無反滲透鍋爐補給水處理系統去除TOC方案研究

李彬峰

摘 要：系統分析原鍋爐補給水處理系統造成TOC超標的原因，并對各設備TOC去除率進行量化，系統的提出了鍋爐補給水處理系統的改造方案，有效保證了出水水質滿足建設機組的要求。

關鍵詞：鍋爐補給水處理；TOC；反滲透

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.063

北方某電廠一期建設有兩臺300MW亞臨界燃煤機組，于2004年投產。近期擬擴建二期，二期擬采用超臨界350MW燃煤供熱機組。

一期鍋爐補給水原水采用水庫水，現有鍋爐補給水處理系統流程為凈水站來水（加熱）——活性炭過濾器——陽離子交換器——除碳器——陰離子交換器——混合離子交換器——除鹽水箱，凈水站采用混凝澄清處理工藝。電廠現有鍋爐補給水處理系統出水水質：

電導率（25℃）：0.07～0.08S/cm

二氧化硅：10g/L以下

TOC：440g/L

為了能最大限度的利用現有公用設施，電廠決定對現有鍋爐補給水系統進行改造，改造后的系統出水水質能夠滿足一、二期機組的補水水質的要求。

對比《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量》（GB/T 12145），現有鍋爐補給水系統出水，TOC嚴重超標，需要降到200g/L以下。

1 現有系統中對TOC去除有貢獻的設備分析

（1）混凝澄清過濾系統：有實驗表明分子量在1k～10k的有機物通過混凝澄清過濾去除率約10%，分子量1k以下基本沒有去除。

可見對于水庫水混凝澄清過濾對TOC的去除貢獻不大。

（2）活性炭過濾器?；钚蕴繉τ诜肿恿?00～1k的有機物有十分好的去除效果，去除率可達70%～80%。

其缺點是僅通過反洗，吸附的有機物不能洗脫，運行幾個周期后，就會失去吸附能力，僅起到過濾的作用，又由于活性炭復蘇工藝復雜，費用不菲，大多數電廠沒有設置活性炭的再生復蘇系統，設置的活性炭過濾器起不到去除有機物的作用，甚至成為細菌和微生物滋生的溫床。

（3）陰離子交換器，強堿陰離子樹脂對除去溶解性有機物分子組的強弱順序為：<1k（～43%），5k～10k（～17%），10k～100k（～23%），但是運行一定時間后應進行復蘇，以洗脫樹脂吸附的有機物。

（4）陽離子交換器、混合離子交換器對TOC的去除沒有貢獻。

（5）現有除鹽水箱采用浮球密封形式，空氣或灰塵溶入可能引起TOC的增加。

2 現有系統可能引起TOC超標的環節分析

（1）由于水庫水屬低濁水，混凝澄清特別是在低溫環境時效果不理想；

（2）活性炭運行時間過長，失去對有機物的吸附能力，需要再生復蘇；

（3）陰樹脂受有機物污染，需要復蘇，恢復對有機物的去除能力；

（4）現有除鹽水箱密封不嚴密，溶入雜質；

（5）原水在混凝前沒有氯化。

3 針對以上問題采取措施來提高系統TOC的去除

（1）在原水凈水站設原水加熱器，在低溫時提高原水水溫，提高混凝效果；

（2）水庫水在混凝前氯化，通過氯化處理對有機物進行氧化分解，使水中小分子有機物增多，以適應后續處理工藝的需要；

（3）將活性炭更換為大孔丙烯酸系陰樹脂（SD500或D730吸附劑）

丙烯酸系大孔強堿陰樹脂在合成中，由于親水性的脂肪烴類替代了疏水性的芳香烴類，這樣它和有機物之間的范德華力很弱，能更有效的克服有機物被樹脂吸附的不可逆性，較苯乙烯強堿樹脂更具有親水性和抗有機物污染能力。

1）丙烯酸系大孔強堿樹脂出水COD明顯比活性炭好，SD500樹脂對有機物去除率比活性碳高7%。而活性炭在開始吸附有機物還可以，經反洗再次投入使用時，已無吸附作用，只起過濾作用。

2）丙烯酸系大孔強堿樹脂再生脫附率高，再生工藝簡單，便于操作能夠實現自動。

3）壽命長。

4）可保護后面的陰離子交換樹脂。在純水制造中，陰離子交換樹脂極易受到水中有機物的污染，污染后的陰離子交換樹脂色澤變深，交換能力下降，出水電導率上升，供水的水質惡化。陰離子交換樹脂的這種有機物污染，往往是不可逆的，因而，使陰離子交換樹脂使用周期縮短，更換頻繁，造成巨大的經濟損失。另外，帶入純水中的有機物質，會給用水設備帶來危害，如鍋爐用水，當有機物進入鍋爐后，在高溫下會分解成各種低分子有機酸，使爐水的pH下降，設備腐蝕嚴重。

5）運行費用低，活性炭一般一年更換一次，而丙烯酸系大孔強堿樹脂壽命不低于5年。

（4）將除鹽水箱改造為密封更嚴密的浮頂密封水箱。

通過以上技術措施，改造后的鍋爐補給水處理系統出水水質達到《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量》（GB/T 12145-2008）水質質量控制標準可能性極大。endprint