申请日2010.01.15
公开(公告)日2012.01.25
IPC分类号C02F9/08; C02F1/42; C02F1/24
摘要
本发明公开了一种氧化铝二次凝结水作为电厂补给水的水处理方法及装置，该水处理方法将氧化铝厂来的二次冷凝水进行降温、降解污染物、絮凝、气浮、过滤和离子交换，并且方法采用气浮装置初步去除铝后，再经过双介质机械过滤器去除剩余的铝。机械过滤器采用无烟煤和石英砂作为滤料，可去除经过气浮装置的水中的绝大部分铝，使水中铝的含量达到小于0.3mg/L的标准，从而避免铝含量过高对后续离子交换树脂造成污染。滤后水的铝含量小于0.3mg/L，依次进入阳离子交换器、除二氧化碳器、阴离子交换器和混合离子交换器，出水作为高压锅炉的补给水，经该装置处理后的水完全符合高压锅炉的补给用水标准。
翻译权利要求书
1.一种氧化铝二次凝结水作为电厂补给水的水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)降温、降解污染物：
将氧化铝厂来的二次冷凝水经表面式换热器换热后，通入曝气池进行曝气;
2)絮凝、气浮：
曝气后的水经过管道自流进入气浮装置进行气浮处理，在气浮装置的入口管上首先加入盐酸调节水的pH值至6～8，然后加入PAC凝聚剂或草酸，加药量为10～50mg/L，再加入PAM助凝剂，加药量为1～5mg/L;
所述气浮装置采用平流式压力溶气气浮，气浮处理时，有效停留时间为1～2h，溶气水回流比为20～30%;
3)过滤：
经过气浮处理后的水，再经过双介质机械过滤器去除剩余的铝，使水中铝的含量小于0.3mg/L，所述机械过滤器采用无烟煤和石英砂作为滤料;
4)离子交换：
经过滤后的水依次进入阳离子交换器、除二氧化碳器、阴离子交换器和混合离子交换器后，出水作为电厂补给水。
2.根据权利要求1所述的氧化铝二次凝结水作为电厂补给水的水处理方法，其特征在于，步骤1)中，二次冷凝水经表面式换热器换热至35℃;曝气的气水比为7∶1。
3.根据权利要求1所述的氧化铝二次凝结水作为电厂补给水的水处理方法，其特征在于，步骤2)中，盐酸的加药量通过加药点出口的pH表反馈的pH值变频调节盐酸加药泵的流量来达到调节盐酸加药量的目的;PAC凝聚 剂或草酸的加药量是根据管道上的流量计反馈的信号来进行变频调节加药泵的流量;PAM助凝剂的加药量也是根据流量计反馈信号来变频调节加药量。
4.根据权利要求1所述的氧化铝二次凝结水作为电厂补给水的水处理方法，其特征在于，步骤2)中，气浮装置采用平流式压力溶气浅层气浮设备，使溶气气泡直径从500μm降低到50μm。
5.一种实现权利要求1所述水处理方法的装置，包括第一提升泵(1)、曝气池(2)、气浮装置(3)、缓冲水箱(4)、第二提升泵(5)、纤维束过滤器(6)、双介质过滤器(7)、反洗水箱(15)、第三提升泵(19)和离子交换处理系统(8)，其特征在于，所述第一提升泵(1)的吸入口为氧化铝二次凝结水的入口，第一提升泵(1)的出水口通过管道与曝气池(2)的入水口连接，曝气池(2)的出水口通过管道与气浮装置(3)的进水口连接，气浮装置(3)的出水口经管道与缓冲水箱(4)的上端进水口连接，缓冲水箱(4)的下端出水口通过管道第二提升泵(5)的吸入口连接，第二提升泵(5)的出水口通过管道分别连接到纤维束过滤器(6)和双介质过滤器(7)的进水口，纤维束过滤器(6)和双介质过滤器(7)的出水口通过管道通入反洗水箱(15)内，所述第三提升泵(19)的吸入口通过管道通入反洗水箱(15)底部，第三提升泵(19)的出水口经管道与离子交换处理系统(8)的进水口连接;曝气池(2)的出水口与气浮装置(3)的进水口之间的管道上连接有三个并行的加药泵(21)，三个加药泵(21)的后方管道上设有混合器(11)。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述离子交换处理系统(8)包括阳离子交换器(16)、阴离子交换器(17)、混合离子交换器(18)、除碳 器(22)、酸再生箱(23)、除盐水箱(24)和碱再生箱(25);第三提升泵(19)将反洗水箱(15)内的水送入阳离子交换器(16)进行阳离子交换后再进入除碳器(22)内处理，由除碳器(22)处理后的水通过水泵送入阴离子交换器(17)内进行阴离子交换，由阴离子交换后的水进入混合离子交换器(18);所述酸再生箱(23)通过酸再生泵(26)和管道分别与阳离子交换器(16)和混合离子交换器(18)的下部连接;所述除盐水箱(24)通过除盐水泵(27)和管道分别与阳离子交换器(16)、阴离子交换器(17)和混合离子交换器(18)连接;所述碱再生箱(25)通过碱再生泵(28)和管道分别与阴离子交换器(17)和混合离子交换器(18)的下部连接。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述气浮装置(3)包括本体水箱(20)、刮渣机(10)、溶气罐(12)、空压机(14)和溶气泵(13);所述刮渣机(10)设于本体水箱(20)的上端，本体水箱(20)的下部通过溶气泵(13)和管道与溶气罐(12)的上部连接，溶气罐(12)通过管道还与空压机(14)的出气口连接。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述曝气池(2)内设有盘管换热器(9)。
9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述反洗水箱(15)的下部通过管道连接有反洗水泵(29)的进水口，反洗水泵(29)的出水口通过管道分别与纤维束过滤器(6)和双介质过滤器(7)的下部连接。
10.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述双介质过滤器(7)的介质为石英砂和无烟煤，石英砂和无烟煤的厚度均为400mm。
说明书
氧化铝二次凝结水作为电厂补给水的水处理方法及装置
技术领域
本发明属于水处理领域，涉及一种冷凝水处理方法及装置，尤 其是一种氧化铝二次凝结水作为电厂补给水的水处理方法及装置。
背景技术
上世纪80年代，二次冷凝水仅局限于回用于生活生产杂用水水 平，回用技术研究较少。上世纪90年代以后，二次冷凝水逐步用于 高质量优质杂用水，回用技术研究较多，应用取得不少进展。截至目 前，国内已有将二次冷凝水处理后用于中低压锅炉给水的实例。但通 过调研了解到，该工程并未对二次冷凝水做水质全分析，水质对离子 交换深度处理的影响研究也显不足，该处理工程在未经必要的预处理 直接采用离子交换后，存在交换树脂使用寿命短、树脂更换频率高、 运行费用高等一系列问题，因此，可认为已有工程应用是建立在以牺 牲离子交换树脂为代价的基础上实施的。截至目前为止，尚未见到将 二次冷凝水处理回用到高压锅炉补水的实例。
目前，氧化铝二次冷凝水处理回用于锅炉补给水应用在国内尚 不成熟，投入应用较少，尤其是处理用于高压锅炉补给水在国内空白 没有先例。因此，二次冷凝水处理回用于锅炉补给水这一开拓创新思 路的研究课题挑战性大，力争突破创新，勇于做国内第一家“吃螃蟹” 的人，不仅将填补国内行业空白，还将对企业和同行业树立起一个“节 能减排”的典范，意义十分重大。
从水质比较来看，二次冷凝水是优质的脱盐水，将它处理作为高 压锅炉补给水，技术上可省去前级脱盐过程，经济上也是很合算的。 但是二次冷凝水处理技术难点如下：
(1)重金属离子的有效去除方法的选择。特别是氧化铝生产过 程中可能带入水中的三价铝离子等形态铝的去除，虽然水质报告中铁 含量较低，但生产运行中铁制管道等不可避免地会影响铁含量，所以 也必须考虑铁含量的去除。
(2)水质指标中CODMn含量仍然偏高，尚有一定的有机物污染， 不彻底去除也将对后续工艺产生严重影响。
(3)水中含油指标虽未检出，但应该承认，该水质报告仅为个 样结果，因为生产运行中必定有水泵、风机、搅拌机等机械设备要与 二次冷凝水接触，同时还有设备检修过程中可能带来的油污染。此外， 铝矾土矿随着矿产产地、地质条件等影响，将可能有油页岩类的矿源 进入生产过程中，氧化铝在溶出蒸发过程中，可能会产生油页岩类的 油污染，将对水质构成隐患，因此，防止油污染是预处理控制中的重 要内容之一。
(4)预处理工艺过程中，必须严格控制水中的pH在6-8的范 围内，否则铝、铁、油、CODMn等水质指标将难控制在要求之内。
(5)预处理工艺处理效果的好坏直接对离子交换树脂的容量、 寿命和再生程度产生影响。控制好离子交换进水条件是离子交换树脂 良好运转的保障。虽然评估分析认为，即使Al3+在1～2mg/L范围， 离子交换树脂使用寿命也能保持3～5年的时效内，但是工艺试验要 求仍然要将铝、铁、油等水质指标控制在0.3mg/L之内。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，弥补现有技术中对二 次冷凝水进一步应用于高压锅炉补水的空白，克服氧化铝蒸发二次冷 凝水处理的难点，提供一种氧化铝二次凝结水作为电厂补给水的水处 理方法及装置。该方法通过优化的工艺处理以及合理的絮凝剂配方， 使得二次冷凝水达到高压锅炉补水的要求，配合该方法设计一套水处 理装置，该装置采用常用设备进行合理的优化组接，有效的实现了本 发明所述的水处理方法，并且有效提高了水处理的效率。
本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：
这种氧化铝二次凝结水作为电厂补给水的水处理方法，其特征 在于，包括以下步骤：
1)降温、降解污染物：
将氧化铝厂来的二次冷凝水经表面式换热器换热至35℃后，通 入曝气池进行曝气，曝气的气水比为7∶1;
2)絮凝、气浮：
曝气后的水经过管道自流进入气浮装置进行气浮处理，在气浮 装置的入口管上首先加入盐酸调节水的pH值至6～8，然后加入 PAC凝聚剂或草酸，加药量约为10～50mg/L，再加入PAM助凝剂， 加药量约为1～5mg/L;
所述气浮装置采用平流式压力溶气气浮，气浮处理时，有效停 留时间为1～2h，溶气水回流比为20～30%;
3)过滤：
经过气浮处理后的水，再经过双介质机械过滤器去除剩余的 铝，使水中铝的含量小于0.3mg/L，所述机械过滤器采用无烟煤和 石英砂作为滤料;
4)离子交换：
经过滤后的水依次进入阳离子交换器、除二氧化碳器、阴离子 交换器和混合离子交换器后，出水作为电厂补给水。
以上所述的水处理方法的步骤2)中，盐酸的加药量通过加药点 出口的pH表反馈的pH值变频调节盐酸加药泵的流量来达到调节盐 酸加药量的目的;PAC凝聚剂或草酸的加药量是根据管道上的流量计 反馈的信号来进行变频调节加药泵的流量;PAM助凝剂的加药量也 是根据流量计反馈信号来变频调节加药量。
并且步骤2)中，气浮装置采用平流式压力溶气浅层气浮设备， 使溶气气泡直径从500μm降低到50μm。
进一步的，本发明提供一种实现以上水处理方法的装置，包括第 一提升泵、曝气池、气浮装置、缓冲水箱、第二提升泵、纤维束过滤 器、双介质过滤器、反洗水箱、第三提升泵和离子交换处理系统，所 述第一提升泵的吸入口为氧化铝二次凝结水的入口，第一提升泵的出 水口通过管道与曝气池的入水口连接，曝气池的出水口通过管道与气 浮装置的进水口连接，气浮装置的出水口经管道与缓冲水箱的上端进 水口连接，缓冲水箱的下端出水口通过管道第二提升泵的吸入口连 接，第二提升泵的出水口通过管道分别连接到、纤维束过滤器和双介 质过滤器的进水口，纤维束过滤器和双介质过滤器的出水口通过管道 通入反洗水箱内，所述第三提升泵的吸入口通过管道通入反洗水箱底 部，第三提升泵的出水口经管道与离子交换处理系统的进水口连接; 曝气池的出水口与气浮装置的进水口之间的管道上连接有三个并行 的加药泵，三个加药泵的后方管道上设有混合器。
进一步的，以上装置中所述离子交换处理系统包括阳离子交换 器、阴离子交换器、混合离子交换器、除碳器、酸再生箱、除盐水箱 和碱再生箱;第三提升泵将反洗水箱内的水送入阳离子交换器进行阳 离子交换后再进入除碳器内处理，由除碳器处理后的水通过水泵送入 阴离子交换器内进行阴离子交换，由阴离子交换后的水进入混合离子 交换器;所述酸再生箱通过酸再生泵和管道分别与阳离子交换器和混 合离子交换器的下部连接;所述除盐水箱通过除盐水泵和管道分别与 阳离子交换器、阴离子交换器和混合离子交换器连接;所述碱再生箱 通过碱再生泵和管道分别与阴离子交换器和混合离子交换器的下部 连接。
上述气浮装置包括本体水箱、刮渣机、溶气罐、空压机和溶气泵; 所述刮渣机设于本体水箱的上端，本体水箱的下部通过溶气泵和管道 与溶气罐的上部连接，溶气罐通过管道还连接与空压机的出气口连 接。
上述曝气池内设有盘管换热器。
上述反洗水箱的下部通过管道连接有反洗水泵的进水口，反洗水 泵的出水口通过管道分别与纤维束过滤器和双介质过滤器的下部连 接。
上述装置中，双介质过滤器的介质为石英砂和无烟煤，石英砂和 无烟煤的厚度均为400mm。
本发明具有以下有益效果：
本发明在去除氧化铝二次凝结水时，采用盐酸调节PH值，再加 入PAC凝聚剂或草酸以及PAM助凝剂，其添加的药物处理效果好，反 应产物无毒无害，不需要进行二次处理;处理费用合理经济，药剂、 工艺方式易于实现;用于实现本发明水处理方法的装置操作性能好， 耐负荷冲击，负荷变化后也能适应维持可靠效果。经过气浮装置初步 去除铝后，再经过双介质机械过滤器去除剩余的铝。机械过滤器采用 无烟煤和石英砂作为滤料，可去除经过气浮装置的水中的绝大部分 铝，使水中铝的含量达到小于0.3mg/L的标准，从而避免铝含量过高 对后续离子交换树脂造成污染。滤后水的铝含量小于0.3mg/L，依次 进入阳离子交换器、除二氧化碳器、阴离子交换器和混合离子交换器， 出水作为高压锅炉的补给水，经该装置处理后的水完全符合高压锅炉 的补给用水标准。