PAC:n käyttö lämpövoimalaitoksen vedenkäsittelyssä

1. Lisäveden esikäsittely

Luonnonvesistöt sisältävät usein mutaa, savea, humusta ja muita suspendoitunutta ainetta sekä kolloidisia epäpuhtauksia ja bakteereja, sieniä, leviä, viruksia ja muita mikro-organismeja. Niillä on tietty stabiilius vedessä ja ne ovat veden sameuden, värin ja hajun pääasiallinen syy. Nämä liialliset orgaaniset aineet pääsevät ioninvaihtimeen, saastuttavat hartsia, vähentävät hartsin vaihtokapasiteettia ja jopa vaikuttavat suolanpoistojärjestelmän jäteveden laatuun. Koagulaatiokäsittelyn, laskeutumisen kirkastamisen ja suodatuksen tarkoituksena on poistaa nämä epäpuhtaudet, jotta suspendoitunut aines vedessä laskee alle 5 mg/l:aan eli saadaan kirkastettua vettä. Tätä kutsutaan veden esikäsittelyksi. Esikäsittelyn jälkeen vettä voidaan käyttää kattilavetenä vain, kun veteen liuenneet suolat on poistettu ioninvaihdolla ja vedessä liuenneet kaasut kuumentamalla, imuroimalla tai puhaltamalla. Jos näitä epäpuhtauksia ei poisteta ensin, myöhempää käsittelyä (suolanpoistoa) ei voida suorittaa. Siksi veden koagulaatiokäsittely on tärkeä osa vedenkäsittelyprosessia.

Lämpövoimalaitoksen esikäsittelyprosessi on seuraava: raakavesi → koagulaatio → saostus ja kirkastus → suodatus. Koagulaatioprosessissa yleisesti käytettyjä koagulantteja ovat polyalumiinikloridi, polyferrisulfaatti, alumiinisulfaatti, ferritrikloridi jne. Seuraavassa esitellään pääasiassa polyalumiinikloridin käyttökohteita.

Polyalumiinikloridi, jota kutsutaan PAC:ksi, perustuu alumiinituhkaan tai alumiinimineraaleihin raaka-aineina. Se valmistetaan korkeassa lämpötilassa ja tietyssä paineessa alkali- ja alumiinireaktiossa polymeerin kanssa. Raaka-aineet ja tuotantoprosessit ovat erilaisia, eivätkä myöskään tuotteen ominaisuudet ole samat. PAC:n molekyylikaava on [Al2(OH)nCI6-n]m, jossa n voi olla mikä tahansa kokonaisluku väliltä 1–5 ja m on klusterin 10 kokonaisluku. PAC:ta on sekä kiinteässä että nestemäisessä muodossa.

2. Koagulaatiomekanismi

Koagulanteilla on kolme pääasiallista vaikutusta veden kolloidisiin hiukkasiin: sähköinen neutralointi, adsorptiosilloitus ja pyyhkäisy. Se, mikä näistä kolmesta vaikutuksesta on tärkein, riippuu koagulantin tyypistä ja annostuksesta, veden kolloidisten hiukkasten luonteesta ja pitoisuudesta sekä veden pH-arvosta. Polyalumiinikloridin vaikutusmekanismi on samanlainen kuin alumiinisulfaatin, ja alumiinisulfaatin käyttäytyminen vedessä viittaa prosessiin, jossa Al3+-ioneja muodostuu erilaisia ​​hydrolysoituja lajeja.

Polyalumiinikloridia voidaan pitää erilaisena välituotteena alumiinikloridin hydrolyysin ja polymeroinnin prosessissa Al(OH)3:ksi tietyissä olosuhteissa. Se esiintyy suoraan vedessä erilaisten polymeerilajien ja Al(OH)a:n muodossa ilman Al3+:n hydrolyysiprosessia.

3. Soveltaminen ja vaikuttavat tekijät

1. Veden lämpötila

Veden lämpötilalla on selvä vaikutus koagulaatiokäsittelyn tehoon. Kun veden lämpötila on alhainen, koagulantin hydrolyysi on vaikeampaa, erityisesti alle 5 ℃:n veden lämpötilassa hydrolyysinopeus on hidas ja muodostuneella flokkulantilla on löysä rakenne, korkea vesipitoisuus ja hienojakoisia hiukkasia. Kun veden lämpötila on alhainen, kolloidisten hiukkasten liuotus tehostuu, flokkausaika on pitkä ja sedimentaationopeus on hidas. Tutkimukset osoittavat, että 25–30 ℃:n veden lämpötila on sopivampi.

2. Veden pH-arvo

Polyalumiinikloridin hydrolyysiprosessi on jatkuvan H+-ionien vapautumisen prosessi. Siksi eri pH-olosuhteissa syntyy erilaisia ​​hydrolyysin välituotteita, ja polyalumiinikloridin koagulointikäsittelyn paras pH-arvo on yleensä 6,5–7,5. Koagulaatiovaikutus on tässä vaiheessa suurempi.

3. Koagulantin annostus

Kun lisätyn koagulantin määrä on riittämätön, poistoveden sameus kasvaa. Kun määrä on liian suuri, veden kolloidiset hiukkaset adsorboivat liikaa koagulanttia, mikä muuttaa kolloidisten hiukkasten varausominaisuuksia ja johtaa jäteveden sameuden lisääntymiseen. Koagulaatioprosessi ei ole yksinkertainen kemiallinen reaktio, joten tarvittavaa annostusta ei voida määrittää laskelmien perusteella, vaan se on määritettävä veden laadun mukaan sopivan annostuksen määrittämiseksi. Kun veden laatu muuttuu kausiluonteisesti, annostusta on säädettävä vastaavasti.

4. Yhteysväline

Koagulaatiokäsittelyn tai muun saostuskäsittelyn prosessissa, jos vedessä on tietty määrä mutakerrosta, koagulaatiokäsittelyn vaikutusta voidaan parantaa merkittävästi. Se voi tarjota suuren pinta-alan adsorptio-, katalyysi- ja kiteytysytimen kautta, mikä parantaa koagulaatiokäsittelyn vaikutusta.

Koagulaatiosaostus on nykyään laajalti käytetty vedenkäsittelymenetelmä. Polyalumiinikloridia käytetään vedenkäsittelyflokkulanttina, jolla on hyvä koagulanttikyky, suuri flokkausmäärä, pienempi annos, korkea hyötysuhde, nopea saostus, laaja käyttöalue ja muita etuja. Perinteiseen flokkulanttiin verrattuna annosta voidaan pienentää 1/3–1/2 ja kustannuksia säästää 40 %. Yhdessä venttiilittömän suodattimen ja aktiivihiilisuodattimen kanssa raakaveden sameus vähenee huomattavasti, suolanpoistojärjestelmän jäteveden laatu paranee ja suolanpoistohartsin vaihtokapasiteetti kasvaa, mikä alentaa käyttökustannuksia.