热电厂化学水处理反渗透和离子交换系统的对比

热电厂化学水处理反渗透和离子交换系统的对比

张培玉

（中石化股份有限公司天津分公司水务部天津300271）

摘要：水处理系统传统的工艺一般为：预处理+阴阳床（一级除盐）+混床（二级除盐）+后处理。20世纪70年代以来，随着膜技术的发展与推广，反渗透技术以其优良的技术性能逐渐取代了复床除盐工艺，于是化水处理工艺改进为：预处理+反渗透+混床+后处理。但由于反渗透设备出水电阻率较低，对于原水含盐量比较高的系统，为了避免混床离子交换器的频繁再生，在二级除盐系统中采用阴阳床+混床工艺，于是水处理工艺进一步改进为预处理+反渗透十阴阳床+混床+后处理。

关键词：热电厂；化学水处理；反渗透和离子交换系统；对比

前言

随着水资源的日益紧缺，以及国家相关政策对采用地下水源的限制，很多电厂用水由原来的地下水改用地表水，地表水中胶体和有机物含量一般都比较高，循环排污水的含盐量和有机物含量也很高，所以传统的预处理工艺已不能满足后续除盐设备的进水要求，于是水处理工艺再次改进为前处理+超滤+反渗透+阴阳床+混床+后处理。传统工艺存在的主要问题：一是预处理系统的效率不高，流程长，效果不稳定；二是离子交换树脂酸碱再生，大量耗用酸碱，大量排放酸碱废水，污染环境；三是设备占地面积多，自动化程度低等。其中，超滤与传统的预处理技术相比，其产水水质更好，可以为下游反渗透膜提供最佳的保护，使得污水或者废水进入反渗透脱盐成为可能，而反渗透则是这个工艺中脱盐的核心，它可以去除98%以上的各种离子。

1RO系统

1.1超滤系统

超滤是一种能将溶液进行净化、分离和浓缩的膜分离技术。超滤能截留0.002-0.1μm之间的大分子物质和杂质。超滤过程通常可理解成与膜孔大小相关的筛分过程。以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质。在一定的压力下，当水流过膜表面时，只允许水、无机盐及小分子物质透过膜，而阻止水中的悬浮物、胶体、蛋白质和微生物等大分子物质通过，以达到溶液的净化、分离与浓缩的目的。

1.2反渗透系统

反渗透（RO）主机是一级除盐的心脏部分，由渗透膜、膜壳和辅助阀门相仪器组成。反渗透膜已发展到超低压、低污染的复合膜，单根膜脱盐率达99.50%。在RO装置运行期间，设间断自动快冲冲洗。在RO装置停运时，用产品水自动冲洗，挤排膜和不锈钢管道中的高TDS残水，使停运膜完全浸泡在淡水中，可以防止膜的自然渗透造成的膜损伤，去污除垢，使装置和RO膜得到有效保养。经反渗透处理，原水中绝大部分无机盐、有机物、微生物、细菌被截留。反渗透也是采用膜分离的水处理技术，其原理是在压力作用下，透过反渗透膜的水为纯水；水中的杂质被反渗透膜截留并被带出。原水经原水泵送到石英砂过滤器降低浊度，在活性炭过滤器中降低COD、胶体及有机大分子的含量。活性炭出水再送至保安过滤器进行最后的预处理，满足反渗透（RO）主机的进水要求。经保安过滤器后的合格水由高压泵送至RO主机反渗透进行除盐处理。反渗透膜截留下的有机物、胶体和盐无机盐由浓水侧直接排掉，不会给环境造成污染。产品水由膜清水侧送出至脱碳塔，除去渗透至清水的二氧化碳气体。脱气后的一级除盐水送至混床进行最后的精除盐。另外反渗透膜运行12~18月需进行一次化学清洗，以保证膜的透水量。

2离子交换系统

首先原水进入无阀滤池进行预处理直流入过滤水槽，再通过过滤水泵送水至阳床上部，在床中与强酸阳树脂接触，树脂将碳离子、镁离子、钠离子等阳离子从水中置换到树脂上，除去阳离子后的水从塔下流出并送入脱二氧化碳塔上部，在塔内与塑料多面空心球接触形成水膜很快分离，通过风机将二氧化碳从塔顶吹除，从而大大减轻阴床的负荷。脱除二氧化碳的水进人中间水池，中间水泵将水送入阴床，在床中与强碱阴树脂接触，树脂将水中硫酸、氯酸、硝酸等阴离子置换到树脂上，水中的阴离子被除去。经一级除盐后的水再进入混床除去少量残存阳、阴离子和硅，经混床处理测得合格的除盐水，交换过程中，阳床、阴床和混床因交换剂饱合而失效，这时由再生系统对阳床、阴床和混床进行再生。再生结束进入下一周期，再生废水经处理合格后外排。

2.1离子交换法处理特点

优点：预处理要求简单、工艺成熟，出水水质稳定、设备初期投入低；在原水低含盐量的应用区域运行成本较低。

缺点：由于离子交换阀门多，操作复杂；离子交换法自动化操作难度大；需要酸碱再生，再生废水必须经处理合格后排放，存在环境污染隐患；细菌易在床层中繁殖，且离子交换树脂会长期向纯水中渗溶有机物。

3反渗透和离子交换系统比较

3.1占地面积比较

离子交换法比反渗透法占地面积大，原因是离需要酸、碱再生需要酸、碱贮槽和废水处理池。

3.2设备投资

本投资为初略估算，工艺路线和自动化程度不同，投资也不一样。按出水量270T计算，离子交换系统250~400万元，RO系统800-1000万元。

3.2.1工艺酸碱、酸耗量

离子交换法全年要消耗大量的酸和碱，在酸、碱贮运、树脂再生过程中要产生大量的酸碱废水，所以反渗透法在环保方面比离子交换法有更大的优势。

3.2.2装机容量及运转负荷

反渗透法比离子交换法电耗稍高。

3.2.3水利用率

由于阳床、阴床和混床再生需要水，所以整个过程原水有一定损失，据经验回收率在88%左右。而反渗透的回收率在75%，但反渗透浓水的只是在盐份上较高，其浊度都比原水好。

3.2.4运行成本

反渗透法运行成本低的优势是明显的，由于反渗透极易实现自动控制，人工干预小，人工成本也比离子交换法低。

4结语

经离子交换法和反渗透法多方面对比，反渗透法在环保方面以及运行成本方面比离子交换法有有更大的优势，反渗透法势必将在电厂水处理中得到更广泛的运用，发挥更大作用。

参考文献：

[1]火力发电厂超滤水处理装置验收导则OU2952-2005

[2]火力发电厂反渗透水处理装置验收导则OU2951-2005

[3]《火力发电厂化学设计技术规程>DUT5054-1996

[4]《水处理设备制造技术条件>JB/T2932-1999

[5]《电厂用水处理设备质量验收标准》OL543-94：

[6]《电厂水处理设备制造质量分等标准》SD2037-87