EDI電除鹽裝置在電廠水處理中的應用

蕪湖發電有限責任公司 白登文 鄧亞娟 黃 文 張 綱 方 駿

蕪湖發電有限責任公司位于安徽省蕪湖市經濟技術開發區褐山路271號，距市區12km，毗鄰長江，水資源豐富。補給水系統設有一套出力100m3/h的美國GE公司EDI裝置及三臺3000m3的除鹽水箱。近年來隨著供熱用戶增加，傳統的離子交換除鹽已不能滿足制水量的需求，經綜合論證采用全膜系統制水。本文參照DL/T1260-2013《火力發電廠電除鹽水處理裝置驗收導則》和相關技術資料，優化調整運行參數、跟蹤記錄檢測數據、結合運行狀況綜合分析[1]。

1 EDI系統簡介

1.1 EDI裝置簡述

該公司EDI裝置共由22個模塊組成，設計回收率為90%。配備有滿足產水量和產水水質所需的整流器、各模塊、在線儀表、控制系統、閥門、管道等。同時，該裝置配備有進出口流量變送器、出水電導率表、硅表，在進水母管上安裝有壓力變送器、進水pH表。裝置采用MS1000A系列直流控制器單元模塊，分為電源控制模塊和工藝模塊。每個模塊均可單獨顯示電流、電壓值，且單個模塊可單獨調整電流。每個模塊具備直流電源保護功能[2]，可保證任何一個模塊過熱時自動切斷該模塊電源，維持系統中其它模塊正常運行。

EDI裝置極水采取室外管道排放方式，濃水以DN50的排水管直接排放至超濾水箱重復利用，整個EDI系統流程如下：長江水→反應沉淀池→重力式空氣擦洗濾池→清水池→超濾裝置→超濾水箱→一級反滲透裝置→預脫鹽水箱→二級反滲透裝置→二級淡水箱→EDI水泵→EDI保安過濾器→EDI裝置→除鹽水箱→除鹽水泵→……

1.2 EDI水質指標

表1 EDI水質指標

2 EDI前水處理系統

2.1 原水水質

該公司原水水源采用長江水，冬季和夏季長江水部分水質分析結果如表2所示。

表2 長江水水質分析結果

冬季到夏季水質中，電導率、化學耗氧量、總固、溶固、懸固、鈉離子含量有所升高。說明近夏季時氣溫上升，水流動速率加快，水中含鹽量略高于冬季，在夏季時需加強殺菌，防止水中微生物生長過多。而水中總硬度、活性硅、陰陽離子總量等差別較小，相對穩定[3-5]。總體上，長江水離子總量較低，均值約低于200mg/L，屬于低鹽水。且水的硬度均值約1.35mmol/L，屬于軟水。為確保EDI裝置的進水水質必須重視原水預處理和預脫鹽系統的有效運行[3]。

2.2 預處理系統

該公司原水預處理系統共設有3臺500m3/h反應沉淀池，兩用一備。設有4座240m3/h重力式空氣擦洗濾池。原水經反應沉淀池與重力式空氣擦洗濾池混凝、沉淀、過濾處理。可去除水中懸浮物、膠體、部分有機物等對超濾、反滲透裝置膜組件造成危害的雜質。

經長期優化調整，采用在反應沉淀池搭設遮陽棚減少藻類在斜板、斜管附著生長，并控制殺菌劑的使用。對重力式空氣擦洗濾池延長反洗、正洗時間，徹底清除濾料層中積聚的雜質。使反應沉淀池出水濁度達到1～4NTU，余氯≤0.1mg/L，重力式空氣擦洗濾池出水濁度降至≤1.5NTU，確保符合預脫鹽系統的進水水質要求。

2.3 預脫鹽系統

該公司預脫鹽系統由超濾和反滲透所組成。超濾系統設有超濾裝置4套，#1、2超濾裝置采用了錯流單通式過濾，產水匯入超濾產水箱，濃縮水按一定的比例排放，設計利用率90%，每套裝置出力88m3/h。#3、4超濾裝置采用全流式過濾，產水匯入超濾產水箱，每套裝置出力160m3/h。反滲透系統設有4套一級反滲透和1套二級反滲透。#1、2反滲透裝置采用了一級二段式，排列為9:5，回收率≥75%，每套裝置出力65m3/h。#3、4一級反滲透裝置采用了一級二段式，排列為21:12，回收率≥75%，每套裝置出力132m3/h。

二級反滲透裝置同樣采用了一級二段式，排列為10:6，回收率≥85%，每套裝置出力112m3/h。預處理后的水經超濾與反滲透系統預脫鹽處理。可去除水中大部分懸浮物、膠體、有機物、溶解鹽、細菌、CO2等對EDI裝置造成危害的雜質。

經長期優化調整，對超濾裝置進行定期CEB清洗，加強清洗水pH值的監督和調整。對反滲透裝置進行定期化學清洗，同時加強日常的沖洗保養。對各加藥泵定期進行流量校對，加強預脫鹽系統運行參數的人工分析比對，確保各系統設備的加藥量和運行參數均維持在設計偏差之內。使預脫鹽系統出水濁度＜0.5NTU，總氯＜0.02ppm，活性硅＜0.8ppm，總硬度降至≈0ppm，出水pH達到7.0～7.5，確保符合EDI裝置的進水水質要求。

3 EDI主要影響因素分析及運行優化調整

電流。EDI模塊底部電流很高，是受進水中主要離子遷移所致。濃水具有較高的電阻特性，電導率一般為2～20μs/cm，由于EDI模塊上部濃水中充滿了離子交換樹脂中收集來的離子。當回收率達到90%時，濃水的電導率一般為20～200μs/cm。一般電流越大，產水水質會越好。電流增大時，大量鹽類離子由淡水室遷移至濃水室，使參與遷移的離子增多，H+、OH-的遷移率也更高，樹脂再生效果更好[4]。當電流太大時，產水電導率則無法繼續降低。過大的電流會使過量水電離并產生離子反擴散現象，產水水質會變差。經長期跟蹤監測EDI裝置各模塊電流，EDI裝置單槽電流控制在1.8～2.2A之間為宜。

電壓。EDI每個模塊都有一定的電壓范圍。當電壓低時驅動力減小，不能使足夠多的離子由淡水室遷移至濃水室中，且不會使足夠多的水發生電解，從而使離子交換樹脂不能有效再生。當電壓高時，會有過多的水發生電解，驅動力效率降低，表現為在極水中產生多余氣體，隨后濃水中也會產生一定的氣體。過高的電壓會產生濃度反擴散現象，使離子將被迫從濃水室擴散到鄰近的淡水室以保持電中性。經長期跟蹤監測EDI裝置各模塊電壓，槽電壓反饋值在50～70V之間為宜。

進水pH值。pH值較低時，多余的H+會作為反離子擴散到進水流中的陰離子，進水中的陽離子將不能有效去除。進水pH值一般控制為7.0～7.5，pH值較高時，H+不再扮演反陽離子的角色。CO2帶電量、即碳酸氫鹽將增加，遷移率也增加，此時SiO2的帶電量和遷移率也會增加。經長期跟蹤監測EDI裝置進水pH值控制在7.0～7.5，考慮到pH值較高會使SiO2、碳酸氫鹽等鹽類離子遷移率增加，最佳進水pH值控制偏下限接近7.0為宜。

產水電導率。電導率適用于表征溶解于水中各類電解質含量，各類微量鹽在水中解離成正、負離子，使產水具有一定的導電能力。產水電導率一般≤0.01μs/cm，當電導率高時會影響產水水質，嚴重時會不符合鍋爐補給水進水要求。當電導率低時，趨近于理論純水電導率時會增加設備能耗、損耗及影響產水流量。經長期跟蹤監測EDI裝置產水電導率，采用標準電導表與在線電導表同時檢測產水母管電導率，兩者相差極值為0.002μs/cm，說明在線電導表準確度很高。同時，EDI各模塊產水電導率均基本優于產水母管電導率，考慮到EDI裝置出力及能耗等，最佳出水電導率≤0.080μs/cm為宜。

其它控制指標。EDI裝置會受進水溫度、壓力、流量、電導率，各產水、濃水、極水流量、壓力，回收率及EDI進水泵、保安過濾器運行壓差等多因素影響。最終反映在產水品質、設備出力、排水控制等方面。如當濃水的流量降低，其含鹽量會升高，離子膜兩側的濃度差會隨著流量降低而升高，該濃度差則會影響產水品質。

從該公司EDI裝置進水水質來看，裝置前水處理系統優化調整已滿足EDI裝置的進水水質要求。采用優化調整措施后，當EDI裝置出水母管電導率穩定運行時，基本能達到≤0.080μs/cm，低于廠方技術資料所要求≤0.10μs/cm。

4 結果與討論

4.1 EDI裝置最佳運行控制參數

綜上，經優化調整EDI裝置最佳運行控制參數，如表3所示。

表3 EDI裝置最佳運行控制參數

4.2 結論

在實際運用中，不難發現EDI裝置具有很多不可比擬的優勢，主要表現在：

EDI與傳統離子交換技術相比，具有運行操作維護簡便，結構緊湊占地空間小，省去了混床與再生裝置及附屬設備等，不再單獨需要酸、堿再生；采用原水預處理+超濾、反滲透預脫鹽+EDI電除鹽工藝處理長江水。當EDI裝置進水水質穩定時，能實現連續制取高質量的除鹽水，可直接作為鍋爐補給水；EDI裝置安全性高。極水排放管設置在室外，產生的有毒易燃易爆性氣體不會在室內發生積聚危險，電源柜內增設的排風扇有效提高散熱效率。不用酸、堿再生，不需酸堿儲運和再生設備，無需停機即可連續再生，大大提高了安全性。

EDI裝置經濟性高。該裝置運行費用較低，節約了大量的酸堿消耗、再生和沖洗用水、廢水排放處理、降低設備折舊等費用；EDI裝置環保效益顯著。由于節約了大量的酸堿消耗、再生和沖洗用水及后續環保處理，且除鹽過程無廢酸、廢堿排放及處理，使得環保效益明顯。

綜上，本文針對EDI裝置應用，根據技術資料、通過跟蹤監測和實際運行進行分析。結果表明，嚴格控制EDI進水水質、模塊電壓、電流、進水pH值等，動態調整運行參數，可有效提高EDI裝置出水水質，滿足電廠鍋爐補給水要求。