全膜法水处理与离子交换除盐系统的比较

马书强

（神华神东电力有限责任公司，陕西神木 719300）

全膜法水处理与离子交换除盐系统的比较

马书强

（神华神东电力有限责任公司，陕西神木 719300）

本文对锅炉补给水处理系统常见的“超滤、反渗透、电除盐”和“超滤、反渗透、离子交换除盐”两个方案进行技术经济比较;在特定工程条件下，推荐锅炉补给水处理系统采用全膜法处理工艺。

水处理;全膜法;离子交换;经济比较

0 概况

某工程拟安装建设2×1000MW国产燃煤超超临界机组，水源拟采用城市再生水。设计处理后出水水质达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）中的一级A标准。

根据《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》（GB/T 12145-2008）的规定，超超临界机组锅炉补给水水质标准如表1所示。

表1 锅炉补给水水质标准

1 系统方案

1.1 水汽损失

本工程2×1000MW机组的各项水汽损失见表2。

表2 电厂水汽损失（单位:t/h）

1.2 系统方案的确定

综合水源水质、锅炉补给水水质要求、投资及制水成本等因素考虑，提出二个锅炉补给水处理系统方案:

方案1:全膜法——超滤+一级反渗透+二级反渗透+EDI。

方案2:离子交换法——超滤+一级反渗透+一级除盐+混床。

EDI是近年来出现的利用电能对水质进行净化的一种新除盐技术，属于非化学式的水处理系统，它是通过电渗析和离子交换相结合的综合方法，除去水中离子。通俗地讲，就是利用直流电场的作用，使流过的水中的离子选择性的透过离子膜，分成淡水和浓水。它设备精简，无需酸碱再生，无酸碱废水排放。

1.2.1 方案1工艺系统

方案1工艺流程如下:

生水→自清洗过滤器→超滤装置→超滤水箱→清水泵→一级反渗透→一级淡水箱→一级淡水泵→二级反渗透→二级淡水箱→二级淡水泵→EDI→除盐水箱→除盐水泵→主厂房。

根据表2计算结果，并考虑到机组启动或事故状态下用水需求，以及可能存在的热网补充水等其他用水需求，水处理系统最终出力按2×50m3/h设计，超滤系统正常出力按3×85m3/h设计，反洗回收率90%;一级反渗透除盐系统的正常出力按3×64m3/h设计，回收率75%;二级反渗透系统按2×55m3/h设计，回收率90%;EDI除盐系统的出力按2×50m3/h设计，回收率95%。

1.2.2 方案2工艺系统

方案2工艺系统流程如下:

生水→自清洗过滤器→超滤装置→超滤产品水箱→清水泵→一级反渗透→一级淡水箱→中间水泵→阳离子交换器→阴离子交换器→混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵→主厂房。

根据表2计算结果，并考虑到机组启动或事故状态下的用水需求，以及可能存在的热网补充水等其他用水需求，离子交换除盐系统最终出力按2×80～100m3/h设计，超滤系统正常出力按3×85m3/h设计，反洗回收率90%;一级反渗透除盐系统的正常出力按3×64m3/h设计，回收率75%;二级反渗透系统按2×55m3/h设计，回收率90%;离子交换除盐系统的出力按2×80～100m3/h设计。

1.3 两种方案耗水量比较

由于可采取系统内部节水措施，方案1的生水用量约105.1m3/h，排废水量约29.5m3/h。方案2的生水用量约106.1m3/h，排废水量约30.5m3/h。因此，两个方案用水量、排水量相当，方案1略少。

1.4 主要设备

方案1主要设备见表3，方案2主要设备见表4。

表3 方案1主要设备清单

表4 方案2主要设备清单

表5 两个方案占地面积比较

1.5 布置及占地

化学水处理室为一个组合建筑，包括除盐间、水泵间、加药（再生）间等建筑物。室外布置各类水箱、空气储罐。本期两个方案占地面积见表5。占地面积中不包括室外水箱部分。方案2比方案1增加占地304m2。

2 静态投资及制水成本估算

投资及制水成本估算对比见表6。

表6 投资及制水成本估算对比（单位:万元）

3 技术经济比较

3.1 方案1优缺点

主要优点:①技术先进;②反渗透系统可以充分适应水质恶化的趋势，系统适应性强;③出水水质好，稳定;④系统设备精简、运行操作工作量小;⑤无酸碱废液排放，对环境无污染;⑥维护工作量小;⑦由于原水水质好，回收率高;⑧安装工作量小，施工周期短。

主要缺点是运行费略高。

3.2 方案2优缺点

主要优点:①常规系统，技术成熟;②运行费低;③运行经验丰富。

主要缺点:①占地面积大;②消耗酸碱，有酸碱废液排放;③设备初投资相对较高;④运行维护量大。

3.3 经济性分析

通过表6可以看出，对于表2规定的制水容量，方案1的初投资低，但运行费用略高。

4 结论

从技术角度看，方案1和方案2都能满足百万机组锅炉补给水的用水水质要求。

从节地、节水、酸碱用量等方面看，方案1具有占地面积小、不用酸碱等绿色环保的优势。

从初投资方面看，在本文设定的处理规模前提下，方案1投资略低。但随着处理规模的增加，由于方案1设备投资的增加量会超过方案2的建筑、安装等费用的增加量，因此，方案1的投资会超过方案2。

从运行费用方面看，方案1不耗酸碱，但膜的更换费用较高，因此，运行费用相对较高。

从运行维护方面看，方案1系统简单，运行维护工作量小。

综上所述，在满足百万机组厂内正常用除盐水的前提下，方案1具有占地面积小、工程投资略低、运行维护工作量小、对环境无污染等优点，因此本文推荐采用方案1，即超滤、两级反渗透加电除盐的全膜法处理工艺。

［1］ GB/T 12145—2008，火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量［S］.

［2］ 刘学军.全膜法水处理技术在电厂锅炉补给水处理中的应用［J］.热力发电，2006，（12）.

A Study on the Comparison between the Integrated Membrane System in Water Treatment and the Ion Exchange Desalination System

MA Shu-qiang
（Shenhua Shendong Power Company Limited，Shenmu Shanxi 719300，China）

There are two commonly-used schemes in the boiler make-up water treatment system.One is featured by ultra-filtration，reverse osmosis and EDI，the other is characterized by ultra-filtration，reverse osmosis and ion exchange desalination.This essay draws a comparison between the two from both economical and technological perspectives and proposes the integrated membrane system be used in specific engineering conditions.

water treatment;integrated membrane system;ion exchange;economical comparison

TK223.51

A

1008-8032（2012）02-0085-03

2011-12-05

马书强（1967－），高级工程师，研究方向:电厂水处理。