隨著我國電力工業(yè)的發(fā)展，高參數(shù)大容量機(jī)組不斷增多，對環(huán)保的要求也越來越高。為了減少酸堿用量，延長離子交換設(shè)備的運(yùn)行周期，進(jìn)一步提高水處理工藝的運(yùn)行水平和自動化程度，現(xiàn)在300MW以上的機(jī)組的水處理系統(tǒng)都采用了反滲透設(shè)備作為預(yù)脫鹽裝置。另一方面，一些老機(jī)組在技改中也采用了反滲透技術(shù)。 

新的預(yù)脫鹽技術(shù)的推廣和使用，對于傳統(tǒng)的一級除鹽加混床水處理系統(tǒng)產(chǎn)生了很大影響，而傳統(tǒng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不適用于新形勢下RO應(yīng)用后的實際情況，現(xiàn)根據(jù)我廠使用反滲透前后水質(zhì)的變化情況來進(jìn)行分析和探討。

2 一級除鹽水處理系統(tǒng)應(yīng)用反滲透后出水水質(zhì)的變化分析

   我廠的水處理工藝流程：深井水→生水池→生水泵→細(xì)砂過濾器→﹝RO裝置﹞→淡水箱→淡水泵→陽床→脫碳塔→中間水箱→中間水泵→陰床→混床→除鹽水箱

注：細(xì)砂過濾器可以直接通過旁路到淡水箱。

一 各設(shè)備及水質(zhì)分析資料如下：

(1)水處理設(shè)備規(guī)范

直徑 樹脂型號 樹脂層高

陽床 2.5m 001Х7 2.0m

陰床 2.8m D113 2.0m

反滲透復(fù)合膜 BW30-400 

(2)反滲透膜BW30-400對溶質(zhì)的去除率

溶質(zhì) 分子量 脫鹽率％

Na HCO 

84 99

NaCL 58 99

SiO (50mg)

60 98

Na NO 

85 97

Mg SO 

120 〉99

MgCL 

95 〉99

Ca CL 

111 〉99

Cu SO 

160 〉99 

Ni SO 

155 〉99 

 

(3)1#井水質(zhì)全分析數(shù)據(jù)：

 

名稱 數(shù)值 單位

Ca 

160.8 mg/l

Mg 

57.7 mg/l

      Na 

74.4 mg/l

K 

18.7 mg/l

      CL 

120.2 mg/l 

SO  

354.22 mg/l

SiO  

6.38 mg/l

HCO  

5.74     mmol/l

SiO 

49 mg/l

注：            硬度   12.85(屬于極硬水)

(4)1#井原水經(jīng)RO后產(chǎn)水水質(zhì)：

PH 4.68 

YD 20.0  mol/l

 

DD 15.18  s/cm

 

 Na 

1.59 mg/l

K 

0.40 mg/l

CL 

0.82 mg/l

SO  

2.63 mg/l

SiO  

47.8  g/l

 

(5)應(yīng)用RO裝置前后出水水質(zhì)情況及對比

使用RO前陽床出水水質(zhì)：Na 70-200 g/l 

進(jìn)水堿度5.7 mmol/l 出水酸度 10.8 mmol/l

陰床出水水質(zhì)            SiO  40-120 g/l   DD7-15 s/cm

陽床周期  在Na 含量100 g/l以內(nèi)約為2小時左右，Na 含量200 g/l以內(nèi)約為5小時       酸耗  54.4g/mol             

 陰床周期  約為5小時        堿耗  72g/mol

流量以120噸/小時計，再生用酸量1800公斤。

使用RO后陽床出水水質(zhì)：進(jìn)水PH4.68    Na 0.5-3.0 g/l 

陰床出水水質(zhì)            SiO  1.0-10 g/l  DD0.08-0.15 s/cm

陽床周期  運(yùn)行500小時，出水Na 仍在30以下。但壓降較大，流速較初始流速減少30噸/小時左右。                          

 陰床周期運(yùn)行500小時，出水SiO  仍在20以下。但壓降較大，流速較初始流速減少30噸/小時左右。

(6)應(yīng)用2#井時水質(zhì)情況               

2#井水質(zhì)全分析數(shù)據(jù)：

名稱 數(shù)值 單位

PH 7.37 

Ca 

72.5 mg/l

Mg 

22.48 mg/l

      Na 

87 mg/l

K 

21.28 mg/l 

      CL 

19.0 mg/l

SO  

52.35 mg/l

HCO  

7.0 mmol/l

NO  

1.13 mg/l

SiO  

30.07 mg/l

SiO 

30.5 mg/l

 

陽床出水水質(zhì)：  Na  15-40 g/

進(jìn)水堿度7.0 mmol/l 出水酸度1.6 mmol/l

陰床出水水質(zhì)    SiO   15-30 g/

 

陽床周期    10小時左右        酸耗 52.3 g/mol         

陰床周期    10小時左右  堿耗71 g/mol

流量以120噸/小時計，再生用酸量1800公斤。

二 探討：(一)影響陽床出水Na+含量的因素

1底部樹脂的再生度。因為再生劑含有微量雜質(zhì)，并出于經(jīng)濟(jì)性考慮，再生度不可能為100％。

2進(jìn)水中的強(qiáng)酸根含量。硫酸根.氯根含量高，經(jīng)陽床后會形成相應(yīng)的強(qiáng)酸，由于反離子作用，而使樹脂與離子交換的可逆反應(yīng)進(jìn)行不完全。

3樹脂層的高度。樹脂層越高，越能防止離子動力漏過，穩(wěn)定出水水質(zhì)。

(二)水中強(qiáng)酸根含量較高時，陽床出水鈉離子控制在100微克?升以內(nèi)，不能形成穩(wěn)定的制水周期。

 

(三) 由RH-Na交換平衡，可對上述幾種水質(zhì)經(jīng)過陽床后出水含Na量進(jìn)行估算。

公式    =  

X ——水溶液中Na 濃度分率

 ——樹脂中RNa的濃度分率

 ——強(qiáng)酸性陽樹脂的選擇性系數(shù)，再生時取0.8，運(yùn)行時取1.5。

由于逆流再生H交換器出水端先接觸新鮮的再生液，且對于H交換器出水端陽樹脂來說，通過的再生液劑量是很大的。一般工業(yè)鹽酸中Na 含量很低，因此，陽樹脂再生能達(dá)到很高的再生度。例如，30％的鹽酸中，NaCL含量一般不超過0.02％，根據(jù)以上公式可計算：

X =  ％ =0.0416％

 =  

  

 =0.034％

所以樹脂的*大再生度為99.966％

如考慮到再生中操作原因及流速.濃度.經(jīng)濟(jì)性等影響因素，取 為0.10％，代入上式

   =  

   = 

X =0.07％

交換產(chǎn)生的H+，其中一部分與HCO  中和，其余游離于水中，所以水中離子總濃度［(H+）+( Na ）］=［(1/2 SO  )+( CL )］

對于1#井水質(zhì)(1/2 SO  )+( CL )=10.76mmol/l

陽床出水中的Na =10.76Х0.0007Х23Х1000=173 g/l

對于2#井水質(zhì)(1/2 SO  )+( CL )=3.52mmol/l

陽床出水中的Na =1.64Х0.0007Х23Х1000=26.5 g/l

估算結(jié)果與運(yùn)行實際基本吻合。

對于反滲透產(chǎn)水作為陽床進(jìn)水時，陽床出水中的

Na =0.073Х0.0007Х23Х1000=1.2 g/l

估算結(jié)果與運(yùn)行實際基本也很吻合。（水中的硝酸根含量極少，且水中的碳酸根基本以碳酸形式存于水中，故以硫酸根和氯根總量代替陰離子總量。）

 

三 結(jié)論：

 因為反滲透這一*水處理工藝的使用，使得一級除鹽+混床系統(tǒng)的進(jìn)水水質(zhì)得到極大的改善，從而是使得陽床出水Na+含量極低。根據(jù)反滲透的水質(zhì)適用條件和以上的數(shù)據(jù)分析，我們認(rèn)為可以大膽的提出RO應(yīng)用后陽床出水Na+一般控制標(biāo)準(zhǔn)為：

0.5-3 g/l（以地表水或以深井水作為補(bǔ)給水源）

 影響陰床出水水質(zhì)的因素主要有進(jìn)水中金屬陽離子含量、進(jìn)水中碳酸含量、溫度流速等。但原水經(jīng)過反滲透預(yù)除鹽并經(jīng)陽床處理后的水質(zhì)已非常好，陰床出水SiO 的指標(biāo)也已大幅下降，根據(jù)實際經(jīng)驗我們提出陰床出水的控制標(biāo)準(zhǔn)為：SiO 為1.0-10.0 g/l  DD為0.07-0.20 s/cm 

（原標(biāo)準(zhǔn) SiO ≦100 g/l，DD≦10 s/cm）

 

第二 既然反滲透后一級除鹽出水水質(zhì)已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)高的標(biāo)準(zhǔn)，我們還可以在水處理設(shè)計時根據(jù)實際選擇反滲透+一級除鹽或反滲透+二級混床系統(tǒng)或反滲透+陰床+混床系統(tǒng)。

注：在陽樹脂再生良好的情況下，RO應(yīng)用后陽床出水Na+含量極低，據(jù)有關(guān)資料報道有的凝結(jié)水高混的出水Na 含量低于0.1 g/l。但如果由于陽床反洗不徹底等原因，也會造成出水Na+含量大于3 g/l的情況，這時仍可運(yùn)行。

 

3：關(guān)于RO應(yīng)用后陰陽床酸堿耗的計算問題

盡管RO應(yīng)用后陰陽床再生酸堿用量大大減少，很多廠忽視了這一部分成本，但隨著管理水平的提高和成本控制的逐漸細(xì)化，反滲透后處理的酸堿耗也必將作為一個重要的控制指標(biāo)。現(xiàn)在計算RO應(yīng)用后陰陽床酸堿耗存在以下難題：

1：應(yīng)用RO后根據(jù)傳統(tǒng)的計算公式計算有一定困難。(以陽床為例)

原公式  酸耗= 

原標(biāo)準(zhǔn)  酸耗≤50-55g/mol

(1)   RO產(chǎn)水中離子含量極低，用滴定法測量酸堿度不準(zhǔn)確，誤差大。

(2)   如用甲基橙作指示劑，陽床產(chǎn)水很可能呈堿性。

如1#井水質(zhì)RO應(yīng)用前陽床進(jìn)出口水的酸堿度：

以甲基橙作指示劑   酸度10.8mmol/l 

堿度5.7mmol/l

1#井水質(zhì)RO應(yīng)用后陽床進(jìn)出口水的酸堿度：PH4.68

以甲基橙作指示劑   酸度無 

堿度約0.02 mmol/l

以酚酞作指示劑     酸度約0.02 mmol/l

 堿度無

由此，我們可以看出，原公式表述不準(zhǔn)確，可以把酸耗公式改寫成另一形式：

酸耗= 

其中，陽離子含量可以根據(jù)RO出水全分析數(shù)據(jù)得出。

陽離子含量=陽床進(jìn)水陽離子總量-陽床出水Na+含量≈陽床進(jìn)水陽離子總量

2：需要澄清的認(rèn)識

RO應(yīng)用后，陰陽床的周期制水量大大增加，酸堿用量極大的減少，但是作為運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)的酸堿耗也是增加的。因為RO脫鹽率為98％以上，如果假定原來陰陽床的周期制水量為1000噸，因為床子的交換容量不變，那么應(yīng)用RO 后周期制水量為50000噸以上(假設(shè)再生劑用量一定)。但是會帶來以下后果：

1．運(yùn)行周期過長，達(dá)到數(shù)百小時以上，運(yùn)行床的進(jìn)出口壓降增加，出水流量逐漸降低，還會使一些強(qiáng)度較低的樹脂破碎。

2．樹脂容易結(jié)塊，運(yùn)行中易引起偏流，反洗時增加難度且不易再生。

3．壓降增加，對中排及進(jìn)酸堿裝置產(chǎn)生力矩，易于對內(nèi)部裝置產(chǎn)生損害。

說明：陽樹脂工作交換容量與進(jìn)水硬度分率成反比，進(jìn)水硬度分率越小，陽樹脂工作交換容量越高。陰樹脂工作交換容量與進(jìn)水中陰離子總濃度成反比，陰離子總濃度越低，陰樹脂工作交換容量越高。故以RO產(chǎn)水為進(jìn)水的一級除鹽設(shè)備的運(yùn)行周期還要進(jìn)一步延長，制水量還可能更高。(在不考慮上述三個因素的條件下。)

結(jié)論：

1 RO后陰陽床需要進(jìn)行強(qiáng)制反洗.再生，實際周期制水量控制在使用RO前制水量的35-40倍為宜(以RO裝置脫鹽率98%計)。

2使用RO裝置后，對陰陽床的再生要求可以適當(dāng)降低。(在*底端樹脂再生度98.2％左右即可達(dá)到出水3 g/l以下)

3考慮到RO每次再生前須進(jìn)行大反洗，再生劑用量約為原來的1.2-1.5倍，則一級除鹽系統(tǒng)應(yīng)用RO后酸堿耗控制標(biāo)準(zhǔn)為：酸耗≤120g/mol 

(酸耗=原標(biāo)準(zhǔn)Х再生劑用量倍數(shù)Х理論制水量 /實際制水量)     

堿耗≤160g/mol(同上)

 (以RO裝置脫鹽率98%計，酸堿耗的確定主要取決于RO裝置的脫鹽率，如脫鹽率更高，則酸堿耗更高，應(yīng)以各廠的實際情況確定。實際計算結(jié)果可根據(jù)以上提出的公式來求出。)