【專業概念部分】
1、水質監督項目及指標
SC:電導率,為與CC區別,也稱“比電導率”或“全電導率”,“比電導率”一般是上世紀80年代的專業叫法,我使用全電導的叫法。電導率反應的是水質電解質含量、離子解離程度大小,直觀表現為水體導電能力的大小。通常認為電導率越高,水中溶解性鹽分越多。單位常用μS/cm,反映的是電荷遷移速度。理論上的純凈水電導率在0.047~0.052μS/cm。
pH:反應水中氫離子濃度,計算式為-log([H+]),無單位。通常注明25℃,標準大氣壓下。用于監控水中酸性腐蝕現象的趨勢。
溶氧:也簡寫做O2,反映水中溶解的氧氣含量,單位為μg/L,在給水全揮發還原性處理加藥方式-AVT(R)、或給水全揮發氧化性處理加藥方式-AVT(O)下,用于監控水中氧腐蝕現象的趨勢;或者在給水全揮發加氧處理加藥方式-OT下,監控加入的氧氣量情況。在定冷水監督中,定冷水箱充氮運行方式下也要監控。
鈉:水中鈉離子含量,簡寫做Na或Na+,鈉為水中最常見離子中最活潑的一價金屬陽離子。鈉為強電解質,對電導率的貢獻很大,會加劇各類電化學腐蝕,同時會結合各類陰離子形成鈉鹽,沉積在鍋爐受熱面或汽輪機葉片上,造成積鹽。常見鈉鹽都易溶于水,積鹽通常都可逆,但硅酸鈉除外。主要靠陽樹脂去除。
硅:水中硅酸根離子含量,簡寫做Si或SiO42-或SIO2,直接反應水體中攜帶的二氧化硅的量,二氧化硅難溶于水,少量溶解會解離出硅酸根或偏硅酸根,除鹽系統或精處理系統的陰樹脂能除去硅酸根離子。硅含量大會造成硅沉積或硅酸鹽沉積在鍋爐受熱面,是常見的結垢現象。鍋爐啟動初期有個階段,叫“洗硅”,即不急于升溫升壓,而是加大排污換水,將系統中洗出來的硅排掉。
鐵:分為游離鐵和全鐵,前者反映水中鐵離子(包括二價鐵、三價鐵及各類絡合物等)含量,全鐵則還包括非離子態的所有鐵元素含量(如三氧化二鐵、四氧化三鐵等),通常熱力系統監督的是全鐵。熱力系統運行和停運后,都會不斷有各類氧化、腐蝕現象,使系統中的鐵元素被溶解、攜帶進入水中,監督鐵,一方面是監測系統腐蝕的嚴重與否,另一方面也是避免腐蝕下來的鐵在鍋爐受熱面沉積結垢。
氯:水中氯離子含量,簡寫做Cl或Cl-,氯為水中最常見離子中最活潑的一價陰離子。氯離子也是強電解質,對電導率貢獻很大,同時由于其最外側電子軌道有多個孤對電子,會參與多種機理的化學反應,很多點狀腐蝕、酸性腐蝕和電腐蝕都和氯離子有關。除鹽系統或精處理系統的陰樹脂能除去氯離子,但樹脂接近失效時,也容易最先漏出。
硫酸根:水中硫酸根離子含量,簡寫做SO42-,是僅次于氯離子常見的較活潑的二價陰離子,強電解質。能參與一些腐蝕反應,也容易形成硫酸鹽,尤其是硫酸鈣呈粘性難溶于水。主要靠陰樹脂去除,由于離子較大,反滲透也能去除一大部分。
銅:水中銅離子(包括一價銅和二價銅離子以及絡合物等)含量,簡寫做Cu或Cu2+。通常只在含銅系統中監督此項,如采用銅管凝結器的凝結水系統,或使用定子空心銅導線的定冷水系統。目的是監測系統腐蝕的嚴重程度。
TOC:水中總有機碳含量,反映的是水中有機類物質的多少,通常有機物都含有碳元素,所以以碳元素代表其量的多少。熱力系統中可能出現的TOC成分通常是小分子低碳鏈,或分子量稍大一些的有機物在高溫下分解成的小分子低碳鏈,又或者是細菌、微生物等大分子。常見乙醇、蔗糖等分解成甲酸、乙酸、乙二酸等;或者尿素進入熱力系統;又或者離子交換樹脂漏入,受熱分解出的低碳鏈酸等;再或者微生物滋生。常見TOC在受熱分解成羧酸類物質前,基本都是非電解質或弱電解質,對電導率影響不明顯。TOC過大會在高溫系統中分解出有機酸,降低pH,或者有機物中含有氯、鈉、硫等元素,分解后增大系統氯、鈉、硫酸根的含量。
COD:生化耗氧量,能反映水中的活性有機物(如細菌、微生物等)的多少。通常用強氧化性物質進行處理,模擬生物耗氧活動,通常是鉻酸鉀和高猛酸鉀,分別寫作CODCr和CODMn。
BOD:生物耗氧量,反映水中的活性有機物(如細菌、微生物等)的多少,通過生化培養的方式測定生物活動耗氧情況,分為5天法和7天法,分別寫作BOD5和BOD7。常規電廠的化驗室一般不具備做BOD的條件。相對COD,BOD更準確真實。
濁度:水的渾濁程度,通常以打光-測定透過水的光流明的方式測定,單位為NTU。通常用在源水或污水系統中,是過濾設備產水質量的主要指標。
硬度:水中鈣、鎂及其他二價金屬陽離子(鈹鋇鐳等)的總稱,通常測定的就是鈣+鎂離子含量之和,上世紀八十年代的專業人員經常簡寫做YD。硬度是熱力系統結垢的主要原因,其與各類陰離子結合形成的鹽會附著在受熱面,難以除去。單位分為以物質的量(mol/mmol/μmol)計和以質量(g/mg/μg)計兩種表示方式。銅鐵等二價陽離子會對測量結果有干擾。
鈣硬:水中鈣離子含量。其他同硬度。
鎂硬:水中鎂離子含量,通常是以硬度減去鈣硬得到的結果來粗略表示。其他同硬度。
堿度:水中堿類物質含量,所有能與酸反應的物質。分為酚酞堿度和甲基橙堿度(也叫總堿度),區別在于兩種指示劑的滴定終點pH不同,變色時所消耗的酸量不同,單位與硬度相同,但要注意滴定堿度常用鹽酸,是一價酸,得到的堿度也是按一價物質來計的。上世紀八十年代的專業人員經常簡寫做JD。
懸浮物:水中不溶的、懸浮狀態物質的含量。通常用在污水或雜質非常多的廢水系統,需要過濾瀝水稱重來測定,所以非必要情況下,都偏向于監測濁度來代替。
TDS:水中溶解的固體物質總和。通常用在含鹽量很高的廢水系統。由于可溶性鹽分通常都易于解離出離子,所以在限定范圍內,TDS與電導率有粗略的對應關系。高鹽廢水用TDS,凈水用電導率SC。
SDi:膜污堵指數,反映水中含有的會對膜設備造成污堵的成分的多少。通過恒壓下連續流過比對膜恒定水量,測定時間的變化與比值。是超濾、反滲透等(有時也包括電滲析)膜設備進水的一項重要指標,主要是水中的大分子有機物、微生物、活性粘泥、膠體等影響此項指標,SDi越大膜污堵的越快。
ORP:氧化還原電位,常用單位mV,反映的是水體的氧化性(或還原性)的強弱。由于其可使用電極儀表,進行在線連續監視,主要用于反滲透進水監督,代替監測余氯,防止膜在余氯作用下降解、脆化、壽命縮短甚至直接損壞(耐氯膜除外)。數值越大氧化性越強,還原性則是負值。
氨氮:簡寫為NH3-N水中含有氨類、硝基類等含氮物質總和,是微生物生長繁殖的主要營養物質。在生活污水中,用于監測生化降解工藝的完成度,污水處理的效果。在中水、循環水中,用于監測水體營養富集程度,控制微生物繁殖。在廢水中,監測處理和排放達標情況(主要是尿素無法處理)
磷:水中磷元素的含量,分為正磷、偏磷、總磷、有機膦和其他,總磷簡寫為P??偭资歉黝惲自氐目偤?;正磷和偏磷是以無機鹽形式存在的磷元素,主要是磷酸根和磷酸氫根離子,其中正磷含量為主;有機膦則以有機物形式存在的磷元素,是常見的含磷阻垢劑的有效成分,能對水中的硬度物質及其形成的鹽類,起到分散、螯合、破壞晶格生長等作用。通常用總磷減正磷粗略作為有機膦含量,而有機膦含量則通常作為阻垢劑加藥劑量的監測依據(無磷、低磷系阻垢劑除外),用于控制循環水中的阻垢劑加藥量;無機磷過大,則營養富集微生物生長快,有機膦過低則阻垢效果差,在阻垢劑發生作用的過程中,有機膦會向無機磷轉化。
余氯:指水中含有的游離態的氯氣成分,簡寫做CL2。余氯具有強氧化性,常見的水體殺菌藥物絕大多數都是氯系殺菌劑,其作用機理都是靠氯的氧化性。中水、循環水、污水監督余氯,是在殺菌劑投加后,觀察藥物分散效果和持久力,配合現場目測菌藻殺滅情況。由于在線監督的余氯表計造價昂貴也難以維護,多采用定期手工化驗的方式監督,而反滲透、電滲析等需要在線連續監視的系統,則多采用監測ORP來代替,并輔以定期化驗。
石油類:簡稱“含油”,水中含有的礦物質油、脂類的總和,通常用于含油廢水處理系統的效果監測,以及污水、廢水達標排放情況監督。
砷:最常見的有毒物質,在各類大宗藥品成分驗收,以及中水、循環水監督及廢水達標排放等標準中,都有要求,但如果沒有引入污染,實際各系統中含量極低,各類標準中也將其列為痕量,一般電廠化驗室無法測定。
2、水質監督標準范圍的解釋
25℃:通常默認的在線監督指標,都指的是在一個標準大氣壓,25℃條件下的數值,各類標準規定也是在此條件下,偏離此條件則儀表會出現誤差,測量結果失去意義。
pH:用于控制水中酸性腐蝕趨勢。由于銅的堿性腐蝕比較突出,所以各類標準中對含銅系統和全鐵系統的pH的規定有明顯的區分。而相同系統隨加藥處理方式不同,對pH的規定也有變化。例如超臨界直流鍋爐機組,全鐵系統,給水全揮發(AVT)處理方式下,給水pH正常范圍為9.2~9.6(25℃),而如果采用加氧(OT)處理方式,在保證形成致密氧化膜的前提下,pH則可放低至8.5~9.3,如果是中性加氧,pH甚至可放低至接近中性。又例如發電機定冷水,如果是不銹鋼空芯導線,規定中的pH下限接近中性;而定子空心銅導線又分為水箱充氮運行和通大氣運行兩種方式,通大氣方式由于長期與氧氣直接接觸,其規定的pH范圍更嚴格,充氮方式則要對定冷水中的溶氧進行控制。其他還有閉冷水也同理。
銅的堿性腐蝕:過渡族金屬元素,由于其次外層電子軌道存在孤對電子或空軌道,易形成配位鍵,尤其是銅容易與氫氧根離子形成堿式銅配離子或銅氨絡離子,造成銅材質的腐蝕。而鐵的堿性腐蝕通常要在pH>11才比較明顯。
電導率:一個監控結垢與腐蝕的綜合性指標。各類雜質離子過多,有些可能造成結垢,有些則會加速腐蝕,在高溫高壓的水汽系統中,離子含量增大,會加劇各種電化學反應,基本都會對設備系統產生不好的影響,且溫度壓力越高,影響越突出;所以隨機組設計參數高低不同,及汽包爐還是直流鍋爐的區別,其給水(和爐水)的電導率規定會有差別,而且為了排除加藥的影響,通常是監督氫電導率CC。在鍋爐補給水系統中,電導率則是監督除鹽水制備過程和產水質量的最重要指標。在廢水系統中也能用來監督含鹽量。
溶氧:水中溶氧大,會加劇氧腐蝕;溶氧足夠大時,則會形成致密的氧化膜,對管道設備形成保護。不同的加藥處理方式,對應不同的溶氧控制標準,包括定冷水。即使是給水加氧,凝結水(加藥前)由于凝結器的負壓脫氣作用,也根本達不到加氧處理的溶氧量,所以凝結水其溶氧也只能按照20μg/L以下控制。
腐蝕:熱力系統的腐蝕是多種因素共同作用的結果,只是從直接成因上分為氧腐蝕、酸性腐蝕、電化學腐蝕等種類。實際上當溶氧不變,只是電導率增大,也會加劇氧腐蝕,pH不變而溶氧增大,酸性腐蝕也有加劇的趨向。
鈉:鈉容易被蒸汽攜帶,又會在受熱面或迎汽面沉積,直流鍋爐由于沒有汽包洗汽和排污,必須從一開始就嚴格控制鈉離子含量,所以需要有凝結水精處理。同時凝結水(精處理前)的鈉離子含量也有要求,雜質離子太多,精處理在水體高速流動的工作環境下,處理攔截雜質離子的能力也有限,不可能無限制的處理臟水。而且鈉也是非常常見的元素,新安裝或大修的定冷水系統,沖洗完成后的水質,對鈉也有規定。
氯:氯離子已經被證明和多種腐蝕成因有關,在各類標準中也對碳鋼、不銹鋼做了針對氯離子含量的規定。只能靠精處理除去,而由于標準中規定的是1μg/L以下的氯離子含量,此等級的在線表計昂貴且維護成本高,化驗室也只能通過離子色譜儀(當前最便宜的國產貨可能在30萬元左右,且維護成本大約每年5萬元)來測定,外界干擾或污染造成偏差的可能性較大。
鐵:鐵含量高,超過標準規定,說明系統存在嚴重腐蝕,應從pH、溶氧、CC等多方面排查原因。有時采樣架沖洗不徹底,表管中沉積的鐵會干擾化驗結果。
銅:同鐵。
硅:硅含量高,容易出現結垢。精處理能除去部分硅酸根離子,但還是從鍋爐補給水制備階段,就控制硅含量在10μg/L以下。
TOC:200μg/L以下,是權威科研機構得出的結論,無論鍋爐補給水還是鍋爐給水。
COD/BOD:相關要求都是根據各類排放標準所制定,或者根據水處理設備的設計承受能力而定。
濁度:基本是根據過濾設備的設計處理能力而定,或者廢水排放標準中有相關要求的。
鈣硬+總堿:GB/T 50050中對循環水防止結垢提出的一個概念,也是通常循環水阻垢劑做動態模擬實驗時,對阻垢劑性能和水體極限結垢濃度做重點考量的一項指標。即鈣硬度與甲基橙堿度之和,且是以碳酸鈣計。通?;炗捕?、堿度的結果是mmol/L或μmol/L,而寫作mg/L和μg/L時,則是乘上了相應的原子質量;例如,鈣硬1mmol/L,即是40mg/L(鈣原子量40),鎂硬2mmol/L,即是48mg/L(鎂原子量24),鈣硬加總堿則是要乘上碳酸鈣分子量100;上面說過,堿度是以一價離子物質計,而硬度都是二價離子,碳酸鈣也是二價鹽,所以在計算時,1mol的鈣硬可折算為1mol的碳酸鈣,應乘上100,而1mol堿度只能折算為0.5mol的碳酸鈣。例:當循環水中鈣硬為7.0mmol/L,甲基橙堿度為5.2mmol/L時,則其鈣硬加總堿為(7.0+5.2/2)*100=960mg/L。
SDi:需要定期查定,尤其當反滲透前面水源改變,或前級設備出現問題,又或者反滲透本身有污堵的跡象時,都應重點關注。膜設備本身的設備說明中都對此項有相應的要求。但超濾膜由于孔隙相對更大,且能夠反洗,而且能在反洗中做殺菌處理,又而且能使用氧化性氯系殺菌劑,所以通常問題都不大。而電滲析膜理論上是鹽分透過而水分子不發生遷移,且在高濃鹽水中又有高壓電場力作用,有機物、膠體等物質相對不容易滋生和堵塞膜孔,所以問題也不大。只有反滲透,其設備特點決定必須對SDi指數定期測定嚴格控制。
FAC:流動加速腐蝕,指的是在超臨界和超超臨界機組中發現的一種腐蝕現象,通常認為是,原本在低參數和亞臨界機組中難以出現或程度很輕的腐蝕機理,在超高壓高溫條件下顯著增強加劇的情況。簡單解釋為,在高速流體的粘性作用和極高壓力,以及超高溫度下原子活動加劇,等共同作用下,水分子和雜質離子壓迫破壞金屬晶格,強行使金屬解離,脫離晶體溶入水中并被帶走,造成腐蝕。而要減輕FAC的影響,常規思路一,是進一步精除鹽,所以GB/T 12145中規定,超超臨界機組精處理后的水質指標,應按照“理想”值來控制;二是提高pH,壓制氫離子活性,但受限于藥品成本和精處理的負擔加大,效率太低;三是加氧運行方式,靠堅硬帶磁性的四氧化三鐵和α-三氧化二鐵形成的致密金屬氧化膜,來保護設備。
3、系統運行、操作
超濾反洗:超濾膜允許反洗,且包括空氣吹洗,水洗過程中又分為反洗上排水和反洗下排水,分別是沖洗膜表面和穿過膜孔隙反向沖洗。超濾反洗允許加藥,加酸用于洗脫硬度物質形成的水垢,加堿則可剝離有機物分解膠體,加次氯酸鈉可殺滅菌藻并抑制其繁殖。
反滲透低壓沖洗:反滲透膜不能反向通水,無法反洗。設備每次運行后,或停運超過24小時,需要進行一次低壓沖洗,使用反滲透產出的淡水或除鹽水,對膜表面進行潤洗,并沖出殘留的鹽分。低壓沖洗需要所用水含鹽量低,以及充足的沖洗時間,不需要過高的壓力和流量。
化學清洗:對膜設備進行的針對性清洗,添加對應的藥劑,包括:針對硬度結垢的酸洗、針對微生物和膠體的堿洗、殺菌洗,針對鐵沉積的還原性洗,以及針對其他堵塞原因(如硫酸鈣)的清洗。清洗過程包括溶藥、升溫、循環清洗、浸泡、測定藥劑損耗及補充溶藥等。
樹脂:離子交換樹脂的簡稱,電廠常見的主要是除鹽設備的樹脂,以及精處理系統中的能夠耐受較高溫度壓力,并在高速水流中置換雜質離子的精處理樹脂;我這使用的001/201系列,屬于強酸/強堿型苯乙烯系樹脂,又分為*7系的常規樹脂、D系的大孔樹脂、以及高速高壓的MBP樹脂。其他的還有采樣儀表系統中,測定CC用的陽樹脂,定冷水系統中用的氫型/鈉型小混床等。
失效與再生:離子交換樹脂經過長時間運行后,當其交換容量被雜質離子全部占據(或接近全部占據)之后,即開始漏出之前吸附的雜質離子,從性質最活潑、體積最小的開始漏起。除鹽設備表現為漏鈉、漏硅,而精處理樹脂失效的初始現象就是氨化-漏氨。當樹脂失效,就不能再繼續運行,應著手進行再生,即使適當濃度、適當流速的再生液(強酸/強堿,也有使用中強甚至弱酸堿的,根據樹脂型號不同而定)流過樹脂,將之前吸附的雜質離子置換出來,重新讓氫/氫氧根離子占據樹脂的離子空穴,恢復離子交換能力。
除鹽再生步驟:總的來說包括三步:反洗、置換和漂洗。反洗分為大、小反洗以及靜置放水,置換則包括了預噴射、進酸堿和置換,漂洗(混床還有混脂)包括滿水、小正洗和大正洗。根據再生過程中,床體是否憋壓、再生酸堿液與正常運行時的水流方向是否一致等因素,進行分類,我這的除鹽設備屬于無頂壓逆流再生。
精處理再生:精處理再生是將樹脂傳出高速床,在專用的再生設備中進行,屬于體外再生,就無所謂逆流正流。我這的精處理設備為高速混床,陰陽樹脂混合,所以再生時先要進行分脂,采用的是高塔分離法,經過反洗拖脂使陰陽樹脂徹底分離分層,然后分別傳入對應的再生罐中,分別進行再生,與除鹽混床的陰陽樹脂同在體內再生,酸堿對流匯合再排出的形式不同。
4、專業設備
預處理:通常指對中水、地表水等水質較差的水源,進行軟化澄清過濾的一整套處理系統,北郊有石灰(高鹽廢水還有純堿)軟化澄清的高密度澄清池(高鹽廢水還有機械攪拌加速澄清池),變空隙濾池(高鹽廢水還有多介質過濾器)等。預處理后的水可以供循環水補水用或作為鍋爐補給水的制水水源。
過濾設備:常見的包括變空隙濾池、細沙過濾器、活性炭過濾器、PCF過濾器、纖維球過濾器、前置除鐵過濾器、濾芯式保安過濾器、疊片過濾器等,超濾也屬于過濾設備,只是精度遠超以上設備。
超濾:膜元件的過濾設備,能反洗,能氧化殺菌,也怕污堵和結垢,除去反洗耗水,運行產水率理論值能達到100%。
反滲透:膜設備,在高壓下使水分子透過膜,進入到淡水側,鹽分和絕大部分雜質離子被留在濃水側,達到脫除鹽分的效果,能極大地減輕后繼除鹽設備的負擔。反滲透膜孔隙小,材質特殊,必須防止異物劃傷、氧化降解、失水干燥、高溫、低溫、菌藻滋生等各種損傷。反滲透有嚴格濃淡水比例規定,產水率通常在75%甚至以下,濃水過大則效率低,濃水過小則結垢風險嚴重。反滲透進水對余氯、pH、溫度等也很敏感,尤其是余氯。
陰陽混床:常規的除鹽設備,按照陽床、陰床、混床的順序布置,床體內有對應的陰/陽樹脂,攔截、吸附、置換水中的雜質離子,使產水接近于純水。
精處理:通常的精處理設備包括前置除鐵過濾器和精除鹽設備,除鐵過濾器作為輔助,減輕游離鐵對精除鹽陽樹脂造成的污染,減緩由于鐵中毒而樹脂報廢的速度。精處理主要功能單元是精除鹽設備,作用是去除水中的雜質離子,常見的有高速混床、高速陰陽分床,還有附著過濾單元的粉末樹脂工藝等。對于超臨界和超超臨界機組,為防止漏氯和漏鈉,應禁止精處理氨化運行。
恒溫裝置:為保證進入在線儀表的水樣能盡可能接近25℃,而設置的冷卻/加熱裝置,通常包括水箱、對水樣的表面換熱器和循環泵,水箱中有制冷空調和電加熱器,并有溫度控制系統。
脫碳塔:除鹽水制備流程中,通常都加入脫氣裝置,脫除大部分水中溶解的氣體,以減輕除鹽樹脂的負擔。主要是二氧化碳,所以叫脫碳塔,二氧化碳在水中解離呈碳酸根離子的形式,會消耗陰樹脂的交換能力,縮短陰床的運行時間。常見布置在陽床出水進入陰床之前,配有中間水箱,我這則布置在反滲透淡水至淡水箱前,省掉了中間水箱。
定冷水小混床:定冷水系統有多種運行方案,其中一種是加堿裝置配合小混床,通過混合離子交換床,不斷去除定冷水系統中的雜質離子(主要是銅鐵),控制水體電導率,凈化定冷水,在不斷加堿保證pH合格的情況下,同時保證定冷水SC不超2.0μS/L。小混床有氫型+氫氧型方式,也有氫型+鈉型+氫氧型方式,陽樹脂接近失效時會漏出鈉離子,造成pH升高從而壓低加堿量,不影響系統。
5、藥劑
還原劑:用于降低反滲透進水的ORP/消除余氯的藥劑,常用的是焦亞硫酸鈉或亞硫酸氫鈉,容易揮發出二氧化硫氣體,刺激損傷鼻腔、氣管、眼睛等黏膜組織(二氧化硫遇到氧氣變三氧化硫,再遇水變成硫酸)。還原劑應盡量少用,一方面帶入多余的鈉離子,增大反滲透淡水含鹽量,另一方面亞硫酸根會變成硫酸根,與水中的鈣離子結合形成硫酸鈣,粘性且難溶于水,造成膜堵塞,很難清洗。
反滲透阻垢劑:常見的有含磷阻垢劑,低磷阻垢劑和無磷阻垢劑,但低磷和無磷的效果很差。低聚有機膦系阻垢劑,能使水中的硬度成分即使在極度濃縮,達到甚至超出析出極限的情況下,仍能保持溶解于水中,不產生鹽分晶體;這就使反滲透濃水側的水在含鹽量濃度非常大的環境中,仍能保持不結垢,不堵塞膜孔隙和流通部位。低聚有機膦阻垢劑,在藥箱中濃度較高且長時間與空氣接觸,會產生白色絮狀物,是造成阻垢劑加藥計量泵堵塞的最主要原因。
次氯酸鈉:殺菌用液體,功能基團是次氯酸根的強氧化性,屬于氯系氧化性殺菌劑。
循環水阻垢劑:與反滲透阻垢劑的基本原理一致,都是在水體中鹽分(主要是硬度)濃縮的情況下,防止結垢。循環水結垢危險性最大的位置,通常是在凝結器換熱管壁,原因是有加熱源。通常阻垢劑顯酸性,有毒性,會腐蝕金屬,刺激皮膚、黏膜。
碳鋼緩蝕劑:在以碳鋼為主要材質的循環水系統中,由于蒸發濃縮,造成氯離子濃度較高,以及加硫酸降低堿度等因素,水體對鐵的腐蝕趨向很嚴重,所以引入了碳鋼緩蝕的概念,簡稱碳緩,常見的主要成分是硫酸鋅,有毒性。
粘泥剝離劑:主要成分是表面活性劑,常見的是十二烷基苯磺酸鈉,再輔以其他成分。反滲透清洗時為了提高剝離效果,也會直接使用十二烷基苯磺酸鈉,不能用循環水用的藥劑。
氧化殺菌劑:次氯酸鈉也屬于氧化性殺菌劑的一種,其他如固體的三氯異氰尿酸(或二氯),電解鹽酸能得到二氧化氯,總之都是利用氯氣或正價氯的強氧化性。必須避免與反滲透設備接觸。
非氧化殺菌劑:不表現出氧化性的殺菌劑,最常見的如異噻。循環水中連續重復使用,容易使菌藻產生抗藥性,效果變差。反滲透殺菌清洗必須使用專用的非氧化殺菌劑。
絮凝劑:能使水中雜質抱團聚集,形成易于沉淀的“礬花”,常見的就是聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁等。
助凝劑:能幫助絮凝劑捕捉泥沙雜質的粘性藥劑,通常是聚丙烯酰胺簡稱聚丙,又分為陽離子型、陰離子型和非離子型。本身屬于類有機物膠體,極易造成膜設備的污堵,且不容易被剝除,難以清洗,即使是分子量較大,反應速度較快的陰離子聚丙烯酰胺,也很容易產生殘余,對后面的超濾、反滲透造成不良影響,嚴重升高SDi。
鹽酸:氯化氫的水溶液,常用的是31%左右濃度的,已經接近飽和。強酸性,易揮發出氯化氫氣體,非常容易腐蝕金屬且灼傷人體。鹽酸通常不表現出還原性,但當負價氯遇到次氯酸鈉等強氧化性的正價氯時,會反應產生氯氣,有毒。
液堿:氫氧化鈉的30%左右濃度的水溶液。強堿性,對生物質傷害很大,也會造成堿性腐蝕,暴露在空氣中會吸附二氧化碳而逐漸失效。氫氧化鈉固體也叫燒堿、火堿、苛性鈉等。液堿對人體的灼傷危害比鹽酸還大。
濃硫酸:92~98%濃度的硫酸,會揮發出二氧/三氧化硫氣體。濃硫酸有強氧化性和脫水性,遇到鐵會形成氧化鈍化膜,防止進一步腐蝕,但如果遇到水變稀硫酸,則會嚴重腐蝕。濃硫酸對人體的傷害,是本小節所列藥品中最大的。暴露在空氣中會吸附水蒸氣,變稀釋,嚴重時腐蝕容器。
純堿:碳酸鈉,用于預處理系統中,使水中的鈣離子形成碳酸鈣沉淀,去除永久硬度。純堿的堿性不如氫氧化鈣,前者是強堿弱酸鹽,后者則是溶解度較小的堿,不能單純靠純堿提高預處理水的pH。
消石灰:氫氧化鈣,用于預處理系統中,提高pH,使水中的鎂離子形成氫氧化鎂沉淀,去除暫時硬度,并且和碳酸氫根、磷酸氫根等離子反應,降低堿度,產生的碳酸根離子也能稍稍降低永久硬度。消石灰遇水會放熱,暴露在空氣中吸附水蒸氣和二氧化碳,會逐漸失效、板結。
EDTA:上世紀八十年代化學專業人員對EDTA二鈉或四鈉的誤用簡稱,沿用至今。EDTA實際指的是乙二胺四乙酸,四乙酸根分為兩組,每組的空間排列呈螯狀,對二價陽離子能有效的形成螯合物,可用于硬度測定、鍋爐酸洗、膜設備化學清洗等很多方面,有一定毒性、對金屬有腐蝕性,廢水難以處置,排放需要嚴格控制。EDTA屬于有機四元弱酸,難溶于水,實際應用中所使用的是EDTA的二鈉鹽或四鈉鹽,專業人員則將其直接稱作EDTA,在堿性條件下能溶于水,其功能基團在于四個乙羧基的螯合作用,所以不影響藥效。鍋爐酸洗中用EDTA的話,實際清洗液是堿性的,但還是叫“酸洗”,因為是清除鐵銹;滴定硬度時,需要遮蔽鐵、銅等二價陽離子的干擾,還要加入緩沖溶液。
6、化驗、計算、監測手段
分光:分光光度計化驗法的簡稱,包括可見、紫外、紅外等不同波段的光源。方法是將水樣加入指定藥劑,發生特定的顯色反應后,盛入比色吸收石英皿,再放入分光光度計的暗室,調整儀器至指定波長,儀器通過棱鏡分光裝置,將廣域頻譜的光源篩選出指定的波長光,照射吸收皿,在吸收皿后方測定投過的光流明,從而得出“吸光度”,配制不同濃度的標準溶液,測定其對應的“吸光度”,繪制成曲線,然后就能用來測定對應成分的未知溶液的濃度。原理是溶液中需測定的成分,經過顯色反應后,含有特征離子或共價鍵,表現出特定顏色(或不在可見光譜中),因其電子軌道具有獨特的電磁波吸收波長,照射此波長的光,會被吸收,成分濃度越高,“吸光度”越大。分光法由于儀器光源老化、棱鏡調整系統偏差等原因,需要定期重新繪制曲線,每種需測定成分都有自己的專用曲線,并使用空白樣本(一般是除鹽水加顯色藥劑)標定0檔。分光法是電廠化驗室最主要應用最廣的化驗方法,用于測定鐵、硅、磷、銅、聯胺等成分。顯色藥劑常見的有林菲羅琳(測鐵)、對二甲基苯甲醛(測聯胺)、鉬酸銨和酒石酸(測硅)、鉬礬酸(測正磷)等。
滴定:用指示劑和滴定標準溶液,逐漸使樣本達到反應終點,指示劑發生明顯變化,從而測定樣本中某種物質濃度的方法。也是化驗室常用的分析法,包括酸堿滴定、硬度滴定等。
硅表:硅表本質上是一種專用的分光光度計,專用于測定硅的硅鉬藍顯色反應。
比色法:在過去技術不發達,儀表昂貴配置不足的條件下,一些化驗項目沒有配套的儀器,只能配置不同濃度的顯色反應后的標準樣本,化驗未知樣本時,反應顯色后,再拿來與標準樣本進行肉眼比對,得到一個粗略的結果。早期分析溶氧、硅等常用。主觀誤差太大,現在已基本見不到。
離子色譜:不同離子的電子云結構和化學鍵的電荷極性,有其特定的光譜吸收特征,通過打光后測定不同頻段的光譜損失(吸收),可以定性和定量分析水中含有的具體成分。通常的氯、鉀、銨根等離子的1μg/L級別的測定,只能使用離子色譜儀。設備造價昂貴,維護成本高,保養費時費力。
電導率表、pH表和ORP表:這三種都屬于化學電池類儀表,在線儀表都是使水樣流過電極流通池,通過特定的金屬膜電極,針對特定成分的電化學反應,將產生的化學電動勢反饋給儀表,從而計算出結果。取出水樣測定電導率的方法,對于凈水不適用,干擾因素太大,必須用流通池接活水測量;CC在電導率表沒有外接陽樹脂交換柱的情況下,無法直接測量;pH表在接近純凈水的環境中,由于離子含量太少,數值難以穩定或偏差太大,一般需要加入離子穩定劑;ORP表受氧氣影響需要經常標定,且電極壽命很短。
化驗硬度:通常說的硬度化驗,指的是用EDTA滴定法,測定mnol/L(mg/L)級別的鈣鎂離子含量,而μmol/L(μg/L)級別的硬度化驗,為了區分,俗稱小硬度化驗。兩者都是用EDTA滴定,區別在于EDTA標準液濃度不同,指示劑也不同,硬度使用“鉻黑T”作為判斷終點的指示劑,而小硬度使用的是“鉻藍K”,屬于陜西所自研藥劑,沒有對應標準。廢水、循環水、中水做的是大硬度,機組水汽系統中輔助化驗的是小硬度。小硬度的數值與凝結器、加熱器的泄漏程度,并沒有固定對應關系,臟水漏入,CC數值上漲,可能是氯離子、硫酸根離子的作用,最極端的假設情況,臟水漏入的是氯化鈉、硫酸鈉等,不含硬度成分,CC明顯上漲,但化驗小硬度則沒有明確結果。
鐵化驗:化驗全鐵需要用鹽酸將非離子鐵全部溶解,再將樣本煮沸蒸發濃縮,所以很難做成在線實時監測儀表,現實中有,但結構復雜造成可靠性差、體積較大難以布置、功能單一性價比低、養護成本高。也有一種快速反應藥劑包,加入指定量的樣本水中,就可以快速得到結果,很多化驗項目都有此類藥劑包,如磷、COD等,但缺點是測量范圍受限,精準性不足,以鐵為例,常見一種藥劑包的測量范圍是100~2000μg/L,只能用于機組啟動沖洗的初期,機組沖洗達到合格線時,藥劑包結果的精準度就已不適用。超臨界機組運行中,主系統水汽指標中的鐵含量標準,通常是5μg/L以下,而國標中林菲羅琳法測鐵的有效范圍最低值就是5μg/L,雖然可以測定5μg/L標準樣本,和空白(除鹽水或純水)樣本的吸光度,連接兩點繪制曲線,之后化驗時測量結果如果落在0~5之間,也能讀出相應的數值,但由于精準性問題,結果僅供參考。
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