古交電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)分析及膜技術(shù)運(yùn)用

張 巖

（西山煤電（集團(tuán)）公司 古交電廠，山西 古交 030200）

1 系統(tǒng)概述

化學(xué)水處理系統(tǒng)為山西興能發(fā)電有限責(zé)任公司一期2×300MW 亞臨界機(jī)組及二期2×600MW 超臨界機(jī)組補(bǔ)給水處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)出力按照240t／h設(shè)計(jì)，其中電廠一期、二期工程設(shè)有的水處理系統(tǒng)出力各為120t／h.該一二期系統(tǒng)所有母管均相連，以滿足全廠補(bǔ)水的需求。系統(tǒng)中雙濾料過濾器、超濾為預(yù)處理設(shè)備，用以保證后續(xù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行；一、二級反滲透（R0）裝置為預(yù)脫鹽設(shè)備，能夠除去水中大部分電解質(zhì)；連續(xù)電除鹽（EDI）裝置為精脫鹽設(shè)備，用以保證出水的水質(zhì)指標(biāo)。該系統(tǒng)采用PLC全自動控制，多介質(zhì)過濾器、超濾二級反滲透（RO）裝置、連續(xù)電除鹽（EDI）裝置以及各種工藝泵均由PLC自動操作，由各個水箱的高低液位或工藝設(shè)備的出水水質(zhì)控制各單元設(shè)備的啟?；蚯袚Q操作。

2 工藝流程

該系統(tǒng)由預(yù)處理系統(tǒng)（機(jī)械過濾+超濾）、脫鹽系統(tǒng)（兩級R0+EDI）以及監(jiān)測控制系統(tǒng)所組成。水源為萬家寨水庫地表水。工藝流程如下：萬家寨原水→汽水混合式加熱器→殺菌劑加藥→雙濾料機(jī)械過濾器→超濾裝置→過濾水箱→過濾水泵→阻垢劑、還原劑→保安過濾器→高壓泵→一級反滲透（RO）裝置→中間水箱→中間水泵→氫氧化鈉加藥→保安過濾器→高壓泵→二級反滲透裝置→二級反滲透水箱→EDI升壓泵→電除鹽保安過濾器→EDI裝置→緩沖水箱→升壓泵→除鹽水箱→除鹽水泵→熱力系統(tǒng)。

3 水處理設(shè)備

3.1 原水的預(yù)處理

天然水或原水供應(yīng)即是原水，其含有大量的金屬鹽類和離子以及雜質(zhì)、微生物、膠體等。因此，在被補(bǔ)給到電廠大型鍋爐前，有必要對原水進(jìn)行預(yù)處理。原水經(jīng)過除去固體顆粒、澄清、過濾、殺菌等，實(shí)現(xiàn)預(yù)處理。脫鹽處理可以在預(yù)處理過程結(jié)束后開始，以生產(chǎn)質(zhì)量合格成本低的鍋爐補(bǔ)給水。我國長期以來預(yù)處理原水，全部采用機(jī)械過濾器或離子交換柱交換的形式，這需要建立一定占地面積與規(guī)模的過濾系統(tǒng)，以及工作人員的高技術(shù)水平。過濾我國北方自然水中含量最高的鈣離子和鎂離子，必須使用大量的原水，而且為了調(diào)整生產(chǎn)過程產(chǎn)生的pH值，更多的酸性或堿性廢水被排出，不但造成水資源的浪費(fèi)，還增加了單位污水處理成本。但隨著科技的進(jìn)步，該廠始建時便選擇了原有的石英砂，活性炭過濾系統(tǒng)加超濾裝置，徹底避免使用酸堿，節(jié)約水資源的同時達(dá)到環(huán)境保護(hù)的目的。該廠自投產(chǎn)以來，運(yùn)行時廠單臺機(jī)械過濾器產(chǎn)水量50～57t／h，SFP超濾裝置單臺產(chǎn)水量45～55t／h.

3.2 反滲透預(yù)脫鹽系統(tǒng)

3.2.1 原理

水滲透指的是通過半透膜，水可以從稀溶液側(cè)到濃溶液一側(cè)自然流動。證明半透膜的鹽滲透特性的存在，就可以使用此功能來排除該溶液中存在的鹽?？梢允褂煤瓦@一特性完全相同的反滲透半透膜，使純水從水中分離。濃水側(cè)加壓，使原水通過膜，這樣膠體物質(zhì)和金屬鹽都主要集中在膜表面，然后原水從膜表面上高速流過沖走濃縮物質(zhì)。通過半透膜過濾，大部分原水中的金屬離子被除去，達(dá)到水純化的目的。然而，反滲透脫鹽的執(zhí)行必須有兩個基本條件：半透膜滲透需要有能透過水，鹽類卻無法透過的特性。另外，外壓力必須比濃淡水的兩個腔室之間的滲透壓差大。

3.2.2 滲透膜

膜分為對稱膜與非對稱膜兩類。其中，非對稱膜的應(yīng)用最為廣泛。滲透膜具有方向性即為膜的非對稱結(jié)構(gòu)。例如，反滲透膜控制脫鹽速率就可以控制水通過致密層流向低壓側(cè)的流量，但當(dāng)多孔層面面向高壓側(cè)時，便無法達(dá)到預(yù)期的脫鹽率。因此，滲透膜在使用中，其方向性是特別需要注意的。

3.2.3 反滲透裝置

在水處理時，應(yīng)用反滲透，必須配置反滲透膜、淡水室、濃水室。這3個只有組合起來，才能有效地執(zhí)行引入高壓鹽水和淡水收集。同時有進(jìn)水和脫鹽單元出口的除鹽模塊，即為膜元件。該廠設(shè)備在水處理過程中使用符合水處理工藝需要的多個膜元件的組合，從而使該膜組件升級為多膜組件的組合物，具有一定單位大小脫鹽模塊的組合，便產(chǎn)生了反滲透裝置。該廠自投產(chǎn)以來正常運(yùn)行時單套1級RO反滲透裝置產(chǎn)水量保持在85～90t／h，脫鹽率保持在94%～96%.單套2級RO反滲透裝置產(chǎn)水量保持在80～85t／h，脫鹽率保持在95%～98%.

3.3 EDI電除鹽系統(tǒng)

鈉、鈣、鎂、氯化物、硝酸鹽、碳酸氫鹽是存在于水中的天然物質(zhì)，由陰離子（帶負(fù)電荷）和陽離子（帶正電荷）組成。通過反滲透處理，離子超過95% ～99%可能被除去。原水還可能包括其它微量元素、氣體（如二氧化碳）和一些較弱的電解質(zhì)，要除去水中的雜質(zhì)，必須脫鹽處理。然而，反滲透法除去這些雜質(zhì)的效果不顯著。所以，除去電解質(zhì)的過程就是EDI除鹽的過程。EDI作用是通過將水的電導(dǎo)，從1MΩ提高到5MΩ來除去鹽類。它的工作原理是離子交換膜可以選擇性地通過離子，其中陰離子交換膜只允許陰離子通過，陽離子不能透過。同理陽離子交換樹脂膜只允許陽離子通過，無法通過陰離子。一對填充有混合離子交換樹脂的陰離子和陽離子交換膜之間，就是一個EDI單元?；旌想x子交換樹脂層即陰離子和陽離子交換樹脂間的空間被稱為淡水室。兩個EDI單元間的空間被稱為濃水室，濃水室就是一個陰離子交換膜和一個陽離子交換膜交替布置，并采用網(wǎng)狀分隔來分隔每個單元的EDI。在淡水室，離子交換樹脂的陰離子和陽離子分別向正和負(fù)極偏移，在一定的電壓（直流）作用下通過陽離子交換膜和陰離子交換膜到濃水室中，水的離子會占據(jù)離子交換樹脂的離子發(fā)生電遷移后剩下的空間。這樣為濃水室中的離子交換膜除去金屬離子。通過的水就是合格的軟化水。投產(chǎn)以來正常運(yùn)行時該廠單套級EDI裝置產(chǎn)水量保持在55～60t／h，脫鹽率保持在90%左右。

4 化學(xué)水處理中膜技術(shù)的運(yùn)用

膜分離技術(shù)在化學(xué)水處理中近年來才開始使用，與傳統(tǒng)技術(shù)相比具有許多優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)的水處理方法，鍋爐給水處理存在較多的工藝問題，主要是要過濾—軟化—樹脂分離等一系列分離過程，每個過程是通過酸、堿對樹脂再生電子傳輸來實(shí)現(xiàn)性能恢復(fù)，整個過程產(chǎn)生的pH廢水都需要排放，其工藝較復(fù)雜，不僅需要大量的人力，并且具有一定的技術(shù)難度，需要更大的占地面積和更高的成本才可以實(shí)現(xiàn)。最主要的是其產(chǎn)生的酸性或堿性液體廢物不能滿足現(xiàn)行環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)。采用膜分離技術(shù)可以有效地改良這些技術(shù)缺陷，常規(guī)水處理的弊端將被克服，不僅減少了占地面積，而且節(jié)約了人力，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備也較少，控制全過程都是自動化的，降低了勞動強(qiáng)度，最重要的是沒有酸堿處理后的廢水排放，對環(huán)境的污染是最小的，有效地保證了水的質(zhì)量。

5 結(jié) 論

發(fā)電廠中的熱力設(shè)備在運(yùn)行過程中所需要的補(bǔ)給水只有經(jīng)過化學(xué)處理后才能補(bǔ)充入鍋爐，從而防止熱力機(jī)械設(shè)備發(fā)生結(jié)垢、腐蝕和其他情況，避免由于水質(zhì)的不合格而發(fā)生爆管和停機(jī)事故，所以為了保證電廠運(yùn)行中的可靠和安全性，必須對化學(xué)水處理設(shè)備從原理上有一個正確的認(rèn)識。

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