優化水處理工藝 提高陰床周期制水量

摘要：本文簡要概述了除碳器除碳原理和大唐太原第二熱電廠化學水處理系統流程，詳細描述了加裝除碳器前后一級除鹽系統中陰床周期制水量的變化。再次證明了一級除鹽系統中間安裝除碳系統的必要性。

關鍵詞：陰床 除碳器 周期制水量

1 概述

大唐太原第二熱電廠化學水處理系統由超濾系統+反滲透系統+二級除鹽組成，水源為生水，來水首先進入生水箱經生水泵、蒸汽加熱器，通過自清洗過濾器進行初步過濾后進入超濾裝置，產水經過超濾水箱、超濾水泵、保安過濾器，通過高壓泵升壓后進入反滲透裝置，產水收集至中間水箱，在供暖期一部分水經過熱網補水泵供熱網補水，大部分通過中間泵進入陽床、陰床、混床最后至除鹽水箱供機組補水。整個水處理系統設計出力775m3/h，最大出力848m3/h。

除碳器除碳原理：是亨利定律（在等溫等壓下，某種氣體在溶液中的溶解度與液面上該氣體的平衡壓力成正比）在生產實踐中的應用，水中游離的二氧化碳可以看作溶解在水中的氣體，因此只要在水面上氣體中的二氧化碳分壓較小就可以除去水中游離的二氧化碳。除碳器一般安裝在工業除鹽系統的陰陽床之間。

2 現狀調查

大唐太原第二熱電廠水處理系統于2009年9月投入制水運行，原設計水源為中水，因中水系統至今無法投運，現水源為八水廠來水，水質較好，并且安裝了超濾和反滲透系統，一級除鹽（陰陽床）進水水質有了很大提高，因此沒有按照傳統設計安裝除碳系統。但是在實際運行中，發現陰陽床周期制水量差距大，再生次數不平衡，再生廢水排放過程中用酸量大。表一是2012年8月陰陽床制水統計表。

通過統計表看出，陰陽床周期制水量差距大，陰床平均周期制水量10956m3，陽床完成一次制水周期再生一次的同時陰床制水周期5次再生5次。

不良影響：①再生用堿量大，陰床周期制水量低，再生頻繁，以每次再生消耗0.9噸堿計算，每月多消耗3.6噸。②由于不能保證陰陽床同時再生，單獨再生陰床時，排廢水用酸量大。2012年8月排廢水用酸量0.45噸，用堿量0噸。③陽床出水中含有的大量碳酸氫根（HCO3-）和游離狀態的二氧化碳（HCO3-+H+ CO2+H2O），直接進入陰床，消耗大量的氫氧根（OH-），使陰床出水PH值降低，而陰床出水應保持一定的堿性。④當陰床進水中含有較大的二氧化碳和HCO3-時，由于HCO3-的吸著能力與HSiO3- 相似，因此影響陰床除硅能力，陰床提早達到失效點。⑤陰床再生次數多，自用水量大，除鹽系統自用水率高。

3 除碳系統安裝

水處理陽床出水PH值為2.0-4.3，水中碳酸化合物主要以游離CO2 存在，利用亨利定律制成的除碳器就可排除水中的CO2。因此除碳器安裝在陽床之后陰床之前。

除碳器有兩種形式：鼓風式除碳器和真空式除碳器。鼓風式除碳器的作用是使水中的二氧化碳隨吹過的空氣排入大氣。因為空氣中二氧化碳分壓很小（一般為0.03%），水從除碳器本體上部進入，經配水設備噴淋，通過填料層（多面空心塑料球），進入除碳水箱，空氣由鼓風機從除碳器本體底部進入，上部排出，噴淋而下的小水柱、水滴和鼓入的空氣充分接觸，水中的CO2很快被帶走。真空式除碳器以蒸汽作為工作介質，利用真空泵或噴射器從除碳器上部抽真空，使水達到沸點從而除去水中的氣體。不止除去CO2，并且除去水中的其它氣體。對防止陰樹脂的氧化和出水管道的腐蝕有利。

鼓風式除碳器簡單易操作，產水能夠達到制水要求；而真空式除碳器工作介質危險，水升溫后降溫，運行成本高。因此采用鼓風式除碳器。

為提高陰床周期制水量、降低再生用堿量、排廢水用酸量和降低自用水率在原化學水處理系統中陰陽床間加入了除碳器系統。根據陰陽床運行狀況和機組制水要求，計劃除碳系統主要由2臺除碳水箱、4臺除碳器、4臺除碳水泵及控制系統、監控系統組成。整套系統最小出力為120m3/h。最大出力為960m3/h。出水水質CO2≤5mg/L。

除碳器的流程為：陽床出口母管→除碳器→除碳水箱→除碳水泵→陰床入口母管。

2012年12月完成除碳系統安裝工作，設備型號與規范如表二。

除碳系統的啟動及運行：①陽床正洗水質合格后，投運陽床。開啟除碳器入口電動調節閥。啟動除碳器（啟動除碳風機）。②待除碳水箱水位漲至1m時，啟動除碳水泵。③手動開啟除碳水泵出口門，調整出口門開度。對陰床進行正洗。④根據除碳水箱液位變化，調整除碳水箱入口電動調節門。#1#2除碳器對應#1除碳水箱，#3#4除碳器對應#2除碳水箱。⑤每臺除碳器處理水量最大260 t/h，根據投運陽床的數量，選擇投運除碳器的數量。

4 效果驗證

改造后一級除鹽系統有兩個流程，正常情況下為流程1：陽床→除碳器→除碳水箱→除碳水泵→陰床。當除碳系統發生缺陷需要全部退出運行時為流程2：陽床→陰床。

除碳系統投運后，除碳器出水含CO2≤5mg/L。 2013年1月，陰陽床均再生兩次。（見表三）

效果：①再生用堿降低。陰床周期制水量提高到原來的5倍，再生次數少。②基本保證陰陽床同時再生，再生時酸堿廢水中和，不需要加酸堿廢水可達到排放標準。③陽床出水中含有的游離狀態的二氧化碳被除去，使陰床出水PH值保持在7.8-9.0，陰床出水應保持一定的堿性。④當陰床進水HCO3-減少，提高了陰床除硅能力，陰床制水能力增強。⑤陰床再生次數少，自用水量少，降低了除鹽系統自用水率。

5 結束語

離子樹脂交換技術自20世紀40年代發展至今已經有70年的歷史，在工業水處理技術尤其是電廠水處理中得到廣泛應用，陰陽床除鹽技術是其中發展成熟的技術之一，而除碳器的應用是一個重要補充，隨著反滲透、電滲析技術的推廣，部分電廠不安裝除碳器，但是在實際運行過程中由于原水含碳量不同，反滲透等設備除碳效果不同，因此不能一概而論，應根據生產實際需要確定最佳的水處理工藝。

參考文獻：

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