化學(xué)水處理系統(tǒng)方案的比較研究
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【摘要】為了更加充分、合理得利用水資源，響應(yīng)國家對水資源節(jié)約保護的各項政策，實現(xiàn)保護環(huán)境、節(jié)約水資源的目標(biāo)，本文針對火電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)提出了兩種方案，分別為：一級除鹽加混床(過濾器+超濾+反滲透+一級除鹽+混床)和全膜法(過濾器+超濾+一級反滲透+二級反滲透+EDI)兩種方案。同時，以工藝合理、技術(shù)先進，能夠?qū)崿F(xiàn)安全、經(jīng)濟運行，滿足環(huán)保要求，以合理的投資獲得最大的綜合經(jīng)濟效益為原則，對其進行了詳細的經(jīng)濟技術(shù)比較。其中，一級除鹽加混床是一種技術(shù)成熟可靠，投資較低，運行費用低，系統(tǒng)穩(wěn)定的傳統(tǒng)工藝，應(yīng)用最為廣泛。全膜法是一種新型的水處理工藝系統(tǒng)，具有技術(shù)先進、環(huán)保水平高、系統(tǒng)自動化程度高等優(yōu)點。
【關(guān)鍵詞】化學(xué)水處理;系統(tǒng)方案;比較研究
一、引言
電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)在電廠的正常運行中，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。除鹽水水質(zhì)的優(yōu)劣直接決定了發(fā)電機組運行的經(jīng)濟性和安全性。廢水的處理及回收利用，則是對環(huán)境保護和降低運行成本的有利保障。根據(jù)機組的不同型式，主要包括以下幾個系統(tǒng)：鍋爐補給水處理系統(tǒng)、凝結(jié)水精處理系統(tǒng)、工業(yè)廢水處理系統(tǒng)、循環(huán)水處理系統(tǒng)、熱力系統(tǒng)加藥及取樣監(jiān)測系統(tǒng)、脫硫廢水處理系統(tǒng)、生活污水處理系統(tǒng)、含煤廢水處理系統(tǒng)等，另外根據(jù)水源及水質(zhì)的不同，有些電廠還包括海水淡化系統(tǒng)、再生水處理系統(tǒng)等。根據(jù)水源及水質(zhì)的不同，鍋爐補給水處理系統(tǒng)工藝方案眾多，主要包括以下三種水處理工藝：過濾器+一級除鹽+混床、過濾器+反滲透+一級除鹽+混床、過濾器+超濾+反滲透+EDI 等系統(tǒng)。目前應(yīng)用較多的是后續(xù)兩種水處理工藝系統(tǒng)，本篇文章重點對這兩種工藝進行技術(shù)及經(jīng)濟比較。
二、化學(xué)水處理系統(tǒng)方案比較
2.1 水源水質(zhì)
電廠水源較多，主要包括地表水(水庫水、河水等)、地下水、海水、城市中水等。為保護地下水資源，國家已禁止采用地下水作為電廠用水，鼓勵采用城市中水，做到水資源的循環(huán)利用。表1為中的水質(zhì)作為本篇文章的研究資料，僅供本文使用。
2.2 以某2X660MW 機組為例，確定鍋爐補給水處理容量
對于2X660MW機組水汽循環(huán)損失，每小時需要補給除鹽水56.94噸，加上由于其它蒸汽損失所需要的除鹽水每小時10噸之后，即鍋爐每小時總共需要補給除鹽水66.94噸。
2.3 選擇系統(tǒng)工藝
根據(jù)原水水質(zhì)特點及機組對水質(zhì)的`要求，對以下兩個方案進行比較選擇：方案一：水庫水(經(jīng)過澄清、過濾)→生水箱→生水泵→雙介質(zhì)過濾器→超濾裝置→超濾水箱→反滲透給水泵→反滲透裝置→淡水箱→淡水泵→強酸陽離子交換器→強堿陰離子交換器→混合離子交換器→除鹽水箱→除鹽水泵→主廠房。方案二：水庫水(經(jīng)過澄清、過濾)→生水箱→生水泵→雙介質(zhì)過濾器→超濾裝置→超濾水箱→一級反滲透給水泵→一級反滲透裝置→中間水箱→二級反滲透給水泵→二級反滲透裝置→淡水箱→淡水泵→EDI 裝置→除鹽水箱→除鹽水泵→主廠房。經(jīng)上述兩種方案處理后，鍋爐補給水水質(zhì)：電導(dǎo)率(25℃)≤0.15μs/cm，SiO2≤10μg/L，TOC≤200μg/L。兩種方案出水水質(zhì)均能夠滿足機組對水質(zhì)的要求。
2.4 兩種方案的設(shè)備規(guī)范和技術(shù)比較
2.4.1 兩種方案的主要設(shè)備規(guī)范
(1)方案一水處理系統(tǒng)設(shè)2×114t/h 的超濾裝置，2×75t/h 的反滲透，2×150t/h 的一級除鹽+混床離子交換設(shè)備，鍋爐補給水處理系統(tǒng)主要設(shè)備規(guī)范如表2所示。
(2)方案二的主要設(shè)備規(guī)范如表3所示。
2.4.2 兩種方案的技術(shù)特點
(1)方案一技術(shù)特點是采用反滲透裝置用于預(yù)脫鹽工藝，脫除水質(zhì)中約97%的鹽量，剩余鹽量進入一級除鹽加混床系統(tǒng)。一級除鹽加混床技術(shù)是一種傳統(tǒng)的成熟的離子交換除鹽系統(tǒng)，運行穩(wěn)定可靠。一級除鹽為單元制，共兩列。方案一為傳統(tǒng)的配置方案，具有技術(shù)成熟、可靠，且對水質(zhì)、水量的適應(yīng)能力強等優(yōu)點，系統(tǒng)出力穩(wěn)定、操作彈性大，適應(yīng)的水質(zhì)范圍廣，對運行人員的要求低，也是目前廣泛采用也是最為可靠的除鹽方法，技術(shù)非常成熟。缺點是離子交換樹脂需定期進行再生，有酸堿廢液排放，但因有反滲透預(yù)除鹽系統(tǒng)，極大延長了再生周期，酸堿排放量小。
(2)方案二技術(shù)特點：電除鹽(EDI)是利用裝填在陰、陽離子交換膜之間的離子交換樹脂來去除水中的離子，又利用電滲析的直流電場為推動力，一方面使樹脂間的水解離成H+和OH-來不斷地使樹脂再生，另一方面使樹脂再生交換下來的離子遷入另一水體。既克服了電滲析不能深度脫鹽的缺點，又彌補了離子交換不能連續(xù)工作、需消耗酸堿再生的不足，把離子交換、離子遷移、樹脂再生融為一起，達到連續(xù)除鹽連續(xù)再生的目的。該方案中EDI 系統(tǒng)出力按2×75t/h 考慮;二級RO 系統(tǒng)出力按2×84t/h 考慮;一級RO 系統(tǒng)出力按2×93t/h 考慮。系統(tǒng)中RO 和EDI 均為動態(tài)的除鹽過程，設(shè)備運行的同時有濃水排出，二級RO 與EDI 系統(tǒng)排水由于水質(zhì)較好，均回收至前一級系統(tǒng)進行循環(huán)使用，2 套設(shè)備同時運行。
EDI 方案具有工藝系統(tǒng)連接簡單，自動化程度高，運行操作和維護方便，占地面積小，不需要酸堿再生等優(yōu)點，對環(huán)境無污染無需排放酸堿廢水，為綠色環(huán)保技術(shù)。但EDI 采用兩級反滲透產(chǎn)水，對進水要求較高且對水質(zhì)、水量變化的適應(yīng)能力低，藥品費及膜更換費用高。同時，EDI 設(shè)備也存在檢修維護工作量較大的問題。
2.5 兩種方案占地比較
兩種方案的占地情況如表4所示，從表中可以看出：方案二占地面積較小。
2.6 兩種方案投資及運行費用比較
2.6.1 兩種方案投資比較
兩種方案的投資情況如表5所示。從表中可以看出，方案一投資費用較低。
2.6.2 兩種方案運行費用比較
兩種方案的運行費用情況如表6所示。從表中可以看出，方案一運行費用較低。
三、結(jié)語
通過上述分析，可以得出如下結(jié)論：方案一技術(shù)成熟可靠，投資比全膜法方案低約280 萬元，運行費用比全膜法方案低約117.4 萬元/年。雖然有一定的酸堿消耗，但是由于采用了反滲透作為預(yù)處理措施，大大延遲了再生的頻率，降低了酸堿的消耗。酸堿廢水中和回用，幾乎不會對環(huán)境造成危害。方案一作為傳統(tǒng)的除鹽工藝，對水質(zhì)、水量的變化適應(yīng)性強，維護簡單。綜合上述各方面分析，兩個方案均能滿足工程的設(shè)計要求。但方案一對水質(zhì)、水量變化的適應(yīng)能力強，檢修維護工作量小，投資及運行費用均較低。
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