发电厂水处理技术

【摘 要】随着我国电力工业的不断发展,水资源污染状况不断加剧,发电厂工业水处理技术的研究和应用成了当务之急,如何在电力企业技术、资金、水源等条件的制约下,选择满足国家节能减排要求的最佳水处理工艺,成为了目前诸多电厂所面临的实际问题.文章以某电厂水处理工艺为研究对象,分析其在原有水处理工艺的基础上如何选择技术上可靠、经济上合理的水处理新技术,可为类似水处理工程的实践提供参考.

【关 键 词】发电厂；水处理

1.工程概况

火电厂锅炉补给水处理工艺效率的好坏直接影响着电厂的安全生产,目前我公司某电厂的锅炉补给水处理采用的是传统的离子交换工艺,随着发电量的增加,经过多年的运行,设备超期限服役、老化现象严重,诸多的弊端都暴露出来了,并已影响到了电厂安全生产,该电厂如今急需在现有的水处理系统基础上应用经济、合理的新工艺,以满足电厂安全生产需要.

该电厂水处理工艺所采用的离子交换法是比较成熟的水处理工艺,该水处理系统初始设计时,根据源水水质情况,分别配置了多介质过滤器、阳离子交换器、除碳器、阴离子交换器以及混合离子交换器,同时配合有加药装置、树脂反洗和再生装置.

预处理装置为多介质机械过滤器,是去除悬浮固体比较常用和有效的方法,上层填料为无烟煤,下层填料为石英砂,其过滤原理为深层过滤.

一级除盐装置为阳离子交换器和阴离子交换器,离子交换法为化学除盐处理方法,原水在流经阳、阴离子交换树脂床时,水中所含的各种离子与离子交换树脂进行离子交换反应而被除去,从而制得除盐水.当树脂达到吸附饱和时,需要停机进行再生,启用备用床制水,再生的同时需要消耗大量的水和酸碱再生剂,废液排放的量一般相当于其处理水量的15%左右.

二级除盐装置为混合离子交换器.混合离子交换器是将阴阳树脂同时装填在一个树脂床中,当经过一级除盐装置处理后的水在流经混合离子交换树脂床时,水中所含的各种残余离子与阴阳离子交换树脂分别进行离子交换反应而被除去,从而制得符合要求的除盐水.当树脂达到吸附饱和时,同样需要停机进行再生,启用备用床制水.

该水处理系统运行初期能够满足正常生产需要,但随着时间的推移,该系统各种弊端逐渐暴露出来,主要体现在以下几个方面：①产水水质波动较大,并且呈逐渐上升态势,影响电厂的安全生产；②树脂再生周期越来越短,再生用酸碱消耗量越来越多,吨水成本不断提高；③由于树脂的再生周期越来越短,操作工人的再生操作越来越频繁,员工劳动强度加大；④水处理系统的排污水水量和污染物含量呈逐年升高趋势,排污水指标值已不能满足环保部门要求.因此,结合电厂实际情况,需采用新的污水处理技术.

2.水处理技术应用

根据电厂锅炉补给水处理工艺的发展动向及电厂水处理工艺现状,在调查研究的基础上,结合该电厂实际,制定了以下三种水处理工艺.

2.1方案一：全离子交换工艺

在充分利原有水处理装置的基础上,增加活性碳过滤器.该设计方案中预处理工艺由多介质过滤器、活性炭过滤器、精滤器组成.一级除盐系统由强酸H+离子交换器和强碱OH-离子交换器组成,精除盐系统由混合离子交换器组成.

2.2方案二：反渗透+离子交换工艺

充分利用反渗透装置的高效脱盐效率,再利用混合离子交换器的彻底脱除残余离子特性,二者相结合,这也是目前国内污水处理应用较为广泛的工艺,其优点是造价适中,缺点是仍然有再生酸碱废液的排放,环保性差.

2.3方案三：电除盐工艺

由超滤做预处理,反渗透做一级除盐,连续电除盐（EDI）做精除盐,这是目前较为先进的除盐工艺.整个处理工艺均没有酸碱再生过程,是最为环保和高效的水处理工艺,自动化程度高,水质稳定,工人的劳动强度极低,占地少,唯一的缺点就是设备造价较高.

电除盐水处理工艺是指整个系统水净化的任务由膜组件来完成,它主要包括超滤（UF）、反渗透（RO）、连续电除盐（EDI）三大核心设备.

超滤是通过筛分原理,去除水中的悬浮物,过程中无反应,无物质变化,出水好于传统的多介质过滤.即使在水源水质发生波动时仍可保证较好的出水水质,确保了反渗透的正常运行.

反渗透是在压力驱动下,通过离子的选择作用去除原水的无机盐.此过程无化学反应产生,对环境不产生负面影响.

EDI是在电压驱动下,通过离子膜的选择透过作用,去除水中的微量离子,使水中电导率达到14MΩcm,可代替混床离子交换器,EDI无再生过程,工艺过程中酸碱废水的捧放为零.

超滤、反渗透、EDI三种工艺均不发生化学反应,因此在电除盐水处理工艺中产水的浓水或反洗水均可进行回收.

3.三种设计方案的选择应用

在制定出以上三种水处理工艺后,需要进行综合性的比较,以选择最优的方案.

3.1方案二和方案三比选

方案二反渗透+离子交换工艺和方案三电除盐工艺两种水处理工艺,技术均可行、工艺成熟,出水水质都能满足电厂锅炉补给水水质要求.

3.1.1方案三特点

电除盐工艺出水水质好,出水电导率可达0.1us/cm（25℃）；水处理系统自动化程度高,维护工作量小；全膜处理无酸碱废水排放,符合环保政策的要求；占地面积小；总投资略高于方案二；EDI对进水水质要求高,当水源水质变化幅度大时（例如城市中水）,其他各级处理可能不满足EDI进水要求,从而影响出水水质.

3.1.2方案二特点

反渗透+离子交换工艺对进水的水质要求较低,适用范围广；出水水质可满足电导率≤0.2us/cm（25℃）要求；总投资而低于方案一；由于采用反渗透预脱盐,可使离子交换器的运行周期更加延长；虽然比单纯离子交换处理方案减少了酸碱废水量,但是由于水处理容量特别大,因此酸碱废水总量仍相当大,不符合环保政策的要求；占地面积大,与方案三相比,占地面积增加约50%.

3.1.3运行管理比较

方案三电除盐工艺系统简单,运行操作方便,故障率低,设备投入和程控率高；方案二反渗透+离子交换工艺系统较复杂,运行操作点数多,故障率相对较高,设备投入和程控率相对较低.

方案三电除盐工艺与方案二反渗透+离子交换工艺相比较,由于膜过滤的可靠性和固定性,方案三的调试时间短,成功率高；颗粒状介质需在被过滤水水量稳定、药剂加入量和反应时间恰到好处时才能发挥最大的效果.方案二的调试时间长,出水达到设定值投入的人力物力多.

方案三中,超滤、反渗透、EDI都是模块化设计,当其中的某个模块出现故障需要维修或更换时,只需临时停机、移除问题膜、更换新膜即可.整个过程时间短,劳动强度小；而方案二中,各处理装置多为填料型滤材,当出现故障需要更换滤材时,由于介质数量多且易分散,现场劳动强度很大,并且停机检修时间较长.现代水处理技术的发展,使得水处理系统对进水水质的依赖越来越小,出水水质越来越好,在运行上更为可靠,管理上更为简便,虽然方案二比方案三投资低,但方案三出水水质好,维护工作量很小,无酸碱废水排放,符合环保及可持续发展要求,因此方案三具有明显的综合优势.

3.2方案一和方案三比较

方案一全离子交换工艺和电除盐工艺相比,无论是自动化水平,还是水利用效率,以及环境影响程度方面,都明显差于第三种方案.

综上所述,通过对三种设计方案的比选,方案三优于方案一和方案二,因此推荐应用方案三作为此次水处理工艺的技术方案.

4.结语

本文从电厂水处理工艺现状入手,设计了三种水处理方案,并进行了详细的比选,最终确定最佳方案.而实际证明,该方案的实施,实现了出水水质好、运行成本低、自动化程度高、节能减排等最终目标,为类似水处理技术的应用提供了参考.