熱能公司除鹽水站水處理工藝淺析

盧意祺 馬士龍 倪鑫鑫

摘 要：概述了鎮(zhèn)江市某熱能公司原水水質(zhì)和除鹽水水質(zhì)要求，詳細(xì)介紹了該公司除鹽水站現(xiàn)有水處理工藝流程、不同處理階段工藝原理及運(yùn)行情況。

關(guān)鍵詞：除鹽水站；水處理工藝；反滲透；混床

中圖分類號 S27 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 B 文章編號 1007-7731（2013）09-99-02

在火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過程中，水擔(dān)負(fù)著傳遞能量和冷卻介質(zhì)的作用。長期的實(shí)踐使人們認(rèn)識到，熱電廠熱力系統(tǒng)中水、汽質(zhì)量，是影響火力發(fā)廠熱力設(shè)備安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要因素之一[1]。熱電廠的化水車間是進(jìn)行化學(xué)水處理的場所，為鍋爐提供合格的補(bǔ)給水，確保鍋爐補(bǔ)給水處理設(shè)備的可靠運(yùn)行和補(bǔ)給水質(zhì)量對熱電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著非常重要的作用[2]。

鎮(zhèn)江某熱能公司的除鹽水水源主要來自經(jīng)處理后的地表水，正常運(yùn)行時，滿負(fù)荷水量為500m3/h。本公司除鹽水站主要為鍋爐提供充足的除鹽水，以滿足公司鍋爐所需除鹽水的生產(chǎn)和補(bǔ)水要求。

1 原水水質(zhì)和除鹽水水質(zhì)要求

1.1 原水水質(zhì) 通過工廠澄清過濾處理后的河水作為該除鹽水站的進(jìn)水，其水質(zhì)指標(biāo)見表1。

2 除鹽水站工藝流程

根據(jù)原水水質(zhì)及出水水質(zhì)要求，其工藝流程如圖1所示。

3 工藝原理及運(yùn)行情況

3.1 預(yù)處理階段 預(yù)處理階段主要是滿足反滲透設(shè)施的進(jìn)水水質(zhì)要求，保證該系統(tǒng)能長期、安全可靠運(yùn)行。

熱交換器的作用是使進(jìn)水維持在一定的溫度范圍之內(nèi)，以利于保證反滲透系統(tǒng)出力的穩(wěn)定。本系統(tǒng)設(shè)置1套熱交換器，處理能力為500m3/h，溫升至10°C以上，出水水溫由自動溫度控制調(diào)節(jié)單元直接完成。原水箱用于緩沖水量變化，其容積為600m3，能滿足約1.2h的用水量。

由于本系統(tǒng)進(jìn)水是經(jīng)混凝沉淀過濾后的地表水，可能還含有一定的有機(jī)物和微生物，故設(shè)置氧化劑投加系統(tǒng)，加入的氧化劑為次氯酸鈉，用于氧化原水中的有機(jī)物，同時殺菌滅藻，其目的是保證反滲透系統(tǒng)免遭有機(jī)物和生物的污染。為了達(dá)到以上目的，需加入1～2mg/L的有效氯。由于次氯酸鈉為液體，可以直接投加，本系統(tǒng)設(shè)置一臺1.5m3的溶液箱和兩臺出力為15.1L/h隔膜計(jì)量泵（一用一備）。氧化反應(yīng)后加入一定量的絮凝劑（PAC），使原水中的懸浮物、有機(jī)物、膠體等凝聚成大顆粒的礬花，以便其在多介質(zhì)過濾器中被有效地去除。多介質(zhì)過濾器能夠進(jìn)一步去除進(jìn)水中的細(xì)小懸浮物、膠體、有機(jī)物，以及經(jīng)加絮凝劑后形成的礬花，從而保證其出水SDI（污染指數(shù)）≤4。本系統(tǒng)設(shè)置直徑3 400mm的多介質(zhì)過濾器7臺，其中6臺運(yùn)行，1臺動態(tài)備用，每臺最大出力71m3/h，總出力為500m3/h。當(dāng)過濾器任何一臺在進(jìn)出口壓差達(dá)到一定值或出水SDI大于4時，則退出使用進(jìn)行反洗。

活性碳過濾器能夠有效地去除水中低分子有機(jī)物、游離氯，也能減少水中異味、色度和臭味。作為反滲透和離子交換系統(tǒng)的前處理裝置，活性碳過濾器可有效防止反滲透和離子交換樹脂表面的有機(jī)物污染，而不受其本身進(jìn)水溫度、pH值和有機(jī)混合物的影響。本系統(tǒng)采用5臺直徑3200mm的活性碳過濾器，采用動態(tài)運(yùn)行方式，該方式可消除活性炭過濾器因停運(yùn)而造成的細(xì)菌滋生的可能。過濾器濾料為精選的果殼活性碳。

經(jīng)活性炭過濾裝置過濾出水在進(jìn)入RO系統(tǒng)前需投加適量還原劑和高效專用阻垢劑。加還原劑的目的是將水中氧化性氯還原，以防止它到達(dá)反滲透膜表面氧化破壞反滲透膜元件。阻垢劑可以防止反滲透濃水側(cè)產(chǎn)生結(jié)垢。

經(jīng)長期運(yùn)行和檢測，預(yù)處理階段出水余氯濃度小于0.2mg/L，SDI均小于4，濁度小于1NTU。

3.2 反滲透系統(tǒng) 反滲透系統(tǒng)包括保安過濾器、高壓泵、反滲透膜組、清洗系統(tǒng)及控制儀表5部分。

保安過濾器的作用是截留原水中大于5μm的顆粒，以防止其進(jìn)入反滲透系統(tǒng)。一旦該顆粒經(jīng)高壓泵加壓后可能擊穿反滲透膜組件，造成大量漏鹽的情況，同時劃傷高壓泵的葉輪。從反滲透系統(tǒng)的運(yùn)行和操作安全出發(fā)，保安過濾器、高壓泵、反滲透裝置都呈一對一的串聯(lián)設(shè)置，即1套反滲透配置1臺保安過濾器和1臺高壓泵。

高壓泵的作用是為反滲透本體裝置提供足夠的進(jìn)水壓力，保證反滲透膜的正常運(yùn)行。根據(jù)反滲透本身的特性，需有一定的推動力去克服滲透壓等阻力，才能保證達(dá)到設(shè)計(jì)的產(chǎn)水量。本反滲透裝置設(shè)置的高壓泵為3臺，每臺出力為155m3/h，揚(yáng)程為150m，分別為每套反滲透裝置一一對應(yīng)。

反滲透裝置是本系統(tǒng)中最主要的脫鹽裝置，反滲透系統(tǒng)利用反滲透膜的特性來除去水中絕大部分可溶性鹽分、膠體、有機(jī)物及微生物。本反滲透系統(tǒng)共設(shè)置3套出力為110m3/h的反滲透裝置，并聯(lián)運(yùn)行，運(yùn)行時通過后續(xù)的水箱水位調(diào)節(jié)反滲透裝置投運(yùn)的套數(shù)。

當(dāng)膜通量下降10%或脫鹽率下降10%或膜的壓力差增加10%以上時，表明膜已經(jīng)受到污染，需進(jìn)行清洗。清洗系統(tǒng)可分為清洗和沖洗兩部分：清洗的作用是根據(jù)反滲膜運(yùn)行污染的情況，配制一定濃度的特定的清洗溶液，清除反滲透膜中的污染物質(zhì)，以恢復(fù)膜的原有特性；沖洗的作用是用反滲透產(chǎn)水置換反滲透膜中停機(jī)后滯留的濃水，防止?jié)馑畟?cè)亞穩(wěn)態(tài)的結(jié)垢物質(zhì)出現(xiàn)結(jié)垢，以保護(hù)反滲透膜。

控制儀表主要是用來控制、監(jiān)測反滲透系統(tǒng)正常運(yùn)行，配有一系列在線測試儀表，包括電導(dǎo)率儀、流量計(jì)、壓力表、取樣裝置和高低壓保護(hù)開關(guān)等控制和監(jiān)測儀表。

本反滲透裝置脫鹽率可達(dá)95%，回收率在75%以上。

3.3 其他后續(xù)處理 除碳器的作用是對反滲透產(chǎn)水被進(jìn)一步處理之前，先去除水中含量較高的游離CO2，從而減輕后級離子交換系統(tǒng)中陰樹脂的負(fù)擔(dān)，延長其運(yùn)行周期，減少再生頻率。

混床是將反滲透產(chǎn)水中留存的離子進(jìn)一步去除。原水經(jīng)過反滲透系統(tǒng)預(yù)脫鹽后，已將水中絕大部分的鹽類離子去除，但反滲透產(chǎn)水水質(zhì)還不能達(dá)到鍋爐補(bǔ)給水需要的水質(zhì)要求，還需經(jīng)過混床進(jìn)行進(jìn)一步除鹽后才能達(dá)到要求?；齑餐ㄟ^交換器內(nèi)均勻混合的陽、陰樹脂，與水中的陽、陰離子同時進(jìn)行交換，類似于無數(shù)級陽、陰床串聯(lián)的效果，從而獲得極好的產(chǎn)水水質(zhì)。本系統(tǒng)混床系統(tǒng)設(shè)置直徑為φ2 200mm的混床3臺，其中2臺運(yùn)行，1臺備用，每臺出力155m3/h。每臺混床出口設(shè)置一臺樹脂捕捉器，以防止破碎的樹脂進(jìn)入除鹽水水箱，最終可能進(jìn)入鍋爐。另外混床系統(tǒng)設(shè)公用再生裝置一套，當(dāng)混床內(nèi)樹脂失效后，用以對混床系統(tǒng)進(jìn)行再生處理。再生系統(tǒng)設(shè)有機(jī)械穩(wěn)流裝置，利用噴射器和計(jì)量箱控制酸、堿液的投加量，保證再生液流量和濃度的恒定。

混床出水的pH接近7.0，為了防止除鹽水輸送過程腐蝕管道和設(shè)備，在除鹽水泵之后增加一套加氨加藥裝置，以維持出水pH值在8.5～9.2，在保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的同時也延長了管道的使用壽命。

4 結(jié)語

從運(yùn)行效果來看，該工藝出水水質(zhì)良好穩(wěn)定，完全能夠滿足水質(zhì)要求，自動化程度高。運(yùn)行中必須保證預(yù)處理出水的水質(zhì)的良好與穩(wěn)定，當(dāng)RO系統(tǒng)進(jìn)水SDI過高時可檢查進(jìn)水濁度、水溫是否正常，以及加藥系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障；RO系統(tǒng)的運(yùn)行要定期低壓清洗，確保膜組件不受污染，否則一旦膜組件受到污染不僅會影響出水水質(zhì)還會增加能耗、降低膜的使用壽命；混床在運(yùn)行及清洗時一定不能出現(xiàn)跑樹脂現(xiàn)象?？偟膩砜矗摴に嚿a(chǎn)的除鹽水能夠滿足該廠鍋爐用水要求，相信隨著運(yùn)行時間的延長與經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，該工藝將會更加成熟完善。

參考文獻(xiàn)

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[3]郜生法. 談熱電廠新增除鹽水站工藝模型的選擇[C]. 中國有色金屬學(xué)會第六屆學(xué)術(shù)年會論文集，2005（10）：377-383.

（責(zé)編：陶學(xué)軍）