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眾所周知，活性炭過濾器在天然水中含有各種有機物,通過水的混凝沉降與過濾處理可以除去一部分,但大部分有機物會進入后續設備,如果后續設備是離子交換樹脂,它會造成樹脂的有機物污染;如果后續處理是精過濾- 膜分離,它會造成精密過濾器提前失效,如果有機物進入熱力系統,它會分解成低分子的有機酸,影響鍋爐水和蒸汽的品質。有時為了減少有機物的含量,在預處理中加氯處理,并維持一定量的余氯。為了防止余氯對后續處理的離子交換樹脂和分離膜造成危害,必須考慮除去余氯,在水處理中既要考慮除去有機物又要考慮除去余氯,用活性炭進行吸附是一種行之有效的方法。活性炭吸附有機物和余氯的原理主要是利用活性炭表面機構進行的物理和化學吸附,從而達到去除的目的。

1 　必要性

　　某火電廠化學補充水取自水庫,通過一條工業河連接到該廠。三十多年來,原水水質品質很少變化,整個化學除鹽系統運行相對穩定。從1998 年8 月開始,該廠工業冷卻水系統由直流式冷卻改為敞開循環式冷卻后,化學補充水取水口與工業冷卻水取水口均為同一口井,化學補充水經常受到工業循環水倒流的影響,濃縮倍率較高的循環水嚴重影響了化學除鹽系統的安全運行;近兩年來從水庫到該廠的工業河沿途建了不少工廠,工業河經常受到它們排放廢水的污染,這些含鹽量及有機物含量較高的水也嚴重影響化學除鹽系統的安全運行。雖然從2000 年5 月起已經完全消除了工業循環水的影響,但工業河水受到沿途工廠排放廢水的污染程度并沒有減少,相反有增加的趨勢,表1 為近兩年化學補充水中有機物含量變化情況:

　　從表1 可以發現當工業河受到沿途工廠排放廢水影響時,從過濾器出來的有機物含量最大的時候是原來的6～7 倍,平均也達到原來的4～5 倍。如果化學補充水水質品質長期得不到改善,生水中大量有機物在化學預處理過程(即斜管池、無閥濾池、機械過濾器) 又無法被除掉,那么大部分有機物就會直接進入除鹽系統,有機物一旦進入除鹽系統,其溶解態帶負電的酸根與強堿性陰樹脂之間發生離子交換,以及大分子有機物卡在樹脂凝膠結構的許多纏結部分,這時首先表現為樹脂工作交換容量迅速降低,酸堿耗增加(如在1998 年11 月份該廠陰陽床周期制水量由正常時的10 000 m3 左右下降到2 300 m3 左右,可見樹脂工作交換容量下降很大,出力僅為原來的四分之一左右,同時由于反復再生,年需增加酸堿費約30 萬元左右) 。同時伴隨除鹽系統運行時部分帶負荷的有機物被緩慢釋放,被除鹽水帶入給水中;而中性有機物和膠態有機物會直接通過離子交換樹脂并隨除鹽進入給水中。一旦有機物通過給水進入鍋爐后會在爐水高溫沸騰下發生熱分解,產生有機酸,還有少量鹽酸和硫酸。這些酸使爐水pH 值下降(如1998 年11 月19 日,該廠3 號爐爐水pH 值下降到 7191) ,造成爐管管壁發生局部酸性腐蝕,從而破壞爐管表面磁性氧化鐵保護膜,引起爐管爆管事故(如一年多后即2000 年1 月份該廠3 號爐連續三次爆管,這三次爆管已被鑒別為析氫腐蝕。其中爐水呈酸性是析氫腐蝕的一個重要原因) 。同時蒸汽攜帶微量的揮發性酸進入汽輪機內部,引起內部腐蝕(如 2000 年6 月3 號機大修就發現汽輪機隔板、葉片及汽室缸等地方有不同程度腐蝕) 。可見,由于有機物的存在造成了后續設備的嚴重危害,對有機物的去除顯得特別重要。

2 　改造方案

　　通過上述分析,一方面是清水中有機物不斷增加;另一方面是有機物又不能在化學預處理設備被除掉,那么清水中有機物就會隨給水進入鍋爐,有機物在爐內高溫條件下后引起一系列反應,嚴重危害鍋爐的安全運行。所以必須在除鹽系統前增加一套活性炭過濾器,徹底清除清水中有機物。該廠現有三臺機械過濾器,每臺額定出力為150 t/ h ,實際上鍋爐正常補水約為100 t/ h 左右,如果將一臺機械過濾器改造為活性炭過濾器,剩余兩臺兩機械過濾器額定出力為300 t/ h ,仍可滿足該廠化學預處理的需要�，F該廠過濾器系統圖如圖1 所示。

　　改造方案為將為3 號機械過濾器改造為活性炭過濾器,再增加兩個閥門,改造后系統圖如圖2 所示。改造前后系統變化很小,操作也很方便。

3 　運行方案

　　當發現清水中有機物增大時,將活性炭過濾器投入使用,具體操作如下: 開3G5 閥門,關3G4 閥門。如果清水有機物中減少到正常狀態時,將活性炭過濾器退出運行,具體操作如下:開3G4 閥門,關3G5 閥門。實際運行效果為表2 所示:

1) 由于該廠化學用水水質經常受到污染,所以必須采取有效措施予以解決。

2) 將現有一臺機械過濾器改造為活性炭過濾器是可行的。

3) 整個改造過程系統變化少,易操作,投資不大,還可以節約大量酸堿費。