發(fā)電廠水處理技術(shù)研究

【摘要】隨著我國(guó)電力工業(yè)的不斷發(fā)展，水資源污染狀況不斷加劇，發(fā)電廠工業(yè)水處理技術(shù)的研究和應(yīng)用成了當(dāng)務(wù)之急，如何在電力企業(yè)技術(shù)、資金、水源等條件的制約下，選擇滿足國(guó)家節(jié)能減排要求的最佳水處理工藝，成為了目前諸多電廠所面臨的實(shí)際問題。文章以某電廠水處理工藝為研究對(duì)象，分析其在原有水處理工藝的基礎(chǔ)上如何選擇技術(shù)上可靠、經(jīng)濟(jì)上合理的水處理新技術(shù)，可為類似水處理工程的實(shí)踐提供參考。

【關(guān)鍵詞】發(fā)電廠；水處理

1.工程概況

火電廠鍋爐補(bǔ)給水處理工藝效率的好壞直接影響著電廠的安全生產(chǎn)，目前我公司某電廠的鍋爐補(bǔ)給水處理采用的是傳統(tǒng)的離子交換工藝，隨著發(fā)電量的增加，經(jīng)過多年的運(yùn)行，設(shè)備超期限服役、老化現(xiàn)象嚴(yán)重，諸多的弊端都暴露出來了，并已影響到了電廠安全生產(chǎn)，該電廠如今急需在現(xiàn)有的水處理系統(tǒng)基礎(chǔ)上應(yīng)用經(jīng)濟(jì)、合理的新工藝，以滿足電廠安全生產(chǎn)需要。

該電廠水處理工藝所采用的離子交換法是比較成熟的水處理工藝，該水處理系統(tǒng)初始設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)源水水質(zhì)情況，分別配置了多介質(zhì)過濾器、陽離子交換器、除碳器、陰離子交換器以及混合離子交換器，同時(shí)配合有加藥裝置、樹脂反洗和再生裝置。

預(yù)處理裝置為多介質(zhì)機(jī)械過濾器，是去除懸浮固體比較常用和有效的方法，上層填料為無煙煤，下層填料為石英砂，其過濾原理為深層過濾。

一級(jí)除鹽裝置為陽離子交換器和陰離子交換器，離子交換法為化學(xué)除鹽處理方法，原水在流經(jīng)陽、陰離子交換樹脂床時(shí)，水中所含的各種離子與離子交換樹脂進(jìn)行離子交換反應(yīng)而被除去，從而制得除鹽水。當(dāng)樹脂達(dá)到吸附飽和時(shí)，需要停機(jī)進(jìn)行再生，啟用備用床制水，再生的同時(shí)需要消耗大量的水和酸堿再生劑，廢液排放的量一般相當(dāng)于其處理水量的15%左右。

二級(jí)除鹽裝置為混合離子交換器。混合離子交換器是將陰陽樹脂同時(shí)裝填在一個(gè)樹脂床中，當(dāng)經(jīng)過一級(jí)除鹽裝置處理后的水在流經(jīng)混合離子交換樹脂床時(shí)，水中所含的各種殘余離子與陰陽離子交換樹脂分別進(jìn)行離子交換反應(yīng)而被除去，從而制得符合要求的除鹽水。當(dāng)樹脂達(dá)到吸附飽和時(shí)，同樣需要停機(jī)進(jìn)行再生，啟用備用床制水。

該水處理系統(tǒng)運(yùn)行初期能夠滿足正常生產(chǎn)需要，但隨著時(shí)間的推移，該系統(tǒng)各種弊端逐漸暴露出來，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①產(chǎn)水水質(zhì)波動(dòng)較大，并且呈逐漸上升態(tài)勢(shì)，影響電廠的安全生產(chǎn)；②樹脂再生周期越來越短，再生用酸堿消耗量越來越多，噸水成本不斷提高；③由于樹脂的再生周期越來越短，操作工人的再生操作越來越頻繁，員工勞動(dòng)強(qiáng)度加大；④水處理系統(tǒng)的排污水水量和污染物含量呈逐年升高趨勢(shì)，排污水指標(biāo)值已不能滿足環(huán)保部門要求。因此，結(jié)合電廠實(shí)際情況，需采用新的污水處理技術(shù)。

2.水處理技術(shù)應(yīng)用

根據(jù)電廠鍋爐補(bǔ)給水處理工藝的發(fā)展動(dòng)向及電廠水處理工藝現(xiàn)狀，在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合該電廠實(shí)際，制定了以下三種水處理工藝。

2.1 方案一：全離子交換工藝

在充分利原有水處理裝置的基礎(chǔ)上，增加活性碳過濾器。該設(shè)計(jì)方案中預(yù)處理工藝由多介質(zhì)過濾器、活性炭過濾器、精濾器組成。一級(jí)除鹽系統(tǒng)由強(qiáng)酸H+離子交換器和強(qiáng)堿OH-離子交換器組成，精除鹽系統(tǒng)由混合離子交換器組成。

2.2 方案二：反滲透+離子交換工藝

充分利用反滲透裝置的高效脫鹽效率，再利用混合離子交換器的徹底脫除殘余離子特性，二者相結(jié)合，這也是目前國(guó)內(nèi)污水處理應(yīng)用較為廣泛的工藝，其優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)適中，缺點(diǎn)是仍然有再生酸堿廢液的排放，環(huán)保性差。

2.3 方案三：電除鹽工藝

由超濾做預(yù)處理，反滲透做一級(jí)除鹽，連續(xù)電除鹽（EDI）做精除鹽，這是目前較為先進(jìn)的除鹽工藝。整個(gè)處理工藝均沒有酸堿再生過程，是最為環(huán)保和高效的水處理工藝，自動(dòng)化程度高，水質(zhì)穩(wěn)定，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度極低，占地少，唯一的缺點(diǎn)就是設(shè)備造價(jià)較高。

電除鹽水處理工藝是指整個(gè)系統(tǒng)水凈化的任務(wù)由膜組件來完成，它主要包括超濾（UF）、反滲透（RO）、連續(xù)電除鹽（EDI）三大核心設(shè)備。

超濾是通過篩分原理，去除水中的懸浮物，過程中無反應(yīng)，無物質(zhì)變化，出水好于傳統(tǒng)的多介質(zhì)過濾。即使在水源水質(zhì)發(fā)生波動(dòng)時(shí)仍可保證較好的出水水質(zhì)，確保了反滲透的正常運(yùn)行。

反滲透是在壓力驅(qū)動(dòng)下，通過離子的選擇作用去除原水的無機(jī)鹽。此過程無化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生，對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生負(fù)面影響。

EDI是在電壓驅(qū)動(dòng)下，通過離子膜的選擇透過作用，去除水中的微量離子，使水中電導(dǎo)率達(dá)到14MΩ·cm，可代替混床離子交換器，EDI無再生過程，工藝過程中酸堿廢水的捧放為零。

超濾、反滲透、EDI三種工藝均不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此在電除鹽水處理工藝中產(chǎn)水的濃水或反洗水均可進(jìn)行回收。

3.三種設(shè)計(jì)方案的選擇應(yīng)用

在制定出以上三種水處理工藝后，需要進(jìn)行綜合性的比較，以選擇最優(yōu)的方案。

3.1 方案二和方案三比選

方案二反滲透+離子交換工藝和方案三電除鹽工藝兩種水處理工藝，技術(shù)均可行、工藝成熟，出水水質(zhì)都能滿足電廠鍋爐補(bǔ)給水水質(zhì)要求。

3.1.1 方案三特點(diǎn)

電除鹽工藝出水水質(zhì)好，出水電導(dǎo)率可達(dá)0.1us/cm（25℃）；水處理系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，維護(hù)工作量小；全膜處理無酸堿廢水排放，符合環(huán)保政策的要求；占地面積小；總投資略高于方案二；EDI對(duì)進(jìn)水水質(zhì)要求高，當(dāng)水源水質(zhì)變化幅度大時(shí)（例如城市中水），其他各級(jí)處理可能不滿足EDI進(jìn)水要求，從而影響出水水質(zhì)。

3.1.2 方案二特點(diǎn)

反滲透+離子交換工藝對(duì)進(jìn)水的水質(zhì)要求較低，適用范圍廣；出水水質(zhì)可滿足電導(dǎo)率≤0.2us/cm（25℃）要求；總投資而低于方案一；由于采用反滲透預(yù)脫鹽，可使離子交換器的運(yùn)行周期更加延長(zhǎng)；雖然比單純離子交換處理方案減少了酸堿廢水量，但是由于水處理容量特別大，因此酸堿廢水總量仍相當(dāng)大，不符合環(huán)保政策的要求；占地面積大，與方案三相比，占地面積增加約50%。

3.1.3 運(yùn)行管理比較

方案三電除鹽工藝系統(tǒng)簡(jiǎn)單，運(yùn)行操作方便，故障率低，設(shè)備投入和程控率高；方案二反滲透+離子交換工藝系統(tǒng)較復(fù)雜，運(yùn)行操作點(diǎn)數(shù)多，故障率相對(duì)較高，設(shè)備投入和程控率相對(duì)較低。

方案三電除鹽工藝與方案二反滲透+離子交換工藝相比較，由于膜過濾的可靠性和固定性，方案三的調(diào)試時(shí)間短，成功率高；顆粒狀介質(zhì)需在被過濾水水量穩(wěn)定、藥劑加入量和反應(yīng)時(shí)間恰到好處時(shí)才能發(fā)揮最大的效果。方案二的調(diào)試時(shí)間長(zhǎng)，出水達(dá)到設(shè)定值投入的人力物力多。

方案三中，超濾、反滲透、EDI都是模塊化設(shè)計(jì)，當(dāng)其中的某個(gè)模塊出現(xiàn)故障需要維修或更換時(shí)，只需臨時(shí)停機(jī)、移除問題膜、更換新膜即可。整個(gè)過程時(shí)間短，勞動(dòng)強(qiáng)度小；而方案二中，各處理裝置多為填料型濾材，當(dāng)出現(xiàn)故障需要更換濾材時(shí)，由于介質(zhì)數(shù)量多且易分散，現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)強(qiáng)度很大，并且停機(jī)檢修時(shí)間較長(zhǎng)。現(xiàn)代水處理技術(shù)的發(fā)展，使得水處理系統(tǒng)對(duì)進(jìn)水水質(zhì)的依賴越來越小，出水水質(zhì)越來越好，在運(yùn)行上更為可靠，管理上更為簡(jiǎn)便，雖然方案二比方案三投資低，但方案三出水水質(zhì)好，維護(hù)工作量很小，無酸堿廢水排放，符合環(huán)保及可持續(xù)發(fā)展要求，因此方案三具有明顯的綜合優(yōu)勢(shì)。

3.2 方案一和方案三比較

方案一全離子交換工藝和電除鹽工藝相比，無論是自動(dòng)化水平，還是水利用效率，以及環(huán)境影響程度方面，都明顯差于第三種方案。

綜上所述，通過對(duì)三種設(shè)計(jì)方案的比選，方案三優(yōu)于方案一和方案二，因此推薦應(yīng)用方案三作為此次水處理工藝的技術(shù)方案。

4.結(jié)語

本文從電廠水處理工藝現(xiàn)狀入手，設(shè)計(jì)了三種水處理方案，并進(jìn)行了詳細(xì)的比選，最終確定最佳方案。而實(shí)際證明，該方案的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了出水水質(zhì)好、運(yùn)行成本低、自動(dòng)化程度高、節(jié)能減排等最終目標(biāo)，為類似水處理技術(shù)的應(yīng)用提供了參考。

參考文獻(xiàn)

[1]柏青，陳志和.熱力發(fā)電廠水處理[M].北京：中國(guó)電力出版社，2009.

作者簡(jiǎn)介：賈妍（1973—），助理工程師，主要研究方向：電廠化學(xué)。