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：概述了鎮江市某熱能公司原水水質和除鹽水水質要求，詳細介紹了該公司除鹽水站現有水處理工藝流程、不同處理階段工藝原理及運行情況。

關鍵詞：除鹽水站；水處理工藝；反滲透；混床

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

在火力發電廠的生產過程中，水擔負著傳遞能量和冷卻介質的作用。長期的實踐使人們認識到，熱電廠熱力系統中水、汽質量，是影響火力發廠熱力設備安全、經濟運行的重要因素之一[1]。熱電廠的化水車間是進行化學水處理的場所，為鍋爐提供合格的補給水，確保鍋爐補給水處理設備的可靠運行和補給水質量對熱電廠的安全經濟運行起著非常重要的作用[2]。

鎮江某熱能公司的除鹽水水源主要來自經處理后的地表水，正常運行時，滿負荷水量為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和補水要求。

1 原水水質和除鹽水水質要求

1.1 原水水質 通過工廠澄清過濾處理后的河水作為該除鹽水站的進水，其水質指標見表1。

2 除鹽水站工藝流程

根據原水水質及出水水質要求，其工藝流程如圖1所示。

3 工藝原理及運行情況

3.1 預處理階段 預處理階段主要是滿足反滲透設施的進水水質要求，保證該系統能長期、安全可靠運行。

熱交換器的作用是使進水維持在一定的溫度范圍之內，以利于保證反滲透系統出力的穩定。本系統設置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節單元直接完成。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。

由于本系統進水是經混凝沉淀過濾后的地表水，可能還含有一定的有機物和微生物，故設置氧化劑投加系統，加入的氧化劑為次氯酸鈉，用于氧化原水中的有機物，同時殺菌滅藻，其目的是保證反滲透系統免遭有機物和生物的污染。為了達到以上目的，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，本系統設置一臺1.5m3的溶液箱和兩臺出力為15.1L/h隔膜計量泵（一用一備）。氧化反應后加入一定量的絮凝劑（PAC），使原水中的懸浮物、有機物、膠體等凝聚成大顆粒的礬花，以便其在多介質過濾器中被有效地去除。多介質過濾器能夠進一步去除進水中的細小懸浮物、膠體、有機物，以及經加絮凝劑后形成的礬花，從而保證其出水SDI（污染指數）≤4。本系統設置直徑3 400mm的多介質過濾器7臺，其中6臺運行，1臺動態備用，每臺最大出力71m3/h，總出力為500m3/h。當過濾器任何一臺在進出口壓差達到一定值或出水SDI大于4時，則退出使用進行反洗。

活性碳過濾器能夠有效地去除水中低分子有機物、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物污染，而不受其本身進水溫度、pH值和有機混合物的影響。本系統采用5臺直徑3200mm的活性碳過濾器，采用動態運行方式，該方式可消除活性炭過濾器因停運而造成的細菌滋生的可能。過濾器濾料為精選的果殼活性碳。

經活性炭過濾裝置過濾出水在進入RO系統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產生結垢。

經長期運行和檢測，預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 反滲透系統包括保安過濾器、高壓泵、反滲透膜組、清洗系統及控制儀表5部分。

保安過濾器的作用是截留原水中大于5μm的顆粒，以防止其進入反滲透系統。一旦該顆粒經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。從反滲透系統的運行和操作安全出發，保安過濾器、高壓泵、反滲透裝置都呈一對一的串聯設置，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水壓力，保證反滲透膜的正常運行。根據反滲透本身的特性，需有一定的推動力去克服滲透壓等阻力，才能保證達到設計的產水量。本反滲透裝置設置的高壓泵為3臺，每臺出力為155m3/h，揚程為150m，分別為每套反滲透裝置一一對應。

反滲透裝置是本系統中最主要的脫鹽裝置，反滲透系統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、有機物及微生物。本反滲透系統共設置3套出力為110m3/h的反滲透裝置，并聯運行，運行時通過后續的水箱水位調節反滲透裝置投運的套數。

當膜通量下降10%或脫鹽率下降10%或膜的壓力差增加10%以上時，表明膜已經受到污染，需進行清洗。清洗系統可分為清洗和沖洗兩部分：清洗的作用是根據反滲膜運行污染的情況，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，以恢復膜的原有特性；沖洗的作用是用反滲透產水置換反滲透膜中停機后滯留的濃水，防止濃水側亞穩態的結垢物質出現結垢，以保護反滲透膜。

控制儀表主要是用來控制、監測反滲透系統正常運行，配有一系列在線測試儀表，包括電導率儀、流量計、壓力表、取樣裝置和高低壓保護開關等控制和監測儀表。

本反滲透裝置脫鹽率可達95%，回收率在75%以上。

3.3 其他后續處理 除碳器的作用是對反滲透產水被進一步處理之前，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中陰樹脂的負擔，延長其運行周期，減少再生頻率。

混床是將反滲透產水中留存的離子進一步去除。原水經過反滲透系統預脫鹽后，已將水中絕大部分的鹽類離子去除，但反滲透產水水質還不能達到鍋爐補給水需要的水質要求，還需經過混床進行進一步除鹽后才能達到要求。混床通過交換器內均勻混合的陽、陰樹脂，與水中的陽、陰離子同時進行交換，類似于無數級陽、陰床串聯的效果，從而獲得極好的產水水質。本系統混床系統設置直徑為φ2 200mm的混床3臺，其中2臺運行，1臺備用，每臺出力155m3/h。每臺混床出口設置一臺樹脂捕捉器，以防止破碎的樹脂進入除鹽水水箱，最終可能進入鍋爐。另外混床系統設公用再生裝置一套，當混床內樹脂失效后，用以對混床系統進行再生處理。再生系統設有機械穩流裝置，利用噴射器和計量箱控制酸、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，在保證出水水質達標的同時也延長了管道的使用壽命。

4 結語

從運行效果來看，該工藝出水水質良好穩定，完全能夠滿足水質要求，自動化程度高。運行中必須保證預處理出水的水質的良好與穩定，當RO系統進水SDI過高時可檢查進水濁度、水溫是否正常，以及加藥系統是否出現故障；RO系統的運行要定期低壓清洗，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還會增加能耗、降低膜的使用壽命；混床在運行及清洗時一定不能出現跑樹脂現象。總的來看，該工藝生產的除鹽水能夠滿足該廠鍋爐用水要求，相信隨著運行時間的延長與經驗的不斷積累，該工藝將會更加成熟完善。

參考文獻

[1]楊劍.熱電廠鍋爐補給水監控系統的設計與實現[D].武漢：武漢理工大學，2009.

[2]胡克華，徐斌. 優化改造除鹽水工藝提高除鹽水品質[J].廣東化工，2009，36（195）：177-188.

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

（責編：陶學軍）