مهندسی شیمی ایران

مهندسی شیمی ایران

ارائۀ راهکار عملیاتی کاهش مصرف آب چرخۀ خنک ‌کن نیروگاه منتظر قائم از راه اصلاح شیمیایی آب کلاریفایر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
مجید قهرمان افشار 1
محمدرضا عظیمی 2
نعمت حبیبی 2
محسن اسماعیل پور 3
1 استادیار، گروه پژوهشی شیمی و فرایند، پژوهشگاه نیرو، تهران، ایران
2 کارشناسی ارشد شیمی، گروه شیمی، نیروگاه منتظر قائم
3 استادیار شیمی، گروه پژوهشی شیمی و فرایند، پژوهشگاه نیرو
10.22034/ijche.2023.405752.1331
چکیده
اصلاح الگوی مصرف آب و انرژی در سرفصل اهداف نیروگاه منتظر قائم قرار دارد؛ بدین منظور بازیابی و بازگردانی آب بلودان چرخۀ خنک‌کن از اقدامات اصلی این نیروگاه در راستای نیل به این هدف است. بازیابی و بازگردانی آب بلودان چرخۀ خنک‌کن پس‌از اصلاح شیمیایی آب کلاریفایر از راه افزودن منعقدکننده‌ها و کمک‌منعقدکننده‌ها انجام می‌شود. بازگردانی آب بلودان به چرخه، بدون فرایندهای اصلاح شیمیایی آب کلاریفایر، هدایت آب چرخه را تا دو برابر (یعنی مقداری در حدود cm 4000) افزایش می‌دهد و نرخ رسوب‌گذرای را نیز تشدید می­کند. افزایش میزان هدایت و هم‌چنین نرخ رسوب‌گذاری، تسریع و تشدید فرایندهای خوردگی را به‌دنبال دارد که باید کنترل و بازداری شود. از این‌رو، در این پروژۀ پیشنهادی هدف آن است که با افزودن منعقد­کنندۀ شیمیایی و هم‌چنین تعیین غلظت بهینۀ معرف، میزان هدایت و فاکتور رسوب‌گذاری آب چرخۀ خنک‌کن، پس‌از بازیابی و بازگردانی بلودان کاهش یابد و کنترل شود؛ لذا با کنترل میزان هدایت و نرخ رسوب‌گذاری آب کلاریفایر، امکان کنترل و بازداری نرخ خوردگی مسیر چرخۀ آب خنک‌کن میسر می‌شود. نتایج بهینۀ آزمایش نشان می‌دهد که استفاده‌از آهک مصرفی ppm 80، کلروفریک ppm 15، سودااش ppm 25 و PAC به‌عنوان بهترین کمک‌منعقدکننده (ppm 5) منجربه بهترین عملکرد در افزایش کیفیت آب خروجی کلاریفایر می‌شود. زمان ماندگاری در این آزمایش 50 دقیقه است که با دور تند و دور کند انجام شد. زمان 40 ثانیه، زمان اولیۀ تکمیل‌شدن واکنش آهک و سودااش در آب است. در این مقادیر شرایط شیمیایی آب بهینه می‌شود و کدورت به مقداری در حدود صفر می‌رسد. در بهینه‌سازی مشخصه‌های مختلف، میزان 1COD آب خروجی کلاریفایر در بازۀ ppm 40-1 تغییر می‌یابد و این درحالی‌است که مقدار 2BOD برای آب خام و آب خروجی کلاریفایر ثابت و برابر با صفر است.
کلیدواژه‌ها
نیروگاه‌ منتظر قائم
بازگردانی آب بلودان
پلی‌آلومینیوم کلرید
اصلاح الگوی مصرف آب
موضوعات

عنوان مقاله English

Providing Operational Solution to Reduce Water Consumption of Cooling Water Cycle in Montazer Ghaem Power Plant by Chemical Modification of Clarifier Water

نویسندگان English

Majid Ghahraman Afshar 1
M. R. Azimi 2
N. Habibi 2
M. Esmaeilpour 3
1 Assistant Professor, Chemistry and Process Research Department, Niroo Research Institute (NRI), Tehran, Iran
2 MSc. in Chemistry, Chemistry Depatment, Montazer Ghaem Power Plant
3 Assistant Professor of Chemistry, Chemistry & Research Process Depatment, Niroo Research Institute (NRI)
چکیده English

Based on the previous experiences of the experts of the chemistry department of Montazer Ghaem power plant, the recovery of blowdown water to the cooling tower water doubles the water conductivity of the cooling tower water and increases the sedimentation rate. Increasing the conductivity as well as the deposition rate leads to acceleration and intensification of corrosion processes that must be controlled and prevented. In this proposed project, the main aim is to provide solutions such as adding coagulants, as well as determining the optimal concentration of reagent, reducing the conduction rate and water deposition factor of the clarifier water. Therefore, by controlling the conductivity and sedimentation rate of the clarifier water, it is possible to control and prevent the corrosion rate of the cooling tower water. According to the experimental data, the optimum chemical condition is obtained in the amount 80 ppm CaOH, 15 ppm FeCl3, 25 ppm Na2CO3 and PAC as the best coagulant in 5 ppm concentration range. The retention time in this test is 50 minutes, which is performed with a fast cycle and a slow cycle. The time of 40 seconds is the initial time to complete the reaction of CaOH and Na2CO3 in water. In these values, the chemical conditions of the water were optimized and the turbidity is reached a value around zero. In the optimization step, the COD of clarifier water is changed within the range of 1 to 40 ppm, while the BOD (Biological Oxygen Demand) value of clarifier water and raw water are kept constant at zero level.

کلیدواژه‌ها English

Montazer Ghaem Power Plant
Recovery of Blowdown
Water Treatment
Poly Aluminum Chloride (PAC)
Modifying Pattern of Water Consumption
[1]        Shao, W., Feng, J., Liu, J., Yang, G., Yang, Z., Wang, J. (2017). Research on the status of water conservation in the thermal power industry in China. Energy Procedia, 105, 3068-3074.
[2]        Yazdi, H. (2016). Recovaery and management of wastewater for the water palntin thermal power plant with reverced osmosis. Human and Environment, 16, 31-23, [In Persian].
[3]      Esmaeilpour, M., Ghahraman Afshar, M., Noroozi Tisseh Z., Ghahremanzadeh, R. (2023). Evaluation of the performance of MnFe2O4 nanoparticles functionalized with N-phosphonomethyl amino diacetic acid as an effective magnetic nanosorbent for the removal of Ni(II), Pb(II), V(V) ions from aqueous solutions. Journal of Iranian Chemical Engineering,in press, [In Persian].
[4]        Ghahraman Afshar, M., Esmaeilpour, M. (2023). Preparation, characterization, and adsorption properties of bis-salophen schiff base ligand immobilized on Fe3O4@SiO2 nanoparticles for removal of cadmium (II) from aqueous solutions. Journal of Iranian Chemical Engineering, in press, [In Persian].
[5]        Niknam, E., Afshar, M. G., Ghaseminejad, H., Esameilpour, M. (2022). Pharmaceutical Pollutants Removal by Using Electrochemical Oxidation Technique. Journal of Water and Wastewater; Ab va Fazilab, 33(4), 71-81, [In Persian].
[6]        Afshar, M. G., Tercier-Waeber, M., Wehrli, B., Bakker, E. (2017). Direct sensing of total alkalinity profile in a stratified lake. Geochem. Perspect. Lett, 3(1), 85-93.
[7]        Bakker, E., Tercier-Waeber, M. -L., Cherubini, T., Crespi, M. C., Crespo, G. A., Cuartero, M., Afshar, M. G., Jarolimova, Z., Jeanneret, S., Mongin, S. (2014). Environmental sensing of aquatic systems at the University of Geneva. CHIMIA International Journal for Chemistry, 68(11), 772-777.
[8]        Binnie, C., Kimber, M., Smethurst, G. (2002). Basic water treatment. Vol. 473, Royal society of chemistry Cambridge.
[9]        Ansari, M. (2017). The novel approach for the waste water treatment (case study, Neishaboor power plant). The Science and Technology, 4(19), 73-85, In persian.
[10]      Afshar, M. G., Azimi, M., Habibi, N., Masihi, H., Esameilpour, M. (2023). Batch and continuous bleaching regimen in the cooling tower of Montazer Ghaem power plant. Journal of Hazardous Materials Advances, 11, 100339-100345.
[11]      Eggeman, T., Elander, R. T. (2005). Process and economic analysis of pretreatment technologies. Bioresource technology, 96(18), 2019-2025.
[12]      Arunkumar, S., Prakash, R., Jeeva, N., Muthu, M., Nivas, B. (2014). Boiler blowdown heat recovery. IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering (IOSRJMCE), 11, 83-85.
[13]      Ghahraman Afshar, M., Esmaeilpour, M., Faghihi, M. (2023). Technical-economic evaluation of the proposed solutions to modify the pattern of water consumption in Tarasht power plant. Journal of Iranian chemical engineering, in press, [In Persian].
[14]      Silva, S., Cardoso, V. V., Duarte, L., Carneiro, R. N., Almeida, C. M. (2022). A look to surface water and wastewaters in Beira Baixa, Portugal: wastewater treatment plants and environmental risk. Environmental Science: Water Research & Technology, 8(10), 2326-2341.
[15]      Massoud, M. A., Tarhini, A., Nasr, J. A. (2009). Decentralized approaches to wastewater treatment and management: applicability in developing countries. Journal of Environmental Management, 90(1), 652-659.
[16]      Ghahraman Afshar, M., Esmaeilpour, M. (2023). The investigation of water consumption in Montazer Ghaem power palnt. Nashrieh Shimi va Mohandesi Shimi Iran, 19, 21-27, [In Persian].
[17]      Sohrabi, Y., Rahimi, S., Nafez, A.H., Mirzaei, N., Bagheri, A., Ghadiri, S. K., Rezaei, S., Charganeh, S.S. (2018). Chemical coagulation efficiency in removal of water turbidity. International Journal of Pharmaceutical Research, 10(3), 188-194.
[18]      Ghahraman Afshar, M., Esmaeilpour, M. (2022), The investigation of microbial corrosion in the Loshan Power Plant. Journal of New Material, 49, 15-26,[In Persian].
[19]      Ng, M., Liana, A. E., Liu, S., Lim, M., Chow, C. W., Wang, D., Drikas, M., Amal, R. (2012). Preparation and characterisation of new-polyaluminum chloride-chitosan composite coagulant. Water research, 46(15), 4614-4620.
[20]      Samadi, M. T. The investigation of PAC application as a novel material for flouride removal. Water Research Technology, 48, 462-471, In Persian.
[21]      Takdastan, A., Shirzadi, Sh. (2015). The application of PAC and PFS in removal of choliform. Alborz University Medical Journal, 4, 266-277,[In Persian].
 [22]      Feeley III, T. J., Skone, T. J., Stiegel Jr, G. J., McNemar, A., Nemeth, M., Schimmoller, B., Murphy, J. T., Manfredo, L. (2008). Water: A critical resource in the thermoelectric power industry. Energy, 33(1), 1-11.
[23]      Cui, H., Huang, X., Yu, Z., Chen, P., Cao, X. (2020). Application progress of enhanced coagulation in water treatment. RSC advances, 10(34),20231-20244.
[24]      Jain, R., Nigam, H., Mathur, M., Malik, A., Arora, U. K. (2021). Towards green thermal power plants with blowdown water reuse and simultaneous biogenic nanostructures recovery from waste. Resources, Conservation and Recycling, 168, 105283-105289.
[25]      Farahani, M. H. D. A., Borghei, S. M., Vatanpour, V. (2016). Recovery of cooling tower blowdown water for reuse: The investigation of different types of pretreatment prior nanofiltration and reverse osmosis. Journal of Water Process Engineering, 10, 188-199.
[26]      Glaze, W. H., Kang, J. -W., Chapin, D. H. (1987). The chemistry of water treatment processes involving ozone, hydrogen peroxide and ultraviolet radiation. Ozone: Science & Technology, 152, 21-23.
[27]      Krishna, K. B., Aryal, A., Jansen, T. (2016). Comparative study of ground water treatment plants sludges to remove phosphorous from wastewater. Journal of Environmental Management, 180, 17-23.
[28]      Cao, B., Gao, B., Liu, X., Wang, M., Yang, Z., Yue, Q. (2011). The impact of pH on floc structure characteristic of polyferric chloride in a low DOC and high alkalinity surface water treatment. Water research, 45(18), 6181-6188.
[29]      Johnson, P. N., Amirtharajah, A. (1983). Ferric chloride and alum as single and dual coagulants. Journal‐American Water Works Association, 75(5), 232-239.
[30]      Vijayaraghavan, G., Sivakumar, T., Kumar, A. V. (2011). Application of plant based coagulants for waste water treatment. International Journal of Advanced Engineering Research and Studies, 1(1), 88-92.
[31]      Pernitsky, D. J., Edzwald, J. K. (2003). Solubility of polyaluminium coagulants. Journal of Water Supply: Research and Technology—AQUA, 52(6), 395-406.
مهندسی شیمی ایران
دوره 25، شماره 144
فروردین و اردیبهشت 1405
صفحه 8-21