华能北京热电厂循环冷却系统
污水回用工业调试内容
一、前言
华能北京热电厂,设计中采用高碑店污水处理厂处理后的城市污水,作为循环冷却系统的补充水。利用城市污水作为电厂循环冷却水的补充水,国内尚无先例,缺乏设计、运行和管理方面的经验,我国其它行业的污水回用,也处于起步阶段,实施的工程项目不多,规模也小。我国目前还没有污水回用的技术标准,不少技术问题急待解决,特别是此污水组成中工业污水所占比例较大(约占50%),成分复杂,更增加了处理工作的复杂性。因此,在1994年进行了较长时间的模拟试验,模拟试验围绕以下几个方面进行:
1.提出适宜的深度处理工艺。
2.提出可供选用的凝汽器管材。
3.提出浓缩倍率为2.5倍时的水质稳定处理方案(包括方法、药剂种类、药剂剂量等)。
4.提出杀菌、灭藻及微生物处理方案(包括药剂种类、药剂剂量、控制指标等)。
经过一年的工作,圆满完成了上述任务,并发现了一些新的问题,为了使模拟试验的成果能顺利地在工业生产中利用,对工艺和设备进行调整是非常必要的,通过调整,使整个循环冷却系统处于良好的水工况条件,从而保证电厂的安全、经济运行。
二、调整试验内容
1.来水水质的监控
高碑店污水处理厂设计出水水质标准为:
SS 《 30mg/L
CODCr 《 70 mg/L
BOD5 《 20 mg/L
模拟试验结果说明,经深度处理后的水质,与高碑店污水处理厂来水水质有密切的关系,当来水水质符合下列标准时:
SS 《 30mg/L
CODCr 《 30 mg/L
BOD5 《 10 mg/L
NH3-N 《 5 mg/L
深度处理效果良好。而上述标准,污水处理厂经过努力也是可以达到的。为此,应对来水水质进行监控。
2.机械搅拌加速澄清池调整
(1)药剂有效剂量调整
在正常出力和1100m3/h和搅拌机转速6r/min时(搅拌机转速4~8r/min,回流比=3~5),石灰有效剂量可按下式计算:
QCaO=28[HCO3-+CO2+Mg2++凝聚剂剂量+α] mg/L
其中:α——过剩量,一般取0.2mmol/L
从二反式取样,控制水的OH-在0.1±0.05mmol/L。
在模拟试验时,凝聚剂采用聚铁,有效剂量为75mg/L,助凝剂(江苏江都化工厂生产的PHP—730阴离子型助凝剂)有效剂量为0.5mg/L。在工业条件下,由于有泥渣循环,凝聚剂和助凝剂的剂量会大大降低,此时,凝聚剂剂量为20mg/L左右,助凝剂剂量为0.1~0.2mg/L。因此,必须对工业条件下的有效剂量进行调整。当清水区中出现细小絮状物上升,出水浊度变差,一般应增加凝聚剂量。当池面水体有大粒矾花上浮,但水的透明度仍好,要适当降低凝聚剂量。
(2)排泥方式调整
设计排泥方式为定体积自动排泥,即进入预定体积生水后,自动排泥。调整时,应求得此水量,并确定排泥时间。一般如发现第二反应室5分钟沉降比大于25%或清水区悬浮物上升至离水面高度小于1.5米时,应及时排泥。
一般第二反应室5分钟沉降比,应保持在15~20%,池底应保持在15~20%。
(3)其它
每小时水温波动值不宜大于1~2℃。如不能满足要求,应采取相应措施解决。
由于原水为污水,有机物污染严重,应密切关注水中挥发性有机物和溶解气体(微气泡)能否造成澄清池水面出现泡沫和矾花上浮。如有此现象,要对原水进行曝气吹脱。
3.变孔隙滤池的调整
设计的变孔隙滤池,采用晋江海砂,每台装1.2~2.8mm粒径粗砂32m3,0.5~1.0mm细砂0.96m3,堆积体积比为1:0.033。设计额定流量为390 m3/h,进水浊度〈15mg/L,出水浊度〈1.0mg/L。
滤池冲洗可分为三步。第一步用较大强度水冲洗(水冲洗强度15.9L/s*m2),第二步用较小强度水冲洗(冲洗强度11.9L/s*m2)—辅助压缩空气冲洗(冲洗强度52.4 m3/m2*h),第三步为不使滤层膨胀的水漂洗。工业调整的目的,是确定冲洗的清洁度及沿高度取样,判定细砂渗入粗砂空隙的情况。
4.阻垢处理工艺的调整
模拟试验结果表明,污水经石灰处理后,水中碳酸盐硬度有较大幅度降低,其去除率达76~83%。为了使石灰处理后的水保持稳定,避免沟道及滤池中滤料结块,及降低石灰处理水的pH值,有利于其后的加氯杀菌,向石灰处理水中加入H2SO4,中和至石灰处理水无酚酞碱度,为此,应对加酸量进行调整。(根据模拟试验结果,污水经石灰处理和加酸中和后,其残留碱度为0.45~0.9mmol/L)。
为了防止凝汽器结垢,向循环冷却系统补充水中加入阻垢剂1mg/L(有效含量加入药剂为TR—600低瞵药剂,其具体组成为:PAA 50%、JN4 32%、PBTCA 15%、ZnSO4 3%。当时考虑凝汽器管的腐蚀问题是从材料解决,因而未考虑药剂的防腐蚀问题,未加缓蚀剂),模拟试验结果表明,在浓缩倍率达3倍时,可防止凝汽器铜管结垢。为此,应对阻垢剂工业剂量进行调整。试验结果还表明,TR—600的阻垢效果与ATMP相近。
目前,因原定管子无法更换,应此 应从药剂配方上考虑凝汽器管的缓蚀问题,拟进行如下水稳剂配方试验:
HEDP 70%、#200 3%、BTA 1~3%。用HEDP替代ATMP是因为其抗氧化性能较优。
4.减少粘泥附着工艺的调整
为了减少粘泥的附着,在模拟试验时,曾考虑采用如下措施:
(1)尽量降低补充水中COD和悬浮物的含量
用污水作补充水时,粘泥的生成问题显然要比用河水、井水作补充水严重得多。这是因为,微生物所须维持其繁殖的各种营养源(最重要的是碳、氮、磷),污水中要多的多。判定这些营养源渗入程度的一个指标是化学耗氧量(COD),有资料认为,循环水中的CODMn的含量在10mg/L以上,就容易引起粘泥故障。因此应尽量降低补充水中COD的含量。
(2)使循环冷却水中的细菌总数控制在103个/mL以下
一般认为,当循环水中的细菌总数在103个/mL以下,粘泥故障发生的少,在104个/mL以上时,粘泥故障容易发生。
(3)加入粘泥剥离剂(在实际试验时,未添加)。
(4)对循环水进行旁滤。
模拟试验时,曾用蜂式管状聚丙烯纤维绕线滤芯(孔径10μm)作为旁滤器,进行旁滤处理,旁流量为~1%,后因滤芯很快被污堵,反洗效果又不佳,应此,未能取得真正的旁滤效果。
模拟试验结束后检查时,发现冷却水池中有粘泥沉积(沉积量约为100g/m2*a),冷却塔填料上也有粘泥附着(其沉积量约为8g/m2*a)。应此,工业调整试验内容如下:
(1)石灰凝聚处理—H2SO4中和后,补充水加氯量的调整
模拟试验时,加氯量为5 mg/L,此时,一般余氯量为0.5 ~1.0mg/L,经加氯后,BOD5〈2mg/L,细菌总数基本上在10个/mL以下,并可保持5天不变。
应此,要确定工业条件下补充水的加氯量。
(2)循环水加氯量的调整
模拟试验时,循环水加氯量为51mg/L,此时余氯量为0.4mg/L,8小时后,余氯量为0.05mg/L,所以加药间隔定为8小时。此时循环水BOD5为5~10mg/L,细菌总数为103~104个/mL。
应此,须确定工业条件下循环水的加氯量及加氯间隔(或连续添加)。
(3)模拟试验时,每周添加一次非氧化性杀菌剂TS—807,剂量30 mg/L,此时循环水的BOD5为〈2mg/L,细菌总数为102~104个/mL,效果不太理想。因TS—807药剂较贵,有必要确定工业条件下添加TS—807的必要性及加药间隔和剂量。
(4)通过对粘泥量的监测及对设备粘泥附着情况的检查,确定工业条件下是否须添加粘泥剥离剂和是否要设置旁滤设备。
6.凝汽器铜管防腐
在模拟试验时,发现俄产MHⅢMy—30—1—1 、MHⅢ—5—1管,国产B30、HSn70—1A、HSn70—1B、 HA1—77—2A管,均有点蚀。华能北京热电厂汽轮机组凝汽器管的牌号为MHⅢMy—30—1—1(含镍30%,含铁1%,含锰1%),因此估计在使用高碑店污水时,管子可能发生点蚀,为了延缓凝汽器管的腐蚀速率,增加管子的使用寿命,应从以下二方面开展试验:
1.在加入的水质稳定剂,复配铜缓蚀剂BTA(用量可在1%~3%之间选择)和高效铜缓蚀剂#200(用量在30~10%之间选择)。观察其缓蚀效果。
2.对凝汽器管进行成膜(包括硫酸亚铁、氧化膜等)。据资料介绍,镍黄铜管不易形成硫酸亚铁膜,因此,应对成膜条件和工艺进行研究,提出工业适用的成膜条件和工艺。
三、试验组织及经费
试验由原模拟试验组成员华能北京热电厂、华北电力设计院、热工研究院组成,共同完成此次调整试验。