全膜法水處理與離子交換除鹽系統的比較

馬書強

（神華神東電力有限責任公司，陜西神木 719300）

全膜法水處理與離子交換除鹽系統的比較

馬書強

（神華神東電力有限責任公司，陜西神木 719300）

本文對鍋爐補給水處理系統常見的“超濾、反滲透、電除鹽”和“超濾、反滲透、離子交換除鹽”兩個方案進行技術經濟比較;在特定工程條件下，推薦鍋爐補給水處理系統采用全膜法處理工藝。

水處理;全膜法;離子交換;經濟比較

0 概況

某工程擬安裝建設2×1000MW國產燃煤超超臨界機組，水源擬采用城市再生水。設計處理后出水水質達到國家《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）中的一級A標準。

根據《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量》（GB/T 12145-2008）的規定，超超臨界機組鍋爐補給水水質標準如表1所示。

表1 鍋爐補給水水質標準

1 系統方案

1.1 水汽損失

本工程2×1000MW機組的各項水汽損失見表2。

表2 電廠水汽損失（單位:t/h）

1.2 系統方案的確定

綜合水源水質、鍋爐補給水水質要求、投資及制水成本等因素考慮，提出二個鍋爐補給水處理系統方案:

方案1:全膜法——超濾+一級反滲透+二級反滲透+EDI。

方案2:離子交換法——超濾+一級反滲透+一級除鹽+混床。

EDI是近年來出現的利用電能對水質進行凈化的一種新除鹽技術，屬于非化學式的水處理系統，它是通過電滲析和離子交換相結合的綜合方法，除去水中離子。通俗地講，就是利用直流電場的作用，使流過的水中的離子選擇性的透過離子膜，分成淡水和濃水。它設備精簡，無需酸堿再生，無酸堿廢水排放。

1.2.1 方案1工藝系統

方案1工藝流程如下:

生水→自清洗過濾器→超濾裝置→超濾水箱→清水泵→一級反滲透→一級淡水箱→一級淡水泵→二級反滲透→二級淡水箱→二級淡水泵→EDI→除鹽水箱→除鹽水泵→主廠房。

根據表2計算結果，并考慮到機組啟動或事故狀態下用水需求，以及可能存在的熱網補充水等其他用水需求，水處理系統最終出力按2×50m3/h設計，超濾系統正常出力按3×85m3/h設計，反洗回收率90%;一級反滲透除鹽系統的正常出力按3×64m3/h設計，回收率75%;二級反滲透系統按2×55m3/h設計，回收率90%;EDI除鹽系統的出力按2×50m3/h設計，回收率95%。

1.2.2 方案2工藝系統

方案2工藝系統流程如下:

生水→自清洗過濾器→超濾裝置→超濾產品水箱→清水泵→一級反滲透→一級淡水箱→中間水泵→陽離子交換器→陰離子交換器→混合離子交換器→除鹽水箱→除鹽水泵→主廠房。

根據表2計算結果，并考慮到機組啟動或事故狀態下的用水需求，以及可能存在的熱網補充水等其他用水需求，離子交換除鹽系統最終出力按2×80～100m3/h設計，超濾系統正常出力按3×85m3/h設計，反洗回收率90%;一級反滲透除鹽系統的正常出力按3×64m3/h設計，回收率75%;二級反滲透系統按2×55m3/h設計，回收率90%;離子交換除鹽系統的出力按2×80～100m3/h設計。

1.3 兩種方案耗水量比較

由于可采取系統內部節水措施，方案1的生水用量約105.1m3/h，排廢水量約29.5m3/h。方案2的生水用量約106.1m3/h，排廢水量約30.5m3/h。因此，兩個方案用水量、排水量相當，方案1略少。

1.4 主要設備

方案1主要設備見表3，方案2主要設備見表4。

表3 方案1主要設備清單

表4 方案2主要設備清單

表5 兩個方案占地面積比較

1.5 布置及占地

化學水處理室為一個組合建筑，包括除鹽間、水泵間、加藥（再生）間等建筑物。室外布置各類水箱、空氣儲罐。本期兩個方案占地面積見表5。占地面積中不包括室外水箱部分。方案2比方案1增加占地304m2。

2 靜態投資及制水成本估算

投資及制水成本估算對比見表6。

表6 投資及制水成本估算對比（單位:萬元）

3 技術經濟比較

3.1 方案1優缺點

主要優點:①技術先進;②反滲透系統可以充分適應水質惡化的趨勢，系統適應性強;③出水水質好，穩定;④系統設備精簡、運行操作工作量小;⑤無酸堿廢液排放，對環境無污染;⑥維護工作量小;⑦由于原水水質好，回收率高;⑧安裝工作量小，施工周期短。

主要缺點是運行費略高。

3.2 方案2優缺點

主要優點:①常規系統，技術成熟;②運行費低;③運行經驗豐富。

主要缺點:①占地面積大;②消耗酸堿，有酸堿廢液排放;③設備初投資相對較高;④運行維護量大。

3.3 經濟性分析

通過表6可以看出，對于表2規定的制水容量，方案1的初投資低，但運行費用略高。

4 結論

從技術角度看，方案1和方案2都能滿足百萬機組鍋爐補給水的用水水質要求。

從節地、節水、酸堿用量等方面看，方案1具有占地面積小、不用酸堿等綠色環保的優勢。

從初投資方面看，在本文設定的處理規模前提下，方案1投資略低。但隨著處理規模的增加，由于方案1設備投資的增加量會超過方案2的建筑、安裝等費用的增加量，因此，方案1的投資會超過方案2。

從運行費用方面看，方案1不耗酸堿，但膜的更換費用較高，因此，運行費用相對較高。

從運行維護方面看，方案1系統簡單，運行維護工作量小。

綜上所述，在滿足百萬機組廠內正常用除鹽水的前提下，方案1具有占地面積小、工程投資略低、運行維護工作量小、對環境無污染等優點，因此本文推薦采用方案1，即超濾、兩級反滲透加電除鹽的全膜法處理工藝。

［1］ GB/T 12145—2008，火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量［S］.

［2］ 劉學軍.全膜法水處理技術在電廠鍋爐補給水處理中的應用［J］.熱力發電，2006，（12）.

A Study on the Comparison between the Integrated Membrane System in Water Treatment and the Ion Exchange Desalination System

MA Shu-qiang
（Shenhua Shendong Power Company Limited，Shenmu Shanxi 719300，China）

There are two commonly-used schemes in the boiler make-up water treatment system.One is featured by ultra-filtration，reverse osmosis and EDI，the other is characterized by ultra-filtration，reverse osmosis and ion exchange desalination.This essay draws a comparison between the two from both economical and technological perspectives and proposes the integrated membrane system be used in specific engineering conditions.

water treatment;integrated membrane system;ion exchange;economical comparison

TK223.51

A

1008-8032（2012）02-0085-03

2011-12-05

馬書強（1967－），高級工程師，研究方向:電廠水處理。