锅炉生产用水方案.doc
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1、国惠环保新能源有限公司锅炉生产用水设计方案沈阳华清节能环保科有限公司江苏新天鸿集团有限公司沈阳分公司2023年9月20日第一章、项目概述建设单位: 国惠环保新能源有限公司项目名称:锅炉生产用水水解决系统工程概况:国惠环保新能源有限公司对仙女河污水解决厂出水进行解决用于锅炉生产用水。用水量每小时大于10 m3 /h。第二章、设计依据及原则2.1、设计依据1、国惠环保新能源有限公司提供相关资料;2、CJJ34-2023城市热力网设计规范水质规定;3、GHT1576-2023工业锅炉水质规定;4、给水排水工程和污水解决工程建设有关技术规范;5、我单位完毕同类工程所取得的实际工程参数。6、低压配电设计
2、规范GB50054-95;2.1、设计原则1)严格执行国家现行的环保技术标准、规范,遵守国家和地方环保相关法律、法规;2)选用先进、合理、可靠的解决工艺,在保证解决排放达标的前提下,做到操作简朴、管理方便、占地小、投资省、运营费用低;3)污水解决过程应满足安全生产和清洁文明生产的规定,避免和减少二次污染;4)为了提高污水解决站管理水平,减少操作人员的劳动强度,保证解决后的工业废水满足回用规定及达标排放,设计中应考虑适当提高污水解决过程的自控水平;5)合理选用优质水解决设备及配件,减少能耗,提高工作效益和使用寿命,减少成本;6)因地制宜,合理布局,有效地运用空间。2.3、设计范围1)从污水解决废
3、水收集池开始到解决设备的排放回用口为止。2)污水工程的工艺流程,工艺设备选型,工艺设备的结构布置,电气控制等设计工作。第三章 原水来源及水质3.1、原水来源仙女河污水解决厂排放出水。3.2、原水性质项 目指 标生产废水数据备注Fe(mg/L)0.04BOD5(mg/L)50COD(mg/L)129.5氨氮(mg/L)13.68悬浮物(mg/L)10硬度(mg/L)273.6PH7.5氯离子(mg/L)314.17表1、仙女河污水解决厂出水指标3.3、执行的回用标准根据中华人民共和国国家标准,应满足CJJ34-2023城市热力网设计规范水质规定,GHT1576-2023工业锅炉水质规定.序号名称
4、单位参数备注1浊度FTU5.02硬度mg/L0.63溶解氧mg/L0.14含油量mg/L2.05PH值71125表2、工业锅炉水质规定GHT1576-2023序号名称单位参数备注1悬浮物FTU5.02硬度mg/L0.63溶解氧mg/L0.14含油量mg/L215PH值712256氯离子PPm25具有不锈钢设备时,不宜超过该数值表3、城市热力网设计规范水质规定第四章 设计解决工艺4.1、解决工艺流程的选择根据小试结果及实际情况,为稳定有效的达成回用为锅炉用水的标准。考虑占地面积及经济效益,本案采用铁碳微电解加反渗透膜的组合工艺。4.2、工艺流程详见工艺流程图4.3、工艺简介原水在水箱储存,经提高
5、泵提高至PH调节搅拌两连箱内,混合均匀调PH至4.5左右。溢流至微电解铁碳反映器内,循环曝气45min,出水调PH至8-8.5搅拌均匀经沉淀槽出水。出水至多介质和活性炭过滤罐,至反渗透膜系统出水达标回用。4.5、工艺流程中重要系统简介4.5.1铁碳微电解1、铁碳微电解原理一般原理:铁碳微电解是基于电化学中的原电池反映。当铁和碳浸入电解质溶液中时,由于Fe和C之间存在1.2V的电极电位差,因而会形成无数的微电池系统,在其作用空间构成一个电场。阳极反映产生的新生态二价铁离子具有较强的还原能力,可使某些有机物还原,也可使某些不饱和基团(如羧基COOH、偶氮基-NN-)的双键打开,使部分难降解环状和长
6、链有机物分解成易生物降解的小分子有机物而提高可生化性。此外,二价和三价铁离子是良好的絮凝剂,特别是新生的二价铁离子具有更高的吸附-絮凝活性,调节废水的pH可使铁离子变成氢氧化物的絮状沉淀,吸附污水中的悬浮或胶体态的微小颗粒及有机高分子,可进一步减少废水的色度,同时去除部分有机污染物质使废水得到净化。阴极反映产生大量新生态的H和O,在偏酸性的条件下,这些活性成分均能与废水中的许多组分发生氧化还原反映,使有机大分子发生断链降解,从而消除了有机废水的色度,提高了废水的可生化性。铁炭原电池反映:阳极:Fe - 2e Fe2+ E (Fe/Fe2+) = 0.44V 阴极:2H+ + 2e H2 E (
7、H+/H2) = 0.00V 当有氧存在时,阴极反映如下:O2 + 4H+ + 4e 2H2O E (O2) = 1.23V O2 + 2H2O + 4e 4OH- E (O2/OH-) = 0.41V一般微电解反映为:铁原子与炭原子是紧挨着或分开而形成原电池反映。这种铁碳接触不利于电子的转移,电荷效率较低,因此废水中有机物的去除效率一般也较低。同时当铁碳一旦分层将更不利于有机物的去除。如图A、B铁炭包容式微电解反映为:铁原子与炭原子是互相包容组成架构而形成的原电池反映。这种铁碳接触不存在铁与炭的分层问题,因此更有助于电子的转移,电荷效率较高,废水中有机物的去除效率也较高。如图C2、新一代铁碳
8、微电解及微电解填料我方根据实验样品的特性在实验中选用了新一代微电解填料(针对实验样品特制了铁碳填料配方)可以将难降解化合物断环断链,提高其可生化性。并且,将其转化为容易降解的物质。因此运用微电解技术配合催化氧化法,是解决该类废水的有效途径。3、新一代微电解填料的特点新型包容式催化活性微电解填料具有高低电位差的金属合金融合催化剂并采用高温微孔活化技术生产而成,具有铁碳一体化、融合催化剂、微孔构架式合金结构、比表面积大、活性强、电流密度大、作用效率高等特点。作用于废水,可高效去除cod、减少色度、提高可生化性、解决效果稳定,可避免运营过程中的填料钝化,板结等现象。 (1)阴阳极及催化剂通过高温冶炼
9、形成铁碳一体化,保证“原电池”效应连续作用。不会像铁碳物理混合组配那样容易出现阴阳极分离,影响原电池反映。 (2)填料通过高温冶炼形成构架式微孔合金结构,比表面积大,活性强,不钝化,不板结,阴阳极针对不同废水进行配比,对废水解决提供了大的电流密度和更好的微电解反映效果,反映速率快,一般工业废水只需要30-60分钟,长期运营稳定有效。(3)技术参考数:比重:1.1吨/m3,比表面积:1.2m2/g,空隙率:65%,物理强度:1000kg/cm2,化学成分:Fe75-85%,C 10-20%,催化元素5%.铁炭包容式微电解反映为:铁原子与炭原子是互相包容组成架构而形成的原电池反映。这种铁炭接触不存
10、在铁与炭的分层问题,因此更有助于电子的转移,电荷效率较高,废水中有机物的去除效率也较高。该填料通过一定的摄氏温度的严格控温技术将铁及催化剂与炭包容在一起形成蜂窝状架构式铁炭结构。(4)突破了传统填料板结钝化的瓶颈:该填料通过严格的控温技术将铁及金属催化剂与炭包容在一起形成架构式铁炭结构。此结构铁与炭永远是一体,不会像铁炭组配组合容易出现铁与炭分离,影响原电池反映。铁炭一体可减少原电池反映的电阻,从而提高电子的传递效率,提高解决效率。铁炭一体可以避免钝化的产生,架构式的铁炭结构可以避免钝化。包容架构式微电解技术是铁炭微电解技术的一次技术革命。广泛应用将为化工等行业的发展带来新的生机。4、新一代微
11、电解填料的优点a.合用范围广,解决效果好,成本低,操作维护方便,不需要消耗电力资源,反映速度快,解决效果稳定,不会导致二次污染,提高废水的可生化性,可以达成化学沉淀除磷,可以通过还原除重金属,也可以作为生物解决的前解决,利于污泥的沉降和生物挂膜。 b.解决后碳的出路:在填料中碳不是以大颗粒形式存在,而是以非常细小的形式存在,反映中随着铁的消耗碳也在不断的脱落,脱落后的细小碳粒会吸附着污染物质进入沉淀池经絮凝沉淀。 c.为什么不需要更换填料:铁和碳是同时消耗的,填料中铁和碳的比例永远不会改变,因此填料的消耗只是量的改变,而不是质变。所以随着填料的消耗只对有机物浓度大、毒性高、色度高、难生化废水的
12、解决、可大幅减少废水的色度和cod,提高废水的可生化性,可广泛应用于印染、化工、电镀、制药、农药、石化等各类工业废水的解决及解决水回用工程。5、铁碳微电解系统的特点我方提供的专有技术的新型铁碳微电解系统,可以解决现有技术中铁碳床易板结、钝化等导致解决效果差的问题。装置主体为圆柱型罐体,圆底封头,锥型顶封头,在顶部及侧下方开有人孔,方便安装及维护。填料为椭圆型烧结填料,直径3035mm,层厚控制在1.52.0米。主体底部封头处设立反洗口,与外部射流器及反洗泵连接,反洗水流将填料向上冲刷并将填料由内筒浮动到内筒与外壳之间,形成流动,可使降解的有机物脱离填料层,从而解决了现有技术中铁碳床易板结、钝化
13、等问题,解决效果稳定连续。6、铁碳的基本作用1)、铁的还原作用铁是活泼金属,在酸性条件下可使一些重金属离子和有机物还原为还原态,例如: (1)将汞离子还原为单质汞: (2)将六价铬还原为三价铬: (3)将偶氮型染料的发色基还原: (4)将硝基还原为胺基: 铁的还原作用使废水中重金属离子转变为单质或沉淀物而被除去,使一些大分子染料降解为小分子无色物质,具有脱色作用,同时提高了废水的可生化性。2)、氢的氧化还原作用电极反映中得到的新生态氢具有较大的活性。能与废水中许多组分发生氧化还原作用,破坏发色、助色基团的结构,使偶氮键破裂、大分子分解为小分子、硝基化合物还原为胺基化合物,达成脱色的目的。一般地
14、,H是在Fe2的共同作用下将偶氮键打断、将硝基还原为胺基。3)、电化学附集当铁与碳化铁或其他杂质之间形成一个小的原电池,将在其周边产生一个电场,许多废水中存在着稳定的胶体如印染废水,当这些胶体处在电场下时将产生电泳作用而被附集。 4)、物理吸附在弱酸性溶液中,填料丰富的比表面积显出较高的表面活性,能吸附多种金属离子,能促进金属的去除。5)、铁的混凝沉淀在酸性条件下,会产生Fe2+ 和Fe3+ 。Fe2+ 和Fe3+ 是很好的絮凝剂,把溶液pH调至碱性且有O2存在时,会形成Fe(OH)2和Fe(OH)3很好的絮凝剂,发生絮凝沉淀。生成的Fe(OH)3 是胶体絮凝剂,它的吸附能力高于一般药剂水解得
15、到的Fe(OH)3吸附能力。这样,废水中原有的悬浮物,通过微电池反映产生的不溶物和构成色度的不溶性染料均可被其吸附凝聚。6)、铁离子的沉淀作用 在电池反映的产物中,Fe2+ 和Fe3+ 也将和一些无机物发生反映生成沉淀物而去除这些无机物,以减少其对后续生化工段的毒害性。如S2-、CN等将生成FeS、Fe3Fe(CN)62、Fe4Fe(CN)63等沉淀而被去除。7、工艺影响因数及设计参数影响微电解工艺解决废水效果的因素有许多,如pH值、停留时间、解决负荷、铁碳比、通气量等。这些因素的变化都会影响工艺的效果,有些也许还会影响到反映的机理。1).PH:通常pH值是一个比较关键的因素,它直接影响了铁碳
16、微电解填料对废水的解决效果,并且在pH值范围不同时,其反映的机理及产物的形式都大相相同。一般低pH值时,因有大量的H,而会使反映快速地进行,但也不是pH值越低越好,由于pH值的减少会改变产物的存在形式,如破坏反映后生成的絮体,而产生有色的Fe2使解决效果变差。因此,一般控制在pH值为偏酸性条件下,当然这也因根据实际废水性质而改变。2)、停留时间:停留时间也是工艺设计的一个重要影响因素,停留时间的长短决定了氧化还原等作用时间的长短。停留时间越长,氧化还原等作用也进行越彻底,但由于停留时间过长,会使铁的消耗量增长,从而使溶出的Fe2 大量增长,并氧化成为Fe3,导致色度的增长及后续解决的种种问题。
17、所以停留时间并非越长越好,并且对各种不同的废水,因其成分不同,其停留时间也不同样。停留时间还取决于进水的初始pH值,进水的初始pH值低时,则停留时间可以相对取得短一点;相反,进水的初始pH值高时,停留时间也应相对的长一点。3)、通气量 :对铁屑进行曝气利于氧化某些物质,如三价砷等,且可以增加出水的絮凝效果,但曝气量过大也影响水与铁屑的接触时间,使去除率减少。在中性条件下,通过曝气,一方面提供更充足的氧气,促进阳极反映的进行。另一方面也起到搅拌、振荡的作用,减弱浓差极化,加速电极反映的进行,并且通过向体系加入催化剂改善阴极的电极性能,提高其电化学活性来促进电极反映的进行,已取得了显著的解决效果。
18、4)、温度:温度的升高可使还原反映加快,但是加快最大的是反映初期,且由于维持一定的温度需要保温等措拖,一般的工业应用不予以考虑,均在常温下进行反映。4.5.2反渗透系统1、反渗透技术原理RO(Reverse Osmosis)反渗透技术是运用压力表差为动力的膜分离过滤技术源于美国二十世纪六十年代宇航科技的研究,后逐渐转化为民用,目前已广泛运用于科研、医药、食品、饮料、海水淡化等领域。RO反渗透膜孔径小至纳米级(1纳米=10-9米),在一定的压力下,H2O分子可以通过RO膜,而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法通过RO膜,从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分开
19、来。RO膜过滤后的纯水电导率 5 s/cm, 符合国家实验室三级用水标准。再通过原子级离子互换柱循环过滤,出水电阻率可以达成18.2M .cm,超过国家实验室一级用水标准(GB68292)。2、反渗透膜的应用现状在各种膜分离技术中,反渗透技术是近年来国内应用最成功、发展最快、普及最广的一种,估计自1995年以来,反渗透膜的使用量每年平均递增20%,根据保守的记录,1999年工业反渗透膜元件的市场供应量为8英寸膜一万六千支,4英寸膜二万六千支。国内反渗透膜工业应用的最大领域仍为大型锅炉补给水,各种工业纯水、饮用水的市场规模次之,电子、半导体、制药、医疗、食品、饮料、酒类、化工、环保、冶金、纺织等
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