火电厂循环冷却废水的处理方法.pdf

本发明公开了一种火电厂循环冷却废水的处理方法，包括混凝沉淀、过滤和离子交换处理步骤，所述过滤步骤中，采用滤柱过滤，滤柱中充填有由上至下的无烟煤层和稀土瓷砂层，其中无烟煤层的高度为500～600mm，稀土瓷砂层的高度为500～600mm；滤柱过滤时，液体的流速为6～18m/h。本发明采用无烟煤-稀土瓷砂双层均质滤料过滤可去除大部分悬浮物，弱酸阳离子交换法可去除大部分碱度和硬度。两工艺联用处理火电厂循环冷却排污水，出水水质完全可满足回用要求，而且，本发明的滤柱适用于不同浊度的废水，对于低浊水废水过滤时，浊度去除率可达94％以上，对于较高浊水过滤时，浊度去除率可达99％以上，比低浊水处理效果更好。

1.  一种火电厂循环冷却废水的处理方法，包括混凝沉淀、过滤和离子交换处理步骤，其特征在于：所述过滤步骤中，采用滤柱过滤，滤柱中充填有由上至下的无烟煤层和稀土瓷砂层，其中无烟煤层的高度为500～600mm，稀土瓷砂层的高度为500～600mm；滤柱过滤时，液体的流速为6～18m/h。

2.  根据权利要求1所述的火电厂循环冷却废水的处理方法，其特征在于：所述无烟煤的粒度为0.8～1.8mm，比重为1.55g/cm³。

3.  根据权利要求1所述的火电厂循环冷却废水的处理方法，其特征在于：所述稀土瓷砂的粒度为1.0～1.5mm，比重为2.4g/cm³。

4.  根据权利要求1至3任一的所述火电厂循环冷却废水的处理方法，其特征在于：在所述稀土瓷砂层的下方还充填有石英砂垫层，该石英砂垫层的高度为50～150mm，粒度为2～4mm，比重为2.6g/cm³。

5.  根据权利要求1所述的火电厂循环冷却废水的处理方法，其特征在于：在所述混凝沉淀步骤中，首先向废水中投加聚合氧化铝和助凝剂，以Al₂O₃计聚合氯化铝的投加量为5～10mg/L，助凝剂的投加量为1～3mg/L，再以100～600r/min的搅拌速度搅拌1～2min，然后静置10～20min。

6.  根据权利要求5所述的火电厂循环冷却废水的处理方法，其特征在于：所述助凝剂为PAM、活化硅胶、骨胶、海藻酸钠、氧化钙中的一种。

7.  根据权利要求1所述的火电厂循环冷却废水的处理方法，其特征在于：在所述离子交换处理步骤中，采用弱酸阳离子交换柱进行离子交换处理，过滤速度为10～60m/h。

8.  根据权利要求7所述的火电厂循环冷却废水的处理方法，其特征在于：弱酸阳离子柱交换处理完成后，再用阴离子交换柱处理，过滤速度为10～60m/h。

9.  根据权利要求1所述的火电厂循环冷却废水的处理方法，其特征在于：在所述离子交换处理步骤中，采用强酸阳离子交换柱进行离子交换处理，过滤速度为10～60m/h。

火电厂循环冷却废水的处理方法
技术领域
本发明涉及一种水处理方法，具体地讲，是一种火电厂循环冷却废水的处理方法。
背景技术
在火电厂工业用水中，循环冷却水占较大比重，因此，对循环冷却废水进行处理以回收利用，有利于节约用水。废水处理的目的是为了去除废水中的悬浮物、微生物以及控制Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-等离子含量，以达到对循环冷却水水质的要求。
目前，常采用的处理方法为“混凝沉淀-过滤-离子交换处理”，循环冷却水中含有悬浮物，微生物，空气中污染物(如泥土、杂物、以及换热器物料渗漏等)，致使循环水中微生物繁殖和在循环冷却水系统的管道中产生结垢、腐蚀和粘泥，造成换热器效率降低，能源浪费，过水断面减少，通水能力降低，甚至使设备管道腐蚀、穿孔、酿成事故，使用混凝沉淀法能有效的截留这些微小悬浮物等，通过过滤进一步去除水中大部分悬浮固体、粘泥和微生物等。现在应用于水处理过滤的滤料以石英砂、无烟煤等为主。但是，传统的石英砂、无烟煤等滤料的孔隙率低，比表面积小，截污能力差，产量低，水质不稳定，过滤周期和使用寿命短，已经难以满足各种成份复杂的工业废水处理和污染日渐加重的生活用水、工业用水深度处理的要求。目前可用于脱盐方法主要有蒸馏法、离子交换法、反渗透法和电渗析法等。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种适用于不同浊度废水处理的火电厂循环冷却废水的处理方法。
为了解决上述问题，本发明的火电厂循环冷却废水的处理方法，包括混凝沉淀、过滤和离子交换处理步骤，其特征在于：所述过滤步骤中，采用滤柱过滤，滤柱中充填有由上至下的无烟煤层和稀土瓷砂层，其中无烟煤层的高度为500～600mm，稀土瓷砂层的高度为500～600mm；滤柱过滤时，液体的流速为6～18m/h。
本发明通过无烟煤+稀土瓷砂双层均质滤料过滤，可去除废水中大部分悬浮物。稀土瓷砂是近年来使用越来越多的水处理滤料之一，它具有极强的过滤吸附能力，高强度、低阻力、耐腐蚀、无毒性、再生简单、使用寿命长等特点。无烟煤滤料具有机械强度高，化学性质稳定，不含有毒有害物质，在一般酸性、碱性、中性水中均不溶解，粒径配级合理，比表面积好等优点。无烟煤较轻，作为上层滤料，可有效去除水中的胶体杂质；稀土瓷砂作为下层滤料，可提高悬浮颗粒清除能力。由“无烟煤+稀土瓷砂”构成的双层滤料使得截污能力了提高2～2.5倍。
作为上述技术方案优选实施例，上述无烟煤的粒度为0.8～1.8mm，比重为1.55g/cm³。
作为上述技术方案优选实施例，上述稀土瓷砂的粒度为1.0～1.5mm，比重为2.4g/cm³。
作为上述技术方案优选实施例，在上述稀土瓷砂层的下方还充填有石英砂垫层，该石英砂垫层的高度为50～150mm，粒度为2～4mm，比重为2.6g/cm³。
作为上述技术方案的另一优选实施例，在上述混凝沉淀步骤中，首先向废水中投加聚合氧化铝和助凝剂，以Al₂O₃计聚合氯化铝的投加量为5～10mg/L，助凝剂的投加量为1～3mg/L，再以100～600r/min的搅拌速度搅拌1～2min，然后静置10～20min。助凝剂为PAM、活化硅胶、骨胶、海藻酸钠、氧化钙中的一种。
实验表明，单独投加聚合氧化铝，矾花细小，沉降较慢，需要静置30min才能肉眼观测沉淀较完全。在投加聚合氧化铝的同时加入少量助凝剂，矾花形成迅速，矾花较大，而且密实，沉降很快，5min之内沉降已经非常好。
作为上述技术方案的另一优选实施例，在所述离子交换处理步骤中，采用弱酸阳离子交换柱进行离子交换处理，以去除废水中的大部分碱度和硬度，过滤速度为10～60m/h。对于Cl^-含量特别高的水质或者水资源匮乏地区，在弱酸阳离子柱交换处理完成后，再用阴离子交换柱处理，以降低Cl^-浓度，并可以进一步降低浊度，过滤速度为10～60m/h。若水中SO₄^2-含量很高，采用强酸阳离子交换柱进行离子交换处理，过滤速度为10～60m/h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)采用无烟煤+稀土瓷砂双层均质滤料过滤可去除大部分悬浮物，弱酸阳离子交换法可去除大部分碱度和硬度。两工艺联用处理火电厂循环冷却排污水，出水水质完全可满足回用要求。
(2)本发明的滤柱适用于不同浊度的废水，对于低浊水废水过滤时，浊度去除率可达94％以上，对于较高浊水过滤时，浊度去除率可达99％以上，比低浊水处理效果更好。
(3)混凝沉淀时添加聚合氧化铝和助凝剂，沉淀快速。
具体实施方式
下面结实施例进一步对本发明加以说明。
步骤(1)、混凝沉淀
首先向废水中投加聚合氧化铝和助凝剂，以Al₂O₃计聚合氯化铝的投加量为8mg/L，助凝剂的投加量为1.5mg/L，再以100r/min的搅拌速度搅拌1min，然后静置沉淀15min。沉淀后取中上层沉淀水测定浊度，浊度为3NTU以下，原水浊度为6.15NTU。助凝剂为PAM、活化硅胶、骨胶、海藻酸钠、氧化钙中的一种。
步骤(2)、过滤
步骤(1)完成后进入滤柱过滤。过滤装置由一根滤柱组成，高1.5m，内径150mm。滤柱的滤料构成见表1。
表1：实验的滤床构成

滤柱滤速控制在6～18m/h，分别以6m/h，8m/h，10m/h，12m/h，14m/h，16m/h的滤速运行2～3个周期，每个周期约48h。过滤装置效果见表2。
表2：不同过滤速度过滤效果

由表2可看出，混凝沉淀过滤后，平均出水浊度均在0.8NTU以下，浊度去除率可达90％～96％，效果良好；电导率略有上升，pH稍降低，但变化均不大。即使是低浊水，沉淀过滤的去除率都能达到90％以上。
为探讨过滤装置应付突发的水质情况时的处理效果，人工配置较高浊度水进行絮凝沉淀过滤试验。取泥土加水搅拌，静置30min，取上层高浊水(絮凝前原水浊度为50～100NTU)加入到混凝装置内，搅拌均匀，并预先测定好浊度。絮凝沉淀过滤等过程同低浊水过滤试验。即：试验中，取PAC投加量8mg/L，PAM投加量1.5mg/L。快速搅拌混合，混凝1min，沉淀15min，进行过滤。原水浊度54.4～88.8NTU，混凝沉淀过滤后水的浊度降为0.25～0.53NTU。
过滤柱处理较高浊度水的效果见表3。滤柱运行3小时以后即认为已经达到稳定运行，所以滤柱运行三小时以后，再取水样测定浊度。
表3：较高浊度水过滤效果

由表3可知，本过滤装置在过滤较高浊度水时，浊度去除率随过滤速度增加而略有降低，但浊度去除率始终在99％以上，滤后出水浊度在0.25～0.53NTU之间，比低浊水效果更好。
步骤(3)、离子交换处理
阳离子交换柱高1000mm，内径为80mm，充填D113型弱酸丙烯酸系阳离子交换树脂，高度800mm，考虑到循环冷却水补充水对水质的要求(主要包括pH、碱度、浊度、硬度、BOD5、CODCr、TP、NH⁴⁺-N、氯化物等)，所以过滤速度取值较高，为25～45m/h。
1、阳离子交换柱预处理
首先用去离子水冲洗树脂至水澄清为止，将充分溶胀的树脂用4倍量1mol/L的盐酸缓缓流过，再用去离子水洗至中性后用4倍量质量分数4％的NaOH溶液缓缓流过，用去离子水洗至中性备用。
2.离子交换处理
滤速分别为25m/h，30m/h，35m/h，40m/h，45m/h时，弱酸阳离子柱运行处理效果见表4。
表4：弱酸阳离子交换柱在不同滤速下的处理效果

由表4可以看出，即使是在45m/h过滤速度下，阳离子交换柱出水效果依然非常好。阳离子交换柱一般运行速度在10～40m/h，不超过60m/h。考虑到循环冷却水回用水要求，滤速增加有利于离子交换设备的成本的降低，35m/h过滤滤速在技术上也是可行的，所以选取35m/h为阳离子交换柱最佳过滤速度。另外，阳离子交换出水除pH太低，此出水已经足够回用。经过弱酸阳离子交换柱，硬度、碱度基本去除，电导率降低50％左右，pH由8左右降至4.3左右。Cl^-略有升高，但仍然控制在40mg/L以下。2007版循环冷却水水质指标规定，氯离子含量需要不大于700mg/L，一般水质循环冷却水并不需要阴离子交换树脂处理。再考虑电导率等的相关因素，综合比较，若需要处理氯离子含量很高的循环冷却水，可再增加阴离子交换系统，这样含盐量可以大大降低，浊度也可以进一步降低。则浓缩倍率可大大提高，这对于缺水地区是非常适用的。
采用弱酸阳离子柱不能降低Cl^-等阴离子含量，对于Cl^-含量特别高的水质或者水资源匮乏地区，可以考虑再加阴离子交换处理，以降低Cl^-浓度，并可以进一步降低浊度。若水中SO₄^2-含量很高，则用弱酸阳离子树脂处理是不适宜的，可以选用强酸阳离子树脂。