论文部分内容阅读
摘 要：概述了镇江市某热能公司原水水质和除盐水水质要求，详细介绍了该公司除盐水站现有水处理工艺流程、不同处理阶段工艺原理及运行情况。
关键词：除盐水站；水处理工艺；反渗透；混床
中图分类号 S27 文献标识码 B 文章编号 1007-7731（2013）09-99-02
在火力发电厂的生产过程中，水担负着传递能量和冷却介质的作用。长期的实践使人们认识到，热电厂热力系统中水、汽质量，是影响火力发厂热力设备安全、经济运行的重要因素之一[1]。热电厂的化水车间是进行化学水处理的场所，为锅炉提供合格的补给水，确保锅炉补给水处理设备的可靠运行和补给水质量对热电厂的安全经济运行起着非常重要的作用[2]。
镇江某热能公司的除盐水水源主要来自经处理后的地表水，正常运行时，满负荷水量为500m3/h。本公司除盐水站主要为锅炉提供充足的除盐水，以满足公司锅炉所需除盐水的生产和补水要求。
1 原水水质和除盐水水质要求
1.1 原水水质 通过工厂澄清过滤处理后的河水作为该除盐水站的进水，其水质指标见表1。
2 除盐水站工艺流程
根据原水水质及出水水质要求，其工艺流程如图1所示。
3 工艺原理及运行情况
3.1 预处理阶段 预处理阶段主要是满足反渗透设施的进水水质要求，保证该系统能长期、安全可靠运行。
热交换器的作用是使进水维持在一定的温度范围之内，以利于保证反渗透系统出力的稳定。本系统设置1套热交换器，处理能力为500m3/h，温升至10°C以上，出水水温由自动温度控制调节单元直接完成。原水箱用于缓冲水量变化，其容积为600m3，能满足约1.2h的用水量。
由于本系统进水是经混凝沉淀过滤后的地表水，可能还含有一定的有机物和微生物，故设置氧化剂投加系统，加入的氧化剂为次氯酸钠，用于氧化原水中的有机物，同时杀菌灭藻，其目的是保证反渗透系统免遭有机物和生物的污染。为了达到以上目的，需加入1～2mg/L的有效氯。由于次氯酸钠为液体，可以直接投加，本系统设置一台1.5m3的溶液箱和两台出力为15.1L/h隔膜计量泵（一用一备）。氧化反应后加入一定量的絮凝剂（PAC），使原水中的悬浮物、有机物、胶体等凝聚成大颗粒的矾花，以便其在多介质过滤器中被有效地去除。多介质过滤器能够进一步去除进水中的细小悬浮物、胶体、有机物，以及经加絮凝剂后形成的矾花，从而保证其出水SDI（污染指数）≤4。本系统设置直径3 400mm的多介质过滤器7台，其中6台运行，1台动态备用，每台最大出力71m3/h，总出力为500m3/h。当过滤器任何一台在进出口压差达到一定值或出水SDI大于4时，则退出使用进行反洗。
活性碳过滤器能够有效地去除水中低分子有机物、游离氯，也能减少水中异味、色度和臭味。作为反渗透和离子交换系统的前处理装置，活性碳过滤器可有效防止反渗透和离子交换树脂表面的有机物污染，而不受其本身进水温度、pH值和有机混合物的影响。本系统采用5台直径3200mm的活性碳过滤器，采用动态运行方式，该方式可消除活性炭过滤器因停运而造成的细菌滋生的可能。过滤器滤料为精选的果壳活性碳。
经活性炭过滤装置过滤出水在进入RO系统前需投加适量还原剂和高效专用阻垢剂。加还原剂的目的是将水中氧化性氯还原，以防止它到达反渗透膜表面氧化破坏反渗透膜元件。阻垢剂可以防止反渗透浓水侧产生结垢。
经长期运行和检测，预处理阶段出水余氯浓度小于0.2mg/L，SDI均小于4，浊度小于1NTU。
3.2 反渗透系统 反渗透系统包括保安过滤器、高压泵、反渗透膜组、清洗系统及控制仪表5部分。
保安过滤器的作用是截留原水中大于5μm的颗粒，以防止其进入反渗透系统。一旦该颗粒经高压泵加压后可能击穿反渗透膜组件，造成大量漏盐的情况，同时划伤高压泵的叶轮。从反渗透系统的运行和操作安全出发，保安过滤器、高压泵、反渗透装置都呈一对一的串联设置，即1套反渗透配置1台保安过滤器和1台高压泵。
高压泵的作用是为反渗透本体装置提供足够的进水压力，保证反渗透膜的正常运行。根据反渗透本身的特性，需有一定的推动力去克服渗透压等阻力，才能保证达到设计的产水量。本反渗透装置设置的高压泵为3台，每台出力为155m3/h，扬程为150m，分别为每套反渗透装置一一对应。
反渗透装置是本系统中最主要的脱盐装置，反渗透系统利用反渗透膜的特性来除去水中绝大部分可溶性盐分、胶体、有机物及微生物。本反渗透系统共设置3套出力为110m3/h的反渗透装置，并联运行，运行时通过后续的水箱水位调节反渗透装置投运的套数。
当膜通量下降10%或脱盐率下降10%或膜的压力差增加10%以上时，表明膜已经受到污染，需进行清洗。清洗系统可分为清洗和冲洗两部分：清洗的作用是根据反渗膜运行污染的情况，配制一定浓度的特定的清洗溶液，清除反渗透膜中的污染物质，以恢复膜的原有特性；冲洗的作用是用反渗透产水置换反渗透膜中停机后滞留的浓水，防止浓水侧亚稳态的结垢物质出现结垢，以保护反渗透膜。
控制仪表主要是用来控制、监测反渗透系统正常运行，配有一系列在线测试仪表，包括电导率仪、流量计、压力表、取样装置和高低压保护开关等控制和监测仪表。
本反渗透装置脱盐率可达95%，回收率在75%以上。
3.3 其他后续处理 除碳器的作用是对反渗透产水被进一步处理之前，先去除水中含量较高的游离CO2，从而减轻后级离子交换系统中阴树脂的负担，延长其运行周期，减少再生频率。
混床是将反渗透产水中留存的离子进一步去除。原水经过反渗透系统预脱盐后，已将水中绝大部分的盐类离子去除，但反渗透产水水质还不能达到锅炉补给水需要的水质要求，还需经过混床进行进一步除盐后才能达到要求。混床通过交换器内均匀混合的阳、阴树脂，与水中的阳、阴离子同时进行交换，类似于无数级阳、阴床串联的效果，从而获得极好的产水水质。本系统混床系统设置直径为φ2 200mm的混床3台，其中2台运行，1台备用，每台出力155m3/h。每台混床出口设置一台树脂捕捉器，以防止破碎的树脂进入除盐水水箱，最终可能进入锅炉。另外混床系统设公用再生装置一套，当混床内树脂失效后，用以对混床系统进行再生处理。再生系统设有机械稳流装置，利用喷射器和计量箱控制酸、碱液的投加量，保证再生液流量和浓度的恒定。
混床出水的pH接近7.0，为了防止除盐水输送过程腐蚀管道和设备，在除盐水泵之后增加一套加氨加药装置，以维持出水pH值在8.5～9.2，在保证出水水质达标的同时也延长了管道的使用寿命。
4 结语
从运行效果来看，该工艺出水水质良好稳定，完全能够满足水质要求，自动化程度高。运行中必须保证预处理出水的水质的良好与稳定，当RO系统进水SDI过高时可检查进水浊度、水温是否正常，以及加药系统是否出现故障；RO系统的运行要定期低压清洗，确保膜组件不受污染，否则一旦膜组件受到污染不仅会影响出水水质还会增加能耗、降低膜的使用寿命；混床在运行及清洗时一定不能出现跑树脂现象。总的来看，该工艺生产的除盐水能够满足该厂锅炉用水要求，相信随着运行时间的延长与经验的不断积累，该工艺将会更加成熟完善。
参考文献
[1]杨剑.热电厂锅炉补给水监控系统的设计与实现[D].武汉：武汉理工大学，2009.
[2]胡克华，徐斌. 优化改造除盐水工艺提高除盐水品质[J].广东化工，2009，36（195）：177-188.
[3]郜生法. 谈热电厂新增除盐水站工艺模型的选择[C]. 中国有色金属学会第六届学术年会论文集，2005（10）：377-383.
（责编：陶学军）
关键词：除盐水站；水处理工艺；反渗透；混床
中图分类号 S27 文献标识码 B 文章编号 1007-7731（2013）09-99-02
在火力发电厂的生产过程中，水担负着传递能量和冷却介质的作用。长期的实践使人们认识到，热电厂热力系统中水、汽质量，是影响火力发厂热力设备安全、经济运行的重要因素之一[1]。热电厂的化水车间是进行化学水处理的场所，为锅炉提供合格的补给水，确保锅炉补给水处理设备的可靠运行和补给水质量对热电厂的安全经济运行起着非常重要的作用[2]。
镇江某热能公司的除盐水水源主要来自经处理后的地表水，正常运行时，满负荷水量为500m3/h。本公司除盐水站主要为锅炉提供充足的除盐水，以满足公司锅炉所需除盐水的生产和补水要求。
1 原水水质和除盐水水质要求
1.1 原水水质 通过工厂澄清过滤处理后的河水作为该除盐水站的进水，其水质指标见表1。
2 除盐水站工艺流程
根据原水水质及出水水质要求，其工艺流程如图1所示。
3 工艺原理及运行情况
3.1 预处理阶段 预处理阶段主要是满足反渗透设施的进水水质要求，保证该系统能长期、安全可靠运行。
热交换器的作用是使进水维持在一定的温度范围之内，以利于保证反渗透系统出力的稳定。本系统设置1套热交换器，处理能力为500m3/h，温升至10°C以上，出水水温由自动温度控制调节单元直接完成。原水箱用于缓冲水量变化，其容积为600m3，能满足约1.2h的用水量。
由于本系统进水是经混凝沉淀过滤后的地表水，可能还含有一定的有机物和微生物，故设置氧化剂投加系统，加入的氧化剂为次氯酸钠，用于氧化原水中的有机物，同时杀菌灭藻，其目的是保证反渗透系统免遭有机物和生物的污染。为了达到以上目的，需加入1～2mg/L的有效氯。由于次氯酸钠为液体，可以直接投加，本系统设置一台1.5m3的溶液箱和两台出力为15.1L/h隔膜计量泵（一用一备）。氧化反应后加入一定量的絮凝剂（PAC），使原水中的悬浮物、有机物、胶体等凝聚成大颗粒的矾花，以便其在多介质过滤器中被有效地去除。多介质过滤器能够进一步去除进水中的细小悬浮物、胶体、有机物，以及经加絮凝剂后形成的矾花，从而保证其出水SDI（污染指数）≤4。本系统设置直径3 400mm的多介质过滤器7台，其中6台运行，1台动态备用，每台最大出力71m3/h，总出力为500m3/h。当过滤器任何一台在进出口压差达到一定值或出水SDI大于4时，则退出使用进行反洗。
活性碳过滤器能够有效地去除水中低分子有机物、游离氯，也能减少水中异味、色度和臭味。作为反渗透和离子交换系统的前处理装置，活性碳过滤器可有效防止反渗透和离子交换树脂表面的有机物污染，而不受其本身进水温度、pH值和有机混合物的影响。本系统采用5台直径3200mm的活性碳过滤器，采用动态运行方式，该方式可消除活性炭过滤器因停运而造成的细菌滋生的可能。过滤器滤料为精选的果壳活性碳。
经活性炭过滤装置过滤出水在进入RO系统前需投加适量还原剂和高效专用阻垢剂。加还原剂的目的是将水中氧化性氯还原，以防止它到达反渗透膜表面氧化破坏反渗透膜元件。阻垢剂可以防止反渗透浓水侧产生结垢。
经长期运行和检测，预处理阶段出水余氯浓度小于0.2mg/L，SDI均小于4，浊度小于1NTU。
3.2 反渗透系统 反渗透系统包括保安过滤器、高压泵、反渗透膜组、清洗系统及控制仪表5部分。
保安过滤器的作用是截留原水中大于5μm的颗粒，以防止其进入反渗透系统。一旦该颗粒经高压泵加压后可能击穿反渗透膜组件，造成大量漏盐的情况，同时划伤高压泵的叶轮。从反渗透系统的运行和操作安全出发，保安过滤器、高压泵、反渗透装置都呈一对一的串联设置，即1套反渗透配置1台保安过滤器和1台高压泵。
高压泵的作用是为反渗透本体装置提供足够的进水压力，保证反渗透膜的正常运行。根据反渗透本身的特性，需有一定的推动力去克服渗透压等阻力，才能保证达到设计的产水量。本反渗透装置设置的高压泵为3台，每台出力为155m3/h，扬程为150m，分别为每套反渗透装置一一对应。
反渗透装置是本系统中最主要的脱盐装置，反渗透系统利用反渗透膜的特性来除去水中绝大部分可溶性盐分、胶体、有机物及微生物。本反渗透系统共设置3套出力为110m3/h的反渗透装置，并联运行，运行时通过后续的水箱水位调节反渗透装置投运的套数。
当膜通量下降10%或脱盐率下降10%或膜的压力差增加10%以上时，表明膜已经受到污染，需进行清洗。清洗系统可分为清洗和冲洗两部分：清洗的作用是根据反渗膜运行污染的情况，配制一定浓度的特定的清洗溶液，清除反渗透膜中的污染物质，以恢复膜的原有特性；冲洗的作用是用反渗透产水置换反渗透膜中停机后滞留的浓水，防止浓水侧亚稳态的结垢物质出现结垢，以保护反渗透膜。
控制仪表主要是用来控制、监测反渗透系统正常运行，配有一系列在线测试仪表，包括电导率仪、流量计、压力表、取样装置和高低压保护开关等控制和监测仪表。
本反渗透装置脱盐率可达95%，回收率在75%以上。
3.3 其他后续处理 除碳器的作用是对反渗透产水被进一步处理之前，先去除水中含量较高的游离CO2，从而减轻后级离子交换系统中阴树脂的负担，延长其运行周期，减少再生频率。
混床是将反渗透产水中留存的离子进一步去除。原水经过反渗透系统预脱盐后，已将水中绝大部分的盐类离子去除，但反渗透产水水质还不能达到锅炉补给水需要的水质要求，还需经过混床进行进一步除盐后才能达到要求。混床通过交换器内均匀混合的阳、阴树脂，与水中的阳、阴离子同时进行交换，类似于无数级阳、阴床串联的效果，从而获得极好的产水水质。本系统混床系统设置直径为φ2 200mm的混床3台，其中2台运行，1台备用，每台出力155m3/h。每台混床出口设置一台树脂捕捉器，以防止破碎的树脂进入除盐水水箱，最终可能进入锅炉。另外混床系统设公用再生装置一套，当混床内树脂失效后，用以对混床系统进行再生处理。再生系统设有机械稳流装置，利用喷射器和计量箱控制酸、碱液的投加量，保证再生液流量和浓度的恒定。
混床出水的pH接近7.0，为了防止除盐水输送过程腐蚀管道和设备，在除盐水泵之后增加一套加氨加药装置，以维持出水pH值在8.5～9.2，在保证出水水质达标的同时也延长了管道的使用寿命。
4 结语
从运行效果来看，该工艺出水水质良好稳定，完全能够满足水质要求，自动化程度高。运行中必须保证预处理出水的水质的良好与稳定，当RO系统进水SDI过高时可检查进水浊度、水温是否正常，以及加药系统是否出现故障；RO系统的运行要定期低压清洗，确保膜组件不受污染，否则一旦膜组件受到污染不仅会影响出水水质还会增加能耗、降低膜的使用寿命；混床在运行及清洗时一定不能出现跑树脂现象。总的来看，该工艺生产的除盐水能够满足该厂锅炉用水要求，相信随着运行时间的延长与经验的不断积累，该工艺将会更加成熟完善。
参考文献
[1]杨剑.热电厂锅炉补给水监控系统的设计与实现[D].武汉：武汉理工大学，2009.
[2]胡克华，徐斌. 优化改造除盐水工艺提高除盐水品质[J].广东化工，2009，36（195）：177-188.
[3]郜生法. 谈热电厂新增除盐水站工艺模型的选择[C]. 中国有色金属学会第六届学术年会论文集，2005（10）：377-383.
（责编：陶学军）