活性炭在電廠應用中的問題與試驗研究

丁業

摘 要：本文詳細闡述了活性炭在火力發電廠化學水處理中的重要性，并針對活性炭應用中存在的問題進行試驗研究。在此基礎上，總結、歸納了幾點活性炭在電廠水處理中的應用對策。

關鍵詞：電廠水處理；活性炭；過濾；試驗研究

中圖分類號：TM62 文獻標識碼：A

目前，城市再生水越來越多的應用在火力發電廠，再生水中存在大量的有機物，在電廠水處理系統中，一般通過投加殺菌劑和石灰軟化處理去除，但是效果有限，去除率僅30%左右，不能完全去除，剩余有機物則進入后續系統中。當有機物進入超濾及反滲透裝置，會污堵膜元件，影響制水量及使用壽命；當有機物進入離子交換樹脂，會帶來嚴重污染，影響使用壽命及再生效果；當其進入熱力系統會自動分解成有機酸，給鍋爐帶來不良影響。在這一嚴峻形勢下，針對火力發電廠水處理中活性炭的應用存在的問題和對策進行探討成為擺在電廠管理人員和研究人員面前一項亟待解決的新課題。

一、概述

水是保障電廠正常運行的重要條件，城市中水的回收再利用積極響應了國家相關部門對于可持續發展觀的號召，其有效緩解了電廠的用水短缺問題，具有十分重要的作用和意義。在這一過程中，由于中水的特殊性，其蘊含大量的有機物和細菌，采用殺菌劑也是必不可少的處理手段。現階段，較為普遍的是加入氯，氯是一種強氧化劑，具有較強的殺菌作用，但是，氯會給反滲透膜和樹脂帶來一定程度的損壞。因此，在城市中水在進入電廠水處理反滲透裝置及除鹽設備前，應及時的排除系統中的余氯，以達到后續系統進水水質要求，減少對系統的危害。

活性炭具有較強的吸附性，因其極為發達的細孔結構和較大的比表面積，使其具備除去水中有機物的功能，成為一種可靠性較強的吸附手段。活性炭的吸附作用主要是通過利用活性炭巨大的比表面積及其特殊的表面結構，生成物理吸附或者化學吸附，可去除水體中的余氯和有機物質。而且其操作十分簡單便捷，在電廠水處理中倍受青睞。但從國內電廠的應用情況來看，還或多或少存在一些問題，迫切需要尋求出更具適用性的應用方法。

二、活性炭應用中存在的問題

（一）現階段，大部分新建的電廠，都面臨著原水為城市再生水和廢水零排放等問題，而再生水水質都比較差，有機物、含鹽量等都較高。要解決這個問題，必須將循環水維持較高的濃縮倍率，而且需要將循環水排污水回收再利用于鍋爐補給水系統，而排污水水質較原水更差，所以在鍋爐補給水處理系統中，往往會采用反滲透處理裝置。但是，由于城市再生水中存在大量的微生物，如果進入化學水處理系統中，造成膜裝置的堵塞，給設備帶來較大的危害，故一般在反滲透前設置活性炭過濾器。

（二）在循環水排污水的回用系統中，一般采用石灰深度處理系統以及投加殺菌劑殺菌滅藻，在除去暫硬、懸浮物等雜質的同時，也可實現微生物的有效控制。其將循環水通過加入石灰混凝澄清，并通過過濾器過濾，后進入清水箱，在經過超濾、活性炭過濾，隨后進入反滲透裝置。然而在這一過程中，余氯會降低活性炭的強度，將活性炭細化成為粉末狀并加入水中，導致反滲透進水水質達不到相關要求，使反滲透膜堵塞，增加反滲透的清洗頻率，減少反滲透的使用壽命。

三、關于電廠水處理中活性炭應用的試驗研究

針對氯對活性炭強度的影響進行研究，主要分成以下幾個試驗步驟：

（一）加入氯后活性炭的強度

1 分別將三份250mL的活性炭經由沖洗、干燥及篩取后，對應放入a、b、c三個容器中，并注入濃度為0.2、0.5、1.0毫克每升的氯酸鈉溶液700mL，密封后放置4個月；2 將處理后的活性炭放入托盤中，并放入恒溫高達100℃的保溫箱中干燥兩小時，取大于0.63mm、50ml的活性炭進行稱重，并得出數據；3 研磨活性炭，并進行篩分，從而獲取大于等于0.63mm的活性炭，進行稱重并得出數據；4 針對經過不同濃度的余氯侵泡后，計算出活性炭的強度。

（二）不加入氯活性炭的強度

1 取一定質量的活性炭，用水清洗其中的粉塵和殘渣，直到水質呈現透明狀；2 將其放入恒溫高達100℃的保溫箱中干燥兩小時，并用直徑為0.63mm的篩子進行篩取；3 篩取50mL的活性炭，并進行稱重；4 將一定質量的活性炭放入球磨機鋼筒內，對應放入5個磁球，密封后按照120r每分鐘的速度研磨3分鐘；5 完成研磨后，取下鋼筒，進行篩分，將大于等于0.63mm的活性炭收集起來，進行稱重；6 計算出活性炭的強度。

（三）試驗數據的比對

根據試驗數據可知，未經氯浸泡后的活性炭強度明顯高于經由余氯浸泡后的活性炭強度。其在固定的時間和一定體積下，活性炭強度是根據余氯濃度的變化而變化的，余氯濃度增大時，活性炭強度減小。試驗表明，余氯對活性炭強度有著重要影響，兩者之間成負相關。

四、強化活性炭在電廠水處理中的應用對策

在目前中水回用電廠中，循環水排污水處理系統主要是通過向原水中加氯進行殺菌處理，處理后輸送到鍋爐補給水處理系統，再利用活性炭去除水質中的有機物質，隨后才進入反滲透裝置。上面的實驗表明余氯會使活性炭轉變成為粉末狀，造成反滲透進水質量無法達標，給系統帶來不良影響。所以為了使進水達到相關要求，可采取以下幾個方法：

（一）如果后續鍋爐補給水處理系統中存在反滲透設備，就需要在活性炭過濾器前設置還原劑加藥設備，以較少活性炭的破碎率，最大限度的減少對反滲透的影響。

（二）在利用活性炭除去有機物質的鍋爐補給水處理系統中，可利用其他非氧化性的殺菌劑進行來水的殺菌處理。

（三）除此之外，可將活性炭過濾器活性炭濾料層底部鋪設一定厚度的細石英砂濾料，以截取破碎的活性炭粉末，較少對反滲透裝置的影響。

結語

綜上所述，水源采用城市再生水，且設置活性炭過濾器除有機物的火力發電廠，就應該注意活性炭在余氯作用下破碎的問題，并積極采用有效措施以減少活性炭的破碎，控制水質污染問題。而活性炭破碎率降低，可減少后續反滲透系統的堵塞，以及系統的運行成本，有效降低了電廠人力、物力及財力的損耗。

參考文獻

[1]王羅春，傅潔琦，靳文廣，等.火力發電廠水處理用活性炭吸附性能評價方法的改進[C].中國精細化工協會第六屆水處理化學品行業年會論文集，2010：117-122.

[2]王羅春，傅潔琦，靳文廣，等.火力發電廠水處理用活性炭吸附性能評價方法的改進[J].工業水處理，2011，31（05）：76-78.