热电厂化水技术反渗透(RO)和离子交换系统(IX)的对比分析

  • 发布日期:2016-12-12
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传统的化水工艺一般为:预处理+阴阳床(一级除盐)+混床(二级除盐)+后处理。20世纪70年代以来,随着膜技术的发展与推广,反渗透技术以其优良的技术性能逐渐取代了复床除盐工艺,于是化水处理工艺改进为:预处理+反渗透+混床+后处理。但由于反渗透设备出水电阻率较低,对于原水含盐量比较高的系统,为了避免混床离子交换器的频繁再生,在二级除盐系统中采用阴阳床+混床工艺,于是水处理工艺进一步改进为预处理+反渗透十阴阳床+混床+后处理。随着水资源的日益紧缺,以及国家相关政策对采用地下水源的限制,很多电厂用水由原来的地下水改用地表水,地表水中胶体和有机物含量一般都比较高,循环永排污水的含盐量和有机物含量也很高,所以传统的预处理工艺已不能满足后续除盐设备的进水要求,于是水处理工艺再次改进为前处理+超滤+反渗透+阴阳床+混床+后处理。传统工艺存在的主要问题:一是预处理系统的效率不高,流程长,效果不稳定;二是离子交换树脂需酸碱再生,大量耗用酸碱,大量排放酸碱废水,污染环境;三是设备占地面积多,自动化程度低等。其中,超滤与传统的预处理技术相比,其产水水质更好,可以为下游反渗透膜提供最佳的保护,使得污水或者废水进入反渗透脱盐成为可能,而反渗透则是这个工艺中脱盐的核心,它可以去除98%以上的各种离子。

RO系统

1、超滤系统

超滤是一种能将溶液进行净化、分离和浓缩的膜分离技术。超滤能截留0.002-0.1仙m之间的大分子物质和杂质。超滤过程通常可理解成与膜孔大小相关的筛分过程。以膜两侧的压力差为驱动力,以超滤膜为过滤介质。在一定的压力下,当水流过膜表面时,只允许水、无机盐及小分子物质透过膜,而阻止水中的悬浮物、胶体、蛋白质和微生物等大分子物质通过,以达到溶液的净化、分离与浓缩的目的。

2、反渗透系统

反渗透(RO)主机是一级除盐的心脏部分,由渗透膜、膜壳和辅助阀门相仪器组成。反渗透膜已发展到超低压、低污染的复合膜,单根膜脱盐率达99.50-/0。在RO装置运行期间,设间断自动快冲冲洗。在RO装置停运时,用产品水自动冲洗,挤排膜和不锈钢管道中的高TDS残水,使停运膜完全浸泡在淡水中,可以防止膜的自然渗透造成的膜损伤,去污除垢,使装置和RO膜得到有效保养。经反渗透处理,原水中绝大部分无机盐、有机物、微生物、细菌被截留。反渗透也是采用膜分离的水处理技术,其原理是在压力作用下,透过反渗透膜的水为纯水;水中的杂质被反渗透膜截留并被带出。原水经原水泵送到石英砂过滤器降低浊度,在活性炭过滤器中降低COD、胶体及有机大分子的含量。活性炭出水再送至保安过滤器进行最后的预处理,使原水SDI< Smg/l,满足反渗透(RO)主机的进水要求。经保安过滤器后的合格水由高压泵送至RO主机反渗透进行除盐处理。反渗透膜截留下的有机物、胶体和盐无机盐由浓水侧直接排掉,不会给环境造成污染。产品水由膜清水侧送出至脱碳塔,除去渗透至清水的二氧化碳气体。脱气后的一级除盐水送至混床进行最后的精除盐。另外反渗透膜运行12~18月需进行一次化学清洗,以保证膜的透水量。 

离子交换系统

首先原水进入无阀滤池进行预处理直流入过滤水槽,再通过过滤水泵送水至阳床上部,在床中与强酸阳树脂接触,树脂将Ca2+、Mgz+、Na+等阳离子从水中置换到树脂上,除去阳离子后的水从塔下流出并送入脱C02塔上部,在塔内与塑料多面空心球接触形成水膜很快分离,通过风机将C02从塔顶吹除,从而大大减轻阴床的负荷。脱除C02的水进人中间水池,中间水泵将水送入阴床,在床中与强碱阴树脂接触,树脂将水中S042- CI-、N03-等阴离子置换到树脂上,水中的阴离子被除去。经一级除盐后的水再进入混床除去少量残存阳、阴离子和Si03,经混床处理铡得合格的除盐水,交换过程中,阳床、阴床和混床因交换剂饱合而失效,这时由再生系统对阳床、阴床和混床进行再生。荐生结束进入下一周期,再生废水经处理合格后外排。

1、离子交换法处理特点

优点:预处理要求简单、工艺成熟,出水水质稳定、设备初期投入低;在原水低含盐量的应用区域运行成本较低。
缺点:由于离子交换阀门多,操作复杂;离子交换法自动化操作难度大;需要酸碱再生,再生废水必须经处理合格后排放,存在环境污染隐患;细菌易在床层中繁殖,且离子交换树脂会长期向纯水中渗溶有机物。

反渗透和离子交换系统对比分析

1、占地面积比较:离子交换法比反渗透法占地面积大,原因是离需要酸、碱再生需要酸、碱贮槽和废水处理池。

2、设备投资:本投资为初略估算,工艺路线和自动化程度不同,投资也不一样。按出水量270T计算,离子交换系统250~ 400万元,RO系统800-1000万元。

3、工艺酸碱、酸耗量:离子交换法全年要消耗大量的酸和碱,在酸、碱贮运、树脂再生过程中要产生大量的酸碱废水,所以反渗透法在环保方面比离子交换法有更大的优势。

4、装机容量及运转负荷:反渗透法比离子交换法电耗稍高。

5、水利用率:由于阳床、阴床和混廉再生需要水,所以整个过程原水有一定损失,据经验回收率在88%左右。而反渗透的回收率在75%,但反渗透浓水的只是在盐份上较高,其浊度都比原水好。

6、水运行成本:反渗透法运行成本低的优势是明显的,由于反渗透极易实现自动控制,人工干预小,人工成本也比离子交换法低。

RO系统与IX系统的设备投资及运行费比较(290m³/h)
热电厂化水技术反渗透

总结

离子交换法全年要消耗大量的酸和碱,在酸、碱贮运、树脂再生过程中要产生大量的酸碱废水。所以,反渗透法在环保方面比离子交换法有更大的优势,反渗透法运行成本低的优势是明显的。

热电厂化水技术反渗透
反渗透(RO)与阴阳床(IX)系统流程图



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