绍，上述反应可在1 min内完成。通过上面的化学反应式，可以了解邯郸热电厂循环水杀菌剂冲击加入导致pH急剧下降的原因如下：

　　a. 循环水的高氨氮含量导致杀菌剂与其发生氧化反应，这是主要原因。

　　b. 循环水补充水的石灰深度处理导致水中HCO₃^-含量降低，使循环水对pH缓冲能力下降，这是间接原因。

　　c. 杀菌剂与氨氮氧化反应可在1 min内完成，使循环水pH急剧下降成为可能。

4.解决方案

　　在前面的分析中已经了解到，冷水塔内发生的硝化反应在降低循环水pH的同时，可以将循环水的氨氮硝化成NO₂^-和NO₃^-，如果硝化反应在循环水补充水深度处理中完成，不但可以解决冲击加入杀菌剂后的pH急剧下降问题，同时也可以解决循环水由于氨氮含量高发生硝化反应导致的循环水pH降低问题。根据邯郸热电厂目前循环水补充水深度处理的工艺，建议在石灰深度处理前增加生物曝气硝化处理工艺。

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