结晶软化处理技术用于电厂循环水补充水处理的试验研究

2020-12-14

应用能源技术 2020年9期

(河北冀研能源科学技术研究院有限公司，石家庄 050000)

0 引言

因政策要求，河北某电厂计划对全厂废水进行综合治理，实施全厂废水“零排放”技改工程。有鉴于此，针对该电厂的某台机组循环水补水即中水，开展了结晶软化处理试验及软化出水的动态阻垢试验研究，以期通过前端对循环水补充水进行软化处理，实现循环水高倍率运行，减轻后续废水“零排放”的处理负担，提升废水“零排放”的经济性。

1 结晶软化处理技术简介

结晶软化处理技术全名叫化学结晶循环造粒流化床软化处理技术，其采用的设备称为化学结晶循环造粒流化床。其技术原理为水中投入晶种和碱性药剂(氢氧化钠、碳酸钠)，使水中的钙离子发生化学反应生成碳酸钙晶体，附着在晶种表面，随着碳酸钙的不断附着，晶体慢慢长大，最终形成大颗粒的沉淀沉在水底排出。结晶软化处理设备的原理是水从罐体下部进入，使晶种以悬浮态存在于水中，通过加入氢氧化钠和碳酸钠，使水中的钙离子形成碳酸钙包裹在晶种外部，慢慢形成大的结晶颗粒，形成到足够大时，沉淀在罐体底部排出。

电厂采用氢氧化钠/碳酸钠进行各类水体的软化处理比较常见，但一般采用的处理方法除加入氢氧化钠/碳酸钠外，还需要加入絮凝剂(如聚合铁)、助凝剂(如聚丙烯酰胺)等辅助药剂，同时设备占地较大，产生的污泥沉淀等副产物无法回用，只能外运。与常规软化处理技术相比，结晶软化处理具有如下技术特点：

(1)钙去除率高，出水水质稳定。通过化学结晶循环水造粒流化床处理，能够将水中70%以上的钙离子去除，且不会造成出水浊度升高，对浊度较高的水体还有一定的除浊作用。

(2)药剂单一，副产物可回收。化学结晶循环水造粒流化床以晶种为核心使碳酸钙更易聚合成大的沉淀，因此只需要加入氢氧化钠，对永硬较高的水辅加碳酸钠等药剂，不需要加入絮凝剂和助凝剂，产生的沉淀为包裹了晶种的碳酸钙晶体，颗粒粒径2～3 mm，颗粒中碳酸钙含量在85%以上，可以直接回用于电厂脱硫系统，除此之外不产生任何副产物。

(3)高负荷，大流量，占地小。结晶软化过程完全在化学结晶循环水造粒流化床中完成，由于晶种颗粒密度较大，结构设计合理，通过控制结晶碳酸钙颗粒大小，可以使上升流速达到60～100 m/h，与常规软化处理设备相比，出力明显更大，能够有效节省占地。

(4)系统简单，维护工作量较小，维护方便，系统运行自动化程度高，人为干预较少，能有效节省运行和维护人员工作量。

2 中水处理试验研究

2.1 水质分析

该电厂某台机组中水来水水质全分析结果见表1。

表1 中水来水水质全分析结果

从表1中可以看出，中水来水碱度略高于钙离子含量，该中水采用结晶软化处理时，单纯采用氢氧化钠进行处理即可去除水中大部分的钙离子。

2.2 结晶软化处理中试试验研究

本次开展的是中水原水结晶软化处理现场中试试验，试验装置出力为30～60 t/h，采用药剂为电厂现用的30%液碱、盐酸和固体碳酸钠，在整个结晶软化处理中试试验过程中，未排出任何废液和废弃物，流化床系统中的晶种已经由初始的红褐色变为灰白色，即晶种外表面已经被包裹了碳酸钙，但尚未达到2～3 mm的最大颗粒形态。

利用结晶循环造粒流化床装置先后开展了该电厂中水来水中钙离子去除率20%、40%、50%、60%、80%、85%、90%的试验，试验数据见表2。