電廠鍋爐,熱力公司鍋爐補給水除鹽工藝成本分析

1、 電廠鍋爐，熱力公司鍋爐補給水除鹽工藝成本分析大型反滲透膜機組和混床的計算方法比較由于水處理設備的工藝是根據(jù)不同的入水水質和出水要求而設計的，針對不同的原水水質特點而設計水處理方案才是最經(jīng)濟有效的方案，同時也是出水水質長期穩(wěn)定達到要求的保證。除鹽處理工藝的要求是多樣的，用戶對不同技術的看法也是不同。例如有些用戶希望用反滲透技術，而有些用戶則希望用更傳統(tǒng)的技術如離子交換，另外有些用戶則以低投資為主要考慮因素。在70年到80年代末離子交換法在我國除鹽水處理領域得到廣泛應用。離子交換法處理有以下特點：優(yōu)點：預處理要求簡單、工藝成熟，出水水質穩(wěn)定、設備初期投入低；由于制水原理類同于用酸堿置換

2、水中離子，所以在原水低含鹽量的應用區(qū)域運行成本較低。缺點：由于離子交換床閥門眾多，操作復雜煩瑣；離子交換法自動化操作難度大，投資高；需要酸堿再生，再生廢水必須經(jīng)處理合格后排放，存在環(huán)境污染隱患；細菌易在床層中繁殖，且離子交換樹脂會長期向純水中滲溶有機物在含鹽量高的區(qū)域，運行成本高從80年末開始，膜法水處理在我國得到了廣泛應用，反滲透就是除鹽處理工藝的膜法水處理工藝之一。反滲透法處理有以下特點：優(yōu)點：反滲透技術是當今較先進、穩(wěn)定、有效的除鹽技術；與傳統(tǒng)的水處理技術相比，膜技術具有工藝簡單、操作方便、易于自動控制、無污染、運行成本低等優(yōu)點，特別是幾種膜技術的配合使用，再輔之經(jīng)其他水處理工藝，如石英

3、砂、活性炭吸附、脫氣、離子交換、UV殺菌等原水含鹽量較高時對運行成本影響不大缺點：預處理要求較高、初期投資較大本文以地下水為原水，生產250m3/h除鹽水（5M.cm）為例，就離子交換和反滲透兩種處理方法在工藝、占地方面、和運行成本作簡要比較。2 工藝比較2.1離子交換法 1）離子交換處理工藝流程：2）流程簡介：原水首先進入無閥濾池進行預處理直流入過濾水槽，再通過過濾水泵送水至陽床上部，在床中與強酸陽樹脂接觸，樹脂將Ca2+、Mg2+、Na+、K+、等陽離子從水中置換到樹脂上，除去陽離子后的水從塔下流出并送入脫CO2塔上部，在塔內與塑料多面空心球接觸形成水膜， HCO3-很快分解成CO2和H2

4、O，通過風機將CO2從塔頂吹除，從而大大減輕陰床的負荷。脫除CO2的水進入中間水池，中間水泵將水送入陰床，在床中與強堿陰樹脂接觸，樹脂將水中SO42-、Cl-、NO3-等陰離子置換到樹脂上，水中的陰離子被除去。經(jīng)一級除鹽后的水再進入混床除去少量殘存陽、陰離子和SiO3，經(jīng)混床處理制得合格的的除鹽水。交換過程中，陽床、陰床和混床因交換劑飽合而失效，這時由再生系統(tǒng)對陽床、陰床和混床進行再生。再生結束進入下一周期，再生廢水經(jīng)處理合格后外排。 3）流程單元說明：預處理：無閥濾池：地下水經(jīng)采集后在無閥濾器中將濁度降低至5NTU，避免污泥在后續(xù)床層上積聚，影響樹脂交換能力。預除鹽陽床：經(jīng)陽床交換后，原水中

5、98%的陽離子將被除掉，而變成軟水，陽床出水呈酸性。陽床運行周期一般設計為24-48小時，若要更長時間，則設備和樹脂將增大，不經(jīng)濟。在運行周期內一般要設計小反洗，避免水流將樹脂層壓實，而影響樹脂交換能力。失效后的陽樹脂可以用鹽酸或硫酸進行再生，本例以鹽酸為再生劑。脫碳塔：一般來說地下水堿度都在100mg/l以上，所以經(jīng)陽床脫除金屬離子后，碳酸氫根轉化成大量的CO2，設置脫碳塔的目的就是將CO2去除。經(jīng)脫碳塔后的CO2含量會在5mg/l，這樣大大降低陰床的負荷。陰床：陰床的作用原理與使用要求與陽床類似，只是去的是陰離子。陰樹脂失效后選用氫氧化鈉再生。上述過程為一級除鹽水，它的電導率10s/cm，

6、SiO20.2mg/l，能滿足中壓鍋爐給水要求。但是若需更高品質除鹽水，就得在一級除鹽水的基礎上進行深化處理。精除鹽混床：離子交換法精除鹽的方法有二級除鹽、多級除鹽及混床除鹽。常用的經(jīng)濟有效的方法是混床除鹽。經(jīng)混床處理過的除鹽水，它的電導率0.2s/cm，SiO20.01mg/l?；齑彩Ш螅栌盟釅A同時對陽、陰樹脂進行再生。廢水處理廢水池：陽床、陰床和混床再生的過程都會產生酸堿廢水，直接外排將對環(huán)境造成污染，所以必須收集起來，經(jīng)處理合格后外排。廢水池起到收集廢水、調節(jié)廢水、中和廢水的作用。再生系統(tǒng)酸、堿貯槽和計量泵及混合器共同完成再生過程供液、計量的作用。整個工藝過程比較煩瑣的是陽床、陰床和

7、混床再生時要多次倒換閥門，而且一般每天或間隔一天就需再生，所以操作難度大，通常須配置經(jīng)驗豐富的操作人員。若采用自動控制，則控制點多、閥門要求高，投資很大。同時酸堿耗量大，再生廢水也多。另外由于樹脂對非極性的大分子沒有去除能力，所以制水過程中可能會出現(xiàn)細菌殖生。2.2反滲法 1）反滲透處理工藝流程：2）流程簡介原水經(jīng)原水泵送到石英砂過濾器降低濁度，在活性炭過器中降低COD，膠體及有機大分子的含量。活性炭出水再送至保安過濾器進行最后的預處理，使原水SDI5mg/l，滿足反滲透（RO）主機的進水要求。經(jīng)保安過濾器后的合格水由高壓泵送至RO主機反滲透進行除鹽處理。反滲透膜截留下的有機物、膠體和鹽無機鹽

8、由濃水側直接排掉，不會給環(huán)境造成污染。產品水由膜清水側送出至脫碳塔，除去滲透至清水的二氧化碳氣體。脫氣后的一級除鹽水送至混床進行最后的精除鹽。由于膜的運行與溫度有關，在溫度低時會降低產水量，所以在冬季原水須由加熱器加熱至25左右。另外反滲透膜運行4-8月需進行一次化學清洗，以保證膜的透水量。3）流程單元說明：預處理反滲透的預處理要求比離子交換法嚴格，主要目的是解決如下問題： （1）防止反滲透膜面結垢（包括CaCO3、CaSO4、SrSO4、CaF2、SiO2、鐵、鋁氧化物等在膜面沉積）； （2）防止膠體物質及懸浮固體微粒污堵； （3）防止有機物的污堵； （4）防止氧化性物質對膜的氧化破壞； （

9、5）保證進水水溫，保持反滲透裝置產水量穩(wěn)定。該過程主要包括加熱器、加藥裝置、多介質過濾器、活性炭過濾器、保安濾器等設備。換熱器：由于反滲透裝置產水量隨水溫變化較大（一般溫度每變化一度，反滲透膜元件產水量變化2.5%），因而為保證冬季系統(tǒng)供水量，本工藝配置一臺換熱器。石英砂過濾器：配制石英砂過濾器，用于截留水中的懸浮物和膠體雜質，降低反滲透進水濁度，過濾器一般出水濁度1NTU。當出水大于1NTU或進出口壓差大二0.01Mpa，過濾器需進行反洗。所以反洗周期及反洗時間視原水濁度而定。反洗時在進水同時送入壓縮空氣，擦洗濾料?；钚蕴窟^濾器：濾器內裝填凈水專用顆?；钚蕴?，用于吸附水中余氯和有機物，降低進

10、水COD含量，活性碳過濾器出水的余氯（PPm）<0.1?；钚蕴窟^濾器反洗以設備運行時間（或壓差）來控制反沖洗周期。阻垢劑投加系統(tǒng)： 為防止硬度離子及膠體等雜質在反滲透膜面上結垢，特在反滲透裝置進水中添加阻垢劑，加藥量一般為34 mg/l，具體由進水水質決定。保安過濾器：反滲透裝置前配置保安過濾器，以防止顆粒進入高壓泵及RO膜組件，損傷高壓泵部件和劃傷反滲透膜表面.保安過濾器濾芯采用外層精度為10m，內層精度為3-5m；這樣不僅提高了過濾精度，還提高了濾芯使用壽命。因為普通濾芯為均一精度，在外表層堵塞后，就需更換;由于內外層精度不一，對進水不同粒徑的大小粒子進行分層截留，充分利用了濾芯的內

11、外表層，提高了粒子的截留效果。在正常工作條件下，濾芯可維持6-8個月以上的使用壽命，比普通濾芯壽命提高50。當過濾器進出口壓差達到1.0Kg/cm2時需更換濾器內濾芯。以上預處理也可采用超濾（UF）等其它膜法處理方式。一級除鹽：高壓泵：高壓泵是反滲透膜實現(xiàn)物理分離過程的動力源，目前低壓膜的運行壓力在1.5Mpa以內。反滲透（RO）主機：反滲透（RO）主機是一級除鹽的心臟部分，由滲透膜、膜殼和輔助閥門和儀器組成。反滲透膜已發(fā)展到超低壓、低污染的復合膜，單根膜脫鹽率達99.5%。在RO裝置運行期間，設間斷自動快沖沖洗。在RO裝置停運時，用產品水自動沖洗，擠排膜和不銹鋼管道中的高TDS殘水，使停運膜

12、完全浸泡在淡水中，可以防止膜的自然滲透造成的膜損傷，去污除垢，使裝置和RO膜得到有效保養(yǎng)。經(jīng)反滲透處理，原水中絕大部分無機鹽、有機物、微生物、細菌被截留。經(jīng)反滲透處理的產品水可達到電導率10s/cm，SiO20.2mg/l。反滲透裝置清洗：在長期運行過程中，反滲透膜面上總會日積月累水中存在的各種污染物。從而使裝置的性能（產水量和脫鹽率）下降，組件進、出口壓差升高。為此，除日常啟停裝置前，進行低壓沖洗外，還需進行定期化學清洗?；瘜W清洗流程如下：清洗水箱清洗泵清洗過濾器反滲透裝置 -除碳器：由于反滲透對二氧化碳等氣體去除率低，所在在RO的產品水送到脫碳器是必要的，這樣可大大提高混床的使用周期。當然

13、脫二氧化碳也可以脫氣膜來實現(xiàn)。精除鹽混床：反滲透產水經(jīng)混床內陽陰樹脂進一步脫鹽，去除殘存的離子，出水電導率0.2s/cm，SiO20.01mg/l?；齑策\行周期長，所以一般設置為手動再生。再生廢水也較少。目前實現(xiàn)精除鹽過程還可以選用EDI技術，該技術可實現(xiàn)完全無再生廢水產生，因此市場前看好，但是由于預期投入較大，所以在國內應用實例不多。反滲透法制取除鹽水是一個物理過程，所以比離子交換法環(huán)保。同時處理過程簡單，易操作，自動程度化高，人工干預量小。同時系統(tǒng)的管理與維護簡單。3、占地面積比較（以地下水為原水，生產250m3/h除鹽水（5M.cm）為例）項目離子交換法（m2）反滲透法（m2）預處理、一

14、級除鹽部分415485精除鹽部分375315廢水處理部分400125其 它445425合計16351350小結離子交換法比反滲法占地面積大，原因是離子交換法需要酸、堿再生需要酸、堿貯槽和廢水處理池 4、經(jīng)濟運行比較（以地下水為原水，生產250m3/h除鹽水（5M.cm）為例）1）設備投資項目（包含土建）離子交換法（萬元）反滲透法（萬元）噸水投資額2.503.003.00-4.00總投資（250噸）625-750750-1000小 結本投資為初略估算，工藝路線和自動化程度不同，投資也不一樣 2）工藝酸堿、酸耗量：項目（8000h計）離子交換法（t）反滲透法（t）陽床酸平均耗量（30%計）925&

15、#160;陰床堿平均耗量(20%計)1430 混床酸平均耗量（30%計）1010混床堿平均耗量（20%計）2525噸水耗酸量（10-3kg/t）0.470.005噸水耗堿量（10-3kg/t）0.730.013小 結離子交換法全年要消耗大量的酸和堿，在酸、堿貯運、樹脂再生過程中要產生大量的酸堿廢水，所以反滲透法在環(huán)保方面比離子交換法有更大的優(yōu)勢3）裝機容量及運轉負荷：項目離子交換法反滲透法裝機容量（Kw.h）269.00398.00運轉負荷 (Kw.h)210.50270.00噸水耗電量(Kw.h/t)0.841.08小 結反滲透法比離子交換法電耗稍高4）水利用率：項目離子交換法反滲透法系統(tǒng)回收率88%75%小 結由于陽床、陰床和混床再生需要水，所以整個過程原水會一定損失，據(jù)經(jīng)驗回收率在88%左右。而反滲透的回收率在75%，但反滲透濃水的只是在鹽份上較高，其濁度都比原水好。對水重復利用較好的廠家通常都將濃水引入到其它系統(tǒng)可以實現(xiàn)對很高的系統(tǒng)回收率。5）水運行成本項目離子交換法（元/噸）反滲透法（元/噸）水成本（原水按1.50元/噸計）1.50÷88%=1.701.50÷75%=2.14酸成本（鹽酸按700元/噸計）700