补给水中有机磷在循环冷却系统内迁移转化规律的研究
发布时间：2020-07-29 10:14
【摘要】：以城市再生水作为补给水回用到循环冷却系统逐渐成为节水的重要措施之一。但再生水多来源于生活污水经处理厂处理后的二级出水,其水质复杂,由于食品、饮料和日化产品等富含有机磷酸酯,使有机磷成为再生水中营养元素的重要组成部分。磷是引起系统结垢、腐蚀和微生物滋生等问题的重要因素之一,其形态、含量对系统的安全运行具有一定影响。目前,关于再生水中的有机磷在循环冷却系统内迁移转化规律及其对系统结垢腐蚀影响的研究报道较少,且无统一定论。本文通过搭建模拟循环冷却系统装置,以系统补给水(城市再生水)中的有机磷污染物为研究对象,基于磷谱核磁共振技术(~(31)P-NMR),从提取剂种类、提取时间和提取垢量3个条件,建立并优化了垢层中颗粒态有机磷的提取方法。利用该方法,研究了再生水中有机磷在不同运行条件(温度、流速、浓缩倍率)和不同水质条件(硬度、有机磷浓度)下由水相溶解态至垢层颗粒态之间的迁移转化规律,并考察了其迁移转化对系统结垢、腐蚀的影响。垢层中颗粒态有机磷提取方法优化结果表明:提取剂为0.25mol/L NaOH与0.05mol/L EDTA的混合溶液;提取时间为20h;提取垢量为0.4g。不同运行条件对有机磷的迁移转化及结垢腐蚀影响研究结果表明:温度、流速和浓缩倍率(COC)对有机磷的迁移转化影响较大。随着温度和浓缩倍率的升高,有机磷的迁移率和转化率均逐渐增大,随着流速的增大,有机磷的迁移率和转化率呈先上升后下降的趋势。当50℃、COC6、0.6m/s时,有机磷的迁移率分别为3.62%、7.52%和3.29%,转化率分别为58.95%、68.49%和59.28%,有机磷主要发生分解转化反应。~(31)P-NMR测试结果表明,颗粒态磷的主要形态是正磷酸盐、膦酸盐和磷酸单酯,说明垢中的磷除迁移的有机磷外全是有机磷分解转化而成的正磷酸盐。有机磷的迁移率和转化率越高,系统的结垢量和腐蚀率越大。综合考虑,系统的最佳运行条件为40℃、0.5m/s和COC4。不同水质条件对有机磷的迁移转化及结垢腐蚀影响研究结果表明:硬度越高时,有机磷的迁移转化程度越大。当硬度为TH6时,有机磷的迁移率和转化率高达6.69%和52.21%;有机磷浓度越高时,有机磷的迁移转化程度越低,当有机磷浓度为12mg/L时,有机磷的迁移率和转化率仅为2.96%和33.82%,有机磷主要发生分解转化反应。~(31)P-NMR测试结果表明,颗粒态磷的主要形态是正磷酸盐和磷酸单酯,且正磷酸盐的含量最高,说明有机磷的分解转化产物主要是正磷酸盐。有机磷的迁移率和转化率越高,系统的结垢量和腐蚀率越大。综合考虑,系统的最佳水质条件为硬度TH4、有机磷浓度为12mg/L。该研究成果可为实际电厂的安全高效运行提供数据参考,为再生水在循环冷却系统的广泛应用奠定理论基础,具有重要的社会意义和经济价值。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM621;X703
【图文】：
8图 2-1 实验装置示意图（图 a）和实物图（图 b）由图 2-1 可以看出，模拟循环冷却系统装置主要由七部分组成，即水浴锅杯、黄铜 H62 管、PPR 管路、循环水泵、流量计、腐蚀挂片。循环水经水浴加热至运行温度，经循环水泵及流量计控制运行流量，通过管路运行回流至烧实现再生水的循环运行。其中黄铜管件部分经外壁处理浸泡在不断流动的冷水，从而模拟冷却塔实现循环水的冷却，腐蚀挂片采用黄铜 H62 材质，是因为前我国大部分电厂凝汽器换热管道依然采用黄铜材质，因此，在保证尽可能复
图 2-6 液相31P-NMR 典型图谱迁移率与转化率的计算 迁移率机磷的迁移是指再生水中的溶解态有机磷（磷酸单酯和膦酸盐）随统的运行，在形态不发生变化的前提下由液相迁移至沉积垢层中，量占总投加有机磷的百分比即为有机磷迁移率。按照公式 2-4 计算。η1=S50×100% 1——迁移率；S——垢层中颗粒态总有机磷，mg，以 PO43-计；50——初始投加总有机磷，mg，以 PO43-计。
图 3-5 挂片表观形貌图知，温度变化对系统结垢有很大影响，随着温度度为 30℃~40℃时，结垢量缓慢上升且较为接的结垢量约为 4g；而当温度从 45℃上升到 50℃稳定值，每平米黄铜管道的结垢量约为 8.5g，结因为温度越高，成垢离子间作用力变大，更易的升高，有机磷分解转化率增大，分解成大量a3(PO4)2和 Mg3(PO4)2等沉积物，造成系统结垢垢量与高温区结垢量差值较大，系统更适合在的变化对系统的腐蚀也有很大影响，腐蚀率随温 30℃~45℃时，腐蚀率从 0.045mm/a 缓慢上升至时，腐蚀率急剧增加，为 0.064mm/a，腐蚀状况也可以看出，运行后的挂片表面失去光泽，温度越大，金属氧化物层越厚，腐蚀产物越多。由此
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM621;X703
【图文】：
8图 2-1 实验装置示意图（图 a）和实物图（图 b）由图 2-1 可以看出，模拟循环冷却系统装置主要由七部分组成，即水浴锅杯、黄铜 H62 管、PPR 管路、循环水泵、流量计、腐蚀挂片。循环水经水浴加热至运行温度，经循环水泵及流量计控制运行流量，通过管路运行回流至烧实现再生水的循环运行。其中黄铜管件部分经外壁处理浸泡在不断流动的冷水，从而模拟冷却塔实现循环水的冷却，腐蚀挂片采用黄铜 H62 材质，是因为前我国大部分电厂凝汽器换热管道依然采用黄铜材质，因此，在保证尽可能复
图 2-6 液相31P-NMR 典型图谱迁移率与转化率的计算 迁移率机磷的迁移是指再生水中的溶解态有机磷（磷酸单酯和膦酸盐）随统的运行，在形态不发生变化的前提下由液相迁移至沉积垢层中，量占总投加有机磷的百分比即为有机磷迁移率。按照公式 2-4 计算。η1=S50×100% 1——迁移率；S——垢层中颗粒态总有机磷，mg，以 PO43-计；50——初始投加总有机磷，mg，以 PO43-计。
图 3-5 挂片表观形貌图知，温度变化对系统结垢有很大影响，随着温度度为 30℃~40℃时，结垢量缓慢上升且较为接的结垢量约为 4g；而当温度从 45℃上升到 50℃稳定值，每平米黄铜管道的结垢量约为 8.5g，结因为温度越高，成垢离子间作用力变大，更易的升高，有机磷分解转化率增大，分解成大量a3(PO4)2和 Mg3(PO4)2等沉积物，造成系统结垢垢量与高温区结垢量差值较大，系统更适合在的变化对系统的腐蚀也有很大影响，腐蚀率随温 30℃~45℃时，腐蚀率从 0.045mm/a 缓慢上升至时，腐蚀率急剧增加，为 0.064mm/a，腐蚀状况也可以看出，运行后的挂片表面失去光泽，温度越大，金属氧化物层越厚，腐蚀产物越多。由此
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本文编号：2773821
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