一、水處理設(shè)備發(fā)展的過程及趨勢
鍋爐水處理設(shè)備技術(shù)的發(fā)展與對水質(zhì)的要求緊密相關(guān)，我國在解放初期，動(dòng)力部門以小型低壓鍋爐為主，相應(yīng)地采用順流再生固定床，用沸石作交換劑就能滿足鍋爐對水質(zhì)的要求。隨著動(dòng)力部門采用高壓和超高壓鍋爐，對補(bǔ)給水的水質(zhì)要求更高，促使鍋爐水處理設(shè)備得到迅速發(fā)展。先后研制和生產(chǎn)出逆流再生固定床、浮動(dòng)床、雙層床、雙室床、混床、電滲析和反滲透等一些鍋爐水處理設(shè)備。這些水處理設(shè)備是保證鍋爐補(bǔ)給水水質(zhì)的重要組成部分之一。
隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，地表水及地下水都受到了不同程度的污染，含鹽量普遍較高。另外， 目前我國淡水資源嚴(yán)重缺乏，火力發(fā)電廠都應(yīng)努力壓縮工業(yè)用水的實(shí)際用水量，而工業(yè)用水量的大幅度減少是建立在提高水的循環(huán)利用率，廢水處理利用的基礎(chǔ)上的。將電廠循環(huán)水系統(tǒng)的排水作為鍋爐補(bǔ)給水水源是較好的節(jié)水途徑，但循環(huán)水排污廢水的含鹽量往往比循環(huán)補(bǔ)充水的含鹽量高出2倍左右，將含鹽量較高的水作為鍋爐補(bǔ)充水，若仍單純利用傳統(tǒng)的離子交換法，則需要大量的酸堿再生藥劑，這樣用于每年購買酸堿原材料的費(fèi)用是相當(dāng)可觀的。而且大量的酸堿廢水污染環(huán)境，且再生頻繁、程序繁多，操作管理極不方便。因此，單純的離子交換除鹽已不能滿足目前工業(yè)迅猛發(fā)展的需求。目前，我們較多地采用反滲透技術(shù)與離子交換設(shè)備相結(jié)合的聯(lián)合除鹽方法。
二、反滲透的原理
反滲透是一種新興的膜分離技術(shù)。它的主要原理是在足夠的壓力(大于滲透壓)作用下，利用一種用特殊材料和方法加工制成具有半透膜性能的薄膜的截留作用，迫使溶液中的溶劑和溶質(zhì)分離。從而達(dá)到脫鹽、凈化和濃縮的目的。
三、反滲透的特點(diǎn)
反滲透具有脫鹽率高(一般在97％以上)，對原水水質(zhì)的變化適應(yīng)力強(qiáng)，在分離溶質(zhì)時(shí)沒有相的轉(zhuǎn)換，設(shè)備簡單，便于操作管理，占地面積小，出水水質(zhì)穩(wěn)定以及制水成本低等顯著特點(diǎn)。
四、反滲透在熱電廠鍋爐補(bǔ)給水處理中的應(yīng)用
自六十年代制成有工業(yè)價(jià)值的反滲透膜以來，反滲透技術(shù)得到了迅速發(fā)展1971年開始有工業(yè)性反滲透裝置在電廠投入運(yùn)行。目前利用反滲透技術(shù)進(jìn)行水處理的工藝已遍及美國，日本、法國，意大利等國家。1979年自天津大港發(fā)電廠引進(jìn)美國杜邦公司的反滲透裝置以來，在我國寶山鋼鐵總廠自備熱電廠、天津軍糧城電廠、滄州發(fā)電廠、鄭州熱電廠等相繼在鍋爐補(bǔ)給水處理中采用了反滲透與離子交換相結(jié)合的聯(lián)合水處理工藝，經(jīng)多年的運(yùn)行證明，效果良好。
(一)以新水為水源，含鹽量較高時(shí)．反滲透在電廠鍋爐補(bǔ)給水處理中的應(yīng)用以衡水熱電廠為例：
1、鍋爐補(bǔ)給水量100m/h
2、水質(zhì)分析(見下水質(zhì)分析報(bào)告)
3、水處理工藝流程的選擇
電廠鍋爐補(bǔ)給水處理的選擇不僅取決于工藝的好壞，而且在很大程度上還取決于經(jīng)濟(jì)的合理性，因?yàn)榻?jīng)濟(jì)評價(jià)是正確確定技術(shù)方案的重要環(huán)節(jié)之一。其目的是以較少的投資和較低的運(yùn)行費(fèi)用來獲得高質(zhì)量的水處理效果。因此，我們作了四個(gè)水處理方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較：
水質(zhì)分析報(bào)告
四種水處理方案的工藝流程分別為：
4．每個(gè)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)
（1）第一個(gè)方案主要水處理設(shè)備是無頂壓逆流再生陽、陰離子交換器。這種設(shè)備外部管系簡單，操作簡便，不需要任何頂壓系統(tǒng)，投資省，再生時(shí)只需要控制再生液流速為5-7m/h，保證中排液裝置小孔流速不大于0.1 m/s即可。其適宜的進(jìn)水含鹽量為80—500mg/L。再生時(shí)的酸堿耗量隨進(jìn)水含鹽量的增加而增加，從而導(dǎo)致水處理運(yùn)行費(fèi)用也隨之增加。因此，含鹽量較高時(shí)不宜采用此種水處理設(shè)備。
（2）第二個(gè)方案主要水處理設(shè)備是無頂壓逆流再生雙室陽、陰床。這種設(shè)備是在同一個(gè)交換器中分室裝填弱型和強(qiáng)型兩種同性不同型樹脂的離子交換設(shè)備，這樣，在一定的弱強(qiáng)樹脂配比下，既能充分發(fā)揮弱型樹脂高交換容量的特點(diǎn)，又能充分發(fā)揮強(qiáng)型樹脂交換徹底性的特點(diǎn)，所以，雙室床適用于進(jìn)水含鹽量大于500mg/L的原水。同無頂壓流再生陽、陰床一樣，這種設(shè)備再生時(shí)的酸堿耗量隨著進(jìn)水含鹽量的增加而增加，從而使水處理運(yùn)行費(fèi)用也增加，而且，外部管系較復(fù)雜，操作較麻煩。
（3）第三個(gè)方案與第一個(gè)方案相比，主要增加了一級電滲析除鹽電滲析就是利用離子交換膜的選擇透過性以及電極原理，借助外加電壓的作用，使溶質(zhì)從溶劑中分離出來的脫鹽方法，其脫鹽率一般在75％左右。由于增加了電滲析一級除鹽、所以后續(xù)的陽、陰離子交換器進(jìn)水含鹽量就大大減少。從而使交換器的交換周期延長，而且降低了總的酸堿耗量。但由于電滲析脫鹽方法的淡水:濃水:極水=l:l：0.2，即生產(chǎn)lm3的淡水需要2.2m3的原水，其中有1.2m3的濃水和極水被排掉，水的浪費(fèi)太大。在目前水資源嚴(yán)重緊缺的情況下，不宜采用此法。
（4）第四個(gè)方案也是二級除鹽與前三個(gè)方案相比，主要利用了反滲透設(shè)備由于反滲透高脫鹽率的特點(diǎn)，使后續(xù)混床的進(jìn)水含鹽量很低，這無疑大大降低了整個(gè)水處理系統(tǒng)的酸堿耗量。反滲透與電滲析相比，自用水率較低，在合理的膜級配下，可以使水的回收率達(dá)到75—85％。與第三種工藝流程相比，自用水率低、脫鹽率高、運(yùn)行費(fèi)用低。因此，在原水含鹽量較高的情況下，宜采用反滲透加混床這一方案。
5．四個(gè)水處理方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較
前面僅從理論方面論述了以上四種方案的主要優(yōu)缺點(diǎn)。作為設(shè)計(jì)人員，應(yīng)以數(shù)據(jù)為依據(jù)，對各種方案經(jīng)過準(zhǔn)確計(jì)算的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，選擇一經(jīng)濟(jì)合理的方案。因此，我們作了以上四種水處理方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較其結(jié)果詳見表l、表2：
從表1和表2可以看出，雖然方案Ⅳ的基建費(fèi)用比其它三個(gè)方案的基建費(fèi)用高，但其運(yùn)行費(fèi)用最低，與其它三個(gè)方案相比返本年限也較短。因此，我們設(shè)計(jì)選擇了反滲透加混床這一最佳方案。
(二)以循環(huán)水系統(tǒng)排污廢水作為鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)的原水．反滲透的應(yīng)用
1．循環(huán)水系統(tǒng)排污廢水的特點(diǎn)
(1)循環(huán)水系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，由于不斷蒸發(fā)散熱，使循環(huán)水中的鹽份不斷提高，根據(jù)調(diào)查許多電廠的循環(huán)水的濃縮倍數(shù)基本在2倍左右，因此，循環(huán)水排污水的含鹽量是水源來水含鹽量的2倍左右。
(2)循環(huán)水排污廢水水溫一般都在33—40℃之間。
(3)循環(huán)水要保持水質(zhì)穩(wěn)定，保證冷凝器熱交換效果，往往在循環(huán)水中加注一些藥劑來對冷凝器銅管進(jìn)行阻垢。因此在循環(huán)水的排污水中有一定量的阻垢藥劑。
(4)為殺菌滅藻，在循環(huán)水中常加注一些藥劑、目前，較常見的是人工投加氯碇，在循環(huán)水系統(tǒng)中保持著一定的余氯(0.5-1.0mg/L) 因此，在排污水中也含有一定量的余氯.
(5)冷卻塔中循環(huán)水和空氣接觸使空氣中塵埃帶人循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。因此，循環(huán)水排污廢水的濁度高。
2．根據(jù)循環(huán)水的這些特點(diǎn)，在假定了循環(huán)水排污廢水的含鹽量(950mg/L)和鍋爐補(bǔ)充水量(80mg/L)的前提下，也作了同前面所述的四個(gè)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。
其比較結(jié)果見表3和表4：
從表3和表4可以看出，以循環(huán)水排污廢水作為鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)的原水時(shí)，反滲透加混床方案是最經(jīng)濟(jì)合理的方案。
五、結(jié)論
綜上所述，在目前水資源普遍被污染、水質(zhì)惡化以及淡水資源嚴(yán)重缺乏而以循環(huán)水排污廢水作為電廠鍋爐補(bǔ)給水水源以節(jié)約水資源，減少廢水排放量的情況下，反滲透加混床方案是鍋爐補(bǔ)給水處理的最佳方案。因而其在電廠鍋爐補(bǔ)給水處理中應(yīng)用也較廣泛。
六、結(jié)束語
本文的結(jié)論只是在目前國內(nèi)水處理技術(shù)水平的基礎(chǔ)上得出的，并非一成不變，隨著現(xiàn)代化水處理技術(shù)的飛速發(fā)展，各種水處理設(shè)備將在實(shí)際應(yīng)用中不斷克服缺點(diǎn)，更新改造，用于各種床型的離子交換設(shè)備以及用于電滲析反滲透的膜的性能也會(huì)越來越好。所以，今后的設(shè)計(jì)中，還需根據(jù)實(shí)際情況，綜合考慮，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后擇優(yōu)選定水處理設(shè)備。
