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火力发电厂亚临界压力锅炉用水除硅研究

程相利  
【摘要】:水中氧化硅对很多工业过程产生有害影响,火力发电厂亚临界和超临界压力锅炉对给水水质要求接近或达到了超纯水的指标,对给水中硅含量的要求非常严格,因而去除锅炉给水中氧化硅是火力发电厂水处理的一项重要任务。 混凝方法是水处理中一种常用和基本的方法,它最适合火力发电厂锅炉补给水的预处理除硅。所研究的水库水和地下水两种原水悬浮物、有机物和胶体硅含量都很低,属于很难处理的低浊度水质,必须采用强化混凝措施,才能取得较好的混凝除硅效果。 根据地下水中硬度和碱度高的水质特点,对地下水进行了软化混凝除硅研究。研究了Ca(OH)_2、Na_2CO_3和PFS加入量对除硅效果的影响,取得了地下水全硅去除率超过90%,胶体硅去除率接近90%的较好除硅效果。研究表明,地下水全硅和胶体硅去除率随Ca(OH)_2加入量增加而降低,Ca(OH)_2加入量超过某一值时降低速度很小;随PFS加入量增加,地下水全硅和胶体硅含量逐渐降低,且降低速度逐渐变小;Ca(OH)_2先对地下水软化并沉降,然后以PFS混凝处理的除硅效果最好。 对地下水和水库水两种原水进行了PFS和PAC及PFS配合有机高分子絮凝剂PAM的混凝除硅研究。结果表明,单独用PFS和PAC混凝除硅的效果较差,PFS单独对水库水和地下水混凝处理的胶体硅去除率分别是不超过80%和70%。加入PAM配合PFS混凝除硅后水库水和地下水胶体硅去除率有较大程度提高。阴离子PAM配合PFS混凝除硅时,水库水的地下水胶体硅去除率分别达到了87.5%和83.1%;阳离子PAM配合PFS混凝除硅时,水库水和地下水胶体硅的去除率分别达到了86.5%和80.7%。 通过实验室制备PAC和以Sia、Sib及Sic为主的三类氧化硅,研究PAC与氧化硅的相互作用,并进而分析三类氧化硅对PAC形态组成和混凝性能的影响。研究表明,高岭土水溶液中PAC与氧化硅的相互作用非常复杂。在PAC与氧化硅相互作用的同时,PAC要进一步发生水解,形态组成不断变化,氧化硅的单体硅酸存在电离平衡并与聚合体存在聚合与溶解平衡。随水溶液中Sib和Sic含量增加,悬浮颗粒脱稳的pH值范围更宽,Zeta电位区间更小,高、低碱化度的脱稳区间相距更远。活性硅酸使悬浮颗粒的脱稳区间向低pH值方向移动。 作为强化混凝除硅的方法,在实验室又研究了预先向水中加入添加物的混凝除硅,并对添加物的影响作用进行了分析。研究可知,向水库水中加入20mg/L的电厂锅炉灰和高岭土时,水库水胶体硅去除率分别是90.4%和86.6%;向地下水加入30mg/L电厂锅炉灰和高岭土时,地卜水胶体硅去除率分别达到了89.0%和85.6%。 此外,尝试了磁场处理对混凝除硅作用的研究,在混凝过程的不同阶段对水进行磁场处理。研究表明,加药前对水进行磁场处理促进混凝除硅,其影响程度最大;加药后对水磁场处理产生负作用,其影响程度弱一些。这两种磁场处理的胶体硅去除率可相差16%。 与前人的研究比较,本论文的创新之处表现在:(1)对火力发电厂亚临界压力锅炉补给水进行了研究。所研究的水库水和地下水悬浮物、有机物和胶体硅含量都很低,是很难处理的水质。采用软化混凝、无机高分子混凝剂与有机高分子絮凝剂相结合及向原水加入添加物的强化措施,对原水进行了强化混凝除硅。(2)从混凝除硅角度出发,研究了PAC与三类氧化硅的相互作用,研究了三类氧化硅对PAC形态组成及混凝性能的影响。(3)将磁场处理与混凝处理相结合,在混凝除硅的不同阶段对水进行磁场处理。


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