【理学论文】关于化学水处理系统方案的比较研究

 【摘要】为了更加充分、合理得利用水资源，响应国家对水资源节约保护的各项政策，实现保护环境、节约水资源的目标，本文针对火电厂化学水处理系统提出了两种方案，分别为：一级除盐加混床（过滤器+超滤+反渗透+一级除盐+混床）和全膜法（过滤器+超滤+一级反渗透+二级反渗透+EDI）两种方案。同时，以工艺合理、技术先进，能够实现安全、经济运行，满足环保要求，以合理的投资获得最大的综合经济效益为原则，对其进行了详细的经济技术比较。其中，一级除盐加混床是一种技术成熟可靠，投资较低，运行费用低，系统稳定的传统工艺，应用最为广泛。全膜法是一种新型的水处理工艺系统，具有技术先进、环保水平高、系统自动化程度高等优点。

【关键词】化学水处理；系统方案；比较研究

1 引言

电厂化学水处理系统在电厂的正常运行中，发挥着至关重要的作用。除盐水水质的优劣直接决定了发电机组运行的经济性和安全性。废水的处理及回收利用，则是对环境保护和降低运行成本的有利保障。根据机组的不同型式，主要包括以下几个系统：锅炉补给水处理系统、凝结水精处理系统、工业废水处理系统、循环水处理系统、热力系统加药及取样监测系统、脱硫废水处理系统、生活污水处理系统、含煤废水处理系统等，另外根据水源及水质的不同，有些电厂还包括海水淡化系统、再生水处理系统等。根据水源及水质的不同，锅炉补给水处理系统工艺方案众多，主要包括以下三种水处理工艺：过滤器+一级除盐+混床、过滤器+反渗透+一级除盐+混床、过滤器+超滤+反渗透+EDI 等系统。目前应用较多的是后续两种水处理工艺系统，本篇文章重点对这两种工艺进行技术及经济比较。

2 化学水处理系统方案比较

2.1 水源水质

电厂水源较多，主要包括地表水（水库水、河水等）、地下水、海水、城市中水等。为保护地下水资源，国家已禁止采用地下水作为电厂用水，鼓励采用城市中水，做到水资源的循环利用。表1为中的水质作为本篇文章的研究资料，仅供本文使用。

2.2 以某2X660MW 机组为例，确定锅炉补给水处理容量

对于2X660MW机组水汽循环损失，每小时需要补给除盐水56.94吨，加上由于其它蒸汽损失所需要的除盐水每小时10吨之后，即锅炉每小时总共需要补给除盐水66.94吨。

2.3 选择系统工艺

根据原水水质特点及机组对水质的要求，对以下两个方案进行比较选择：方案一：水库水（经过澄清、过滤）→生水箱→生水泵→双介质过滤器→超滤装置→超滤水箱→反渗透给水泵→反渗透装置→淡水箱→淡水泵→强酸阳离子交换器→强碱阴离子交换器→混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵→主厂房。方案二：水库水（经过澄清、过滤）→生水箱→生水泵→双介质过滤器→超滤装置→超滤水箱→一级反渗透给水泵→一级反渗透装置→中间水箱→二级反渗透给水泵→二级反渗透装置→淡水箱→淡水泵→EDI 装置→除盐水箱→除盐水泵→主厂房。经上述两种方案处理后，锅炉补给水水质：电导率(25℃)≤0.15μs/cm，SiO2≤10μg/L，TOC≤200μg/L。两种方案出水水质均能够满足机组对水质的要求。

2.4 两种方案的设备规范和技术比较

2.4.1 两种方案的主要设备规范

（1）方案一水处理系统设2×114t/h 的超滤装置，2×75t/h 的反渗透，2×150t/h 的一级除盐+混床离子交换设备，锅炉补给水处理系统主要设备规范如表2所示。

（2）方案二的主要设备规范如表3所示。

2.4.2 两种方案的技术特点

（1）方案一技术特点是采用反渗透装置用于预脱盐工艺，脱除水质中约97%的盐量，剩余盐量进入一级除盐加混床系统。一级除盐加混床技术是一种传统的成熟的离子交换除盐系统，运行稳定可靠。一级除盐为单元制，共两列。方案一为传统的配置方案，具有技术成熟、可靠，且对水质、水量的适应能力强等优点，系统出力稳定、操作弹性大，适应的水质范围广，对运行人员的要求低，也是目前广泛采用也是最为可靠的除盐方法，技术非常成熟。缺点是离子交换树脂需定期进行再生，有酸碱废液排放，但因有反渗透预除盐系统，极大延长了再生周期，酸碱排放量小。

（2）方案二技术特点：电除盐(EDI)是利用装填在阴、阳离子交换膜之间的离子交换树脂来去除水中的离子，又利用电渗析的直流电场为推动力，一方面使树脂间的水解离成H+和OH-来不断地使树脂再生，另一方面使树脂再生交换下来的离子迁入另一水体。既克服了电渗析不能深度脱盐的缺点，又弥补了离子交换不能连续工作、需消耗酸碱再生的不足，把离子交换、离子迁移、树脂再生融为一起，达到连续除盐连续再生的目的。该方案中EDI 系统出力按2×75t/h 考虑；二级RO 系统出力按2×84t/h 考虑；一级RO 系统出力按2×93t/h 考虑。系统中RO 和EDI 均为动态的除盐过程，设备运行的同时有浓水排出，二级RO 与EDI 系统排水由于水质较好，均回收至前一级系统进行循环使用，2 套设备同时运行。

EDI 方案具有工艺系统连接简单，自动化程度高，运行操作和维护方便，占地面积小，不需要酸碱再生等优点，对环境无污染无需排放酸碱废水，为绿色环保技术。但EDI 采用两级反渗透产水，对进水要求较高且对水质、水量变化的适应能力低，药品费及膜更换费用高。同时，EDI 设备也存在检修维护工作量较大的问题。

2.5 两种方案占地比较

两种方案的占地情况如表4所示，从表中可以看出：方案二占地面积较小。

2.6 两种方案投资及运行费用比较

2.6.1 两种方案投资比较

两种方案的投资情况如表5所示。从表中可以看出，方案一投资费用较低。

2.6.2 两种方案运行费用比较

两种方案的运行费用情况如表6所示。从表中可以看出，方案一运行费用较低。

3 结语

通过上述分析，可以得出如下结论：方案一技术成熟可靠，投资比全膜法方案低约280 万元，运行费用比全膜法方案低约117.4 万元/年。虽然有一定的酸碱消耗，但是由于采用了反渗透作为预处理措施，大大延迟了再生的频率，降低了酸碱的消耗。酸碱废水中和回用，几乎不会对环境造成危害。方案一作为传统的除盐工艺，对水质、水量的变化适应性强，维护简单。综合上述各方面分析，两个方案均能满足工程的设计要求。但方案一对水质、水量变化的适应能力强，检修维护工作量小，投资及运行费用均较低。

【参考文献】

[1] 梁建斌. 化学水处理控制系统设计与应用[ J ] . 河南科技，2013，4，109.

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[3] 许琦， 杨向东， 孙国良. 电厂化学水处理DCS的应用研究[ J]. 中国电力， 2005， 38( 7): 61- 63.