【摘要】：以城市再生水作為補(bǔ)給水回用到循環(huán)冷卻系統(tǒng)逐漸成為節(jié)水的重要措施之一。但再生水多來源于生活污水經(jīng)處理廠處理后的二級(jí)出水,其水質(zhì)復(fù)雜,由于食品、飲料和日化產(chǎn)品等富含有機(jī)磷酸酯,使有機(jī)磷成為再生水中營(yíng)養(yǎng)元素的重要組成部分。磷是引起系統(tǒng)結(jié)垢、腐蝕和微生物滋生等問題的重要因素之一,其形態(tài)、含量對(duì)系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有一定影響。目前,關(guān)于再生水中的有機(jī)磷在循環(huán)冷卻系統(tǒng)內(nèi)遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律及其對(duì)系統(tǒng)結(jié)垢腐蝕影響的研究報(bào)道較少,且無統(tǒng)一定論。本文通過搭建模擬循環(huán)冷卻系統(tǒng)裝置,以系統(tǒng)補(bǔ)給水(城市再生水)中的有機(jī)磷污染物為研究對(duì)象,基于磷譜核磁共振技術(shù)(~(31)P-NMR),從提取劑種類、提取時(shí)間和提取垢量3個(gè)條件,建立并優(yōu)化了垢層中顆粒態(tài)有機(jī)磷的提取方法。利用該方法,研究了再生水中有機(jī)磷在不同運(yùn)行條件(溫度、流速、濃縮倍率)和不同水質(zhì)條件(硬度、有機(jī)磷濃度)下由水相溶解態(tài)至垢層顆粒態(tài)之間的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律,并考察了其遷移轉(zhuǎn)化對(duì)系統(tǒng)結(jié)垢、腐蝕的影響。垢層中顆粒態(tài)有機(jī)磷提取方法優(yōu)化結(jié)果表明:提取劑為0.25mol/L NaOH與0.05mol/L EDTA的混合溶液;提取時(shí)間為20h;提取垢量為0.4g。不同運(yùn)行條件對(duì)有機(jī)磷的遷移轉(zhuǎn)化及結(jié)垢腐蝕影響研究結(jié)果表明:溫度、流速和濃縮倍率(COC)對(duì)有機(jī)磷的遷移轉(zhuǎn)化影響較大。隨著溫度和濃縮倍率的升高,有機(jī)磷的遷移率和轉(zhuǎn)化率均逐漸增大,隨著流速的增大,有機(jī)磷的遷移率和轉(zhuǎn)化率呈先上升后下降的趨勢(shì)。當(dāng)50℃、COC6、0.6m/s時(shí),有機(jī)磷的遷移率分別為3.62%、7.52%和3.29%,轉(zhuǎn)化率分別為58.95%、68.49%和59.28%,有機(jī)磷主要發(fā)生分解轉(zhuǎn)化反應(yīng)。~(31)P-NMR測(cè)試結(jié)果表明,顆粒態(tài)磷的主要形態(tài)是正磷酸鹽、膦酸鹽和磷酸單酯,說明垢中的磷除遷移的有機(jī)磷外全是有機(jī)磷分解轉(zhuǎn)化而成的正磷酸鹽。有機(jī)磷的遷移率和轉(zhuǎn)化率越高,系統(tǒng)的結(jié)垢量和腐蝕率越大。綜合考慮,系統(tǒng)的最佳運(yùn)行條件為40℃、0.5m/s和COC4。不同水質(zhì)條件對(duì)有機(jī)磷的遷移轉(zhuǎn)化及結(jié)垢腐蝕影響研究結(jié)果表明:硬度越高時(shí),有機(jī)磷的遷移轉(zhuǎn)化程度越大。當(dāng)硬度為TH6時(shí),有機(jī)磷的遷移率和轉(zhuǎn)化率高達(dá)6.69%和52.21%;有機(jī)磷濃度越高時(shí),有機(jī)磷的遷移轉(zhuǎn)化程度越低,當(dāng)有機(jī)磷濃度為12mg/L時(shí),有機(jī)磷的遷移率和轉(zhuǎn)化率僅為2.96%和33.82%,有機(jī)磷主要發(fā)生分解轉(zhuǎn)化反應(yīng)。~(31)P-NMR測(cè)試結(jié)果表明,顆粒態(tài)磷的主要形態(tài)是正磷酸鹽和磷酸單酯,且正磷酸鹽的含量最高,說明有機(jī)磷的分解轉(zhuǎn)化產(chǎn)物主要是正磷酸鹽。有機(jī)磷的遷移率和轉(zhuǎn)化率越高,系統(tǒng)的結(jié)垢量和腐蝕率越大。綜合考慮,系統(tǒng)的最佳水質(zhì)條件為硬度TH4、有機(jī)磷濃度為12mg/L。該研究成果可為實(shí)際電廠的安全高效運(yùn)行提供數(shù)據(jù)參考,為再生水在循環(huán)冷卻系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ),具有重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM621;X703
【圖文】：

8圖 2-1 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖（圖 a）和實(shí)物圖（圖 b）由圖 2-1 可以看出，模擬循環(huán)冷卻系統(tǒng)裝置主要由七部分組成，即水浴鍋杯、黃銅 H62 管、PPR 管路、循環(huán)水泵、流量計(jì)、腐蝕掛片。循環(huán)水經(jīng)水浴加熱至運(yùn)行溫度，經(jīng)循環(huán)水泵及流量計(jì)控制運(yùn)行流量，通過管路運(yùn)行回流至燒實(shí)現(xiàn)再生水的循環(huán)運(yùn)行。其中黃銅管件部分經(jīng)外壁處理浸泡在不斷流動(dòng)的冷水，從而模擬冷卻塔實(shí)現(xiàn)循環(huán)水的冷卻，腐蝕掛片采用黃銅 H62 材質(zhì)，是因?yàn)榍拔覈?guó)大部分電廠凝汽器換熱管道依然采用黃銅材質(zhì)，因此，在保證盡可能復(fù)

圖 2-6 液相31P-NMR 典型圖譜遷移率與轉(zhuǎn)化率的計(jì)算 遷移率機(jī)磷的遷移是指再生水中的溶解態(tài)有機(jī)磷（磷酸單酯和膦酸鹽）隨統(tǒng)的運(yùn)行，在形態(tài)不發(fā)生變化的前提下由液相遷移至沉積垢層中，量占總投加有機(jī)磷的百分比即為有機(jī)磷遷移率。按照公式 2-4 計(jì)算。η1=S50×100% 1——遷移率；S——垢層中顆粒態(tài)總有機(jī)磷，mg，以 PO43-計(jì)；50——初始投加總有機(jī)磷，mg，以 PO43-計(jì)。

圖 3-5 掛片表觀形貌圖知，溫度變化對(duì)系統(tǒng)結(jié)垢有很大影響，隨著溫度度為 30℃~40℃時(shí)，結(jié)垢量緩慢上升且較為接的結(jié)垢量約為 4g；而當(dāng)溫度從 45℃上升到 50℃穩(wěn)定值，每平米黃銅管道的結(jié)垢量約為 8.5g，結(jié)因?yàn)闇囟仍礁�，成垢離子間作用力變大，更易的升高，有機(jī)磷分解轉(zhuǎn)化率增大，分解成大量a3(PO4)2和 Mg3(PO4)2等沉積物，造成系統(tǒng)結(jié)垢垢量與高溫區(qū)結(jié)垢量差值較大，系統(tǒng)更適合在的變化對(duì)系統(tǒng)的腐蝕也有很大影響，腐蝕率隨溫 30℃~45℃時(shí)，腐蝕率從 0.045mm/a 緩慢上升至?xí)r，腐蝕率急劇增加，為 0.064mm/a，腐蝕狀況也可以看出，運(yùn)行后的掛片表面失去光澤，溫度越大，金屬氧化物層越厚，腐蝕產(chǎn)物越多。由此

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1 王林寬;;蒸餾器循環(huán)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與安裝[J];醫(yī)療衛(wèi)生裝備;1988年04期

2 Burkart Feurer ,王自w

本文編號(hào)：2773821