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1、 区 域供热 2008.6 期热电企业是依靠水作为能量传递介质进行供热和发电的 。 锅炉补给水的水质处理是热电企业生产系统的首要环节 ， 也是关系到锅炉安全经济运行的重要工作 ， 对企业的运行成本和节能降耗水平有着直接的关联 。 随着水处理技术的不断发展 ， 热电企业在选择补给水处理工艺方面除了选择传统的离子交换工艺外 ，开始更多地接受以反渗透 （ReverseOsmosis 简称 RO） 为主要装备的膜法水处理工艺 。 特别是近年来 ，业界内推崇 “全膜法 ”水处理工艺 ，认为该工艺有着自动化水平高 ，制水成本低 ，并集先进 、节能 、环保于一身等众多优点 ，大有替代传统离子交换工艺的趋势
2、。本文针对 “全膜法 ”水处理工艺上存在的一些模糊认识进行澄清 ，并重点从运行成本上 ，对“全膜法 ” 工艺和一级复床 +混床的离子交换工艺进行分析比较 。1、锅炉补给水处理的目的和任务锅炉补给水处理主要是利用物理和化学的方法除去水中所含有的悬浮物 、 胶体和溶解盐类等杂质 ， 从而达到防止或减轻锅炉结垢和腐蚀的目的 。 由于自然界中天然水种类较多 ，水质成分差别较大 ，对水处理工艺的要求也就不尽相同 。 同时 ，热电企业不同类型的锅炉系统对给水水质的要求亦存在差别 。 因此锅炉补给水处理的任务就是依据锅炉系统的不同需要 ，采用经济合适的工艺技术 ，对原水进行预处理以去除悬浮物和胶体杂质 ；采
3、用不同的理化方法和技术除去水中的结垢性盐份 ，从而保证锅炉的安全经济运行 。 锅炉水处理工艺设计就是根据不同的预处理和脱盐要求进行制水流程和系统的选择 。2、锅炉补给水的水处理过程对于锅炉补给水的水处理过程不论采用何种工艺的系统 ，都包含预处理和脱盐 （亦称作精处理 ）或软化两个阶段 。 这也是锅炉水质“全膜法 ”与离子交换水处理工艺运行成本分析青岛恒源热电有限公司 邓威闽青岛暖万家供热有限公司 邓威强青岛后海热电有限公司 葛秀章【摘 要 】通过对 “全膜法 ”工艺和一级复床 +混床的离子交换工艺的水耗 、电耗 、药剂消耗等运行成本进行分析对比 ，澄清对 “全膜法 ”工艺在性能上和概念上的模糊
4、认识 。 认为在一定的原水水质条件下 ，“全膜法 ” 工艺的总运行成本大于离子交换工艺 。 其水耗成本和电耗成本要高于一级复床 +混床离子交换工艺 ，但在药剂消耗成本上低于后者 。【关键词 】水处理 膜法 离子交换 预处理 除盐 运行成本57- -区 域供热 2008.6 期处理的必要过程 。 并且不论是地表水 （水库 、江 、河 、湖 、海的水 ）还是地下水 （泉水 、井水 ），水的预处理是分离水中悬浮物和胶体杂质的首要环节 ，也是不同除盐工艺的共同需要 ，只是在除盐环节才有了时下流行的反渗透和传统的离子交换工艺之分 。2.1 水的预处理水的预处理是为保证除盐段后续设备的正常运行 ，提高水质
5、而预先进行的初步处理 。因原生水体中都含有大量的泥沙 ，粘土 ，有机物 ，微生物和其他杂质 。 这些杂质的存在 ，严重影响着除盐水的水质及后续除盐设备的正常运行 。 因此必须在水进入后续除盐设备之前将有害杂质降低或除去 。 这就需要预处理 。水的预处理大体上分混凝 、沉淀 、澄清 、杀菌 、过滤等几个分级净化过程 。 但根据原水水质的不同在过程选择上存在差异 。 对于水质较“清 ”的地下水源 ，锅炉补给水处理一般仅采用过滤方法即可达到除盐段的水质要求 。 而地表水由于水质差别巨大 ， 选择的净化过程不尽相同 ，有简有繁 。 上述的混凝 、沉淀 、澄清 、 杀菌过程可由水力循环澄清池或机械搅拌澄
6、清池等装置来完成 ， 而过滤过程有着多介质 、活性碳或离子交换床 、盘式过滤器等机械过滤器和采用中空纤维膜分离技术的超滤（Ultrafiltration 简称 UF）、 微滤等过滤材料和设备来承担 。 用这些方法处理之后 ，可以除去绝大部分水中的悬浮物 （浊度 ）、色度 、胶质 、有机物 、 微生物等杂质或使他们降低到一定的程度 。2.2 水的除盐除盐阶段水处理工艺有传统的离子交换工艺和现阶段比较流行的采用膜分离技术的反渗透工艺 ， 以及电渗析和揉合了电渗析和离子交换技术的 EDI （Electrodeionization）装置等 。随着水处理技术的不断成熟和发展 ，传统的离子交换除盐工艺也更
7、加完善 ， 并且实现了自动控制 。 由于其有着除盐彻底 ，产水水质稳定 ，操作维护简单 ，设备投资少等众多优点而在水处理应用上有着不可替代的作用 。但由于其再生酸碱耗量大 ， 存在着再生废液的污染和不适应高含盐量原水 （原水含盐越高 ，其周期产水量越低 ，再生酸碱耗及水 、电耗越高 ）的缺陷 。 而基于膜分离技术的反渗透水处理工艺因拥有自动化水平高 ， 设备紧凑占地面积少 ，脱盐效率高 ，可实现单台设备的连续制水 ，产水量大等优势而备受推崇 ，并有着比较环保的美誉 ，因而被广泛应用于电力 、电子和咸水淡化等领域 ， 尤其适于高含盐量原水的除盐上 。反渗透装置净化水的过程属物理过程 。在一定压力
8、下 ， 溶于水中的各种物质包括分子和离子被截留在反渗透膜的浓水侧 。 水分子渗透到反渗透膜的产水侧 ， 从而实现对水的过滤净化 。 通常一级反渗透的回收率控制在 75，脱盐率可以达到 98左右 。对于高含盐原水 （电导在 1000S/cm 以上 ），凭借反渗透较高的脱盐率而使膜法工艺在制水成本上显示出一定的优势 。 在原水水质波动及维持运行参数不变的的情况下 ， 离子交换工艺表现出产水周期长短的波动 ， 从而影响除盐水的产量 ； 而膜法工艺则主要表现为产水质量的波动 ，对除盐水产量影响不大 。 所以在除盐水处理系统中 ， 反渗透设备通常作为预脱盐装置 ， 而以离子交换设备或 EDI 作为精除盐
9、装置 。3、“全膜法 ” 工艺和一级复床 +混床的离子交换工艺运行成本比较所谓 “全膜法 ”工艺一般是指全过程采用膜分离技术的水处理工艺 。 较典型的为 UF+RO+EDI 的水处理工艺 。补给水处理工艺无论采用的是 “全膜法 ”工艺还是离子交换工艺其预处理阶段的功能和作用基本上是相同的 ，对于同一水源而言可采用相同方式 ， 只是在后续除盐段才有膜法分离技术和离子交换技术的区别 。 时下流行的 “全膜法 ”水处理的提法实际上忽略了预处理阶段的机械过滤方58- - 区 域供热 2008.6 期式 ，而仅突出该阶段采用膜分离的超滤部分 ，而 EDI 也因是集电渗析和离子交换技术为一身 ，而使其归入
10、膜法范畴显得过于牵强 。由于两种水处理工艺在预处理段可采用相同的方式 ，该阶段的运行成本基本相同 。 但在后续除盐阶段由于装置配置和采用的处理技术不同 ，使他们在水 、电 、药剂消耗等方面的运行成本上存在差异 。 以下就设计产水量均为 90m3/h 的 “全膜法 ”工艺和一级复床 +混床的离子交换工艺进行分析对比 。3.1 “全膜法 ”水处理工艺流程如图 1。注 ： “全膜法 ”水处理工艺并不包括前置预处理部分 。3.2 一级复床 +混床的离子交换工艺流程如图 2。3.3 运行成本分析“全膜法 ”和离子交换水处理系统的运行成本由设备折旧 ，人工工资 ，水耗 ，电耗 ，药剂消耗等方面组成 。 在
11、撇开人工工资 、设备折旧及检修维护成本情况下 ， 单位产水量的运行成本只与水耗 ，电耗 ，药剂消耗及原水水质有关 。 且对同一水原 ，两种水处理工艺均可根据实际水质情况采用相同的前置预处理工艺 ，故该段的运行成本也视为相同 。 所以在此仅重点分析比较后续除盐段的运行成本的差异 。 并以电导约为 450S /cm 的原水进行实际比较 。3.3.1 水耗从图 1 可知 ，“全膜法 ” 水处理工艺主要水耗有超滤装置的反洗水排放 （有的超滤装置还有浓水排放 ），反渗透的浓水排放 （启停排放的冲洗水可回收重复利用 ），EDI 装置的极水排放等 。 此外反渗透和超滤装置的定期化学清洗 ，也需消耗一定的水量
12、 。 有的 “全膜法 ”工艺设计有两级反渗透 ，但由于二级 RO排放的浓水水质要优于原水 ， 可回原水箱循图 1 “全膜法 ”水处理工艺流程图图 2 一级复床 +混床的离子交换工艺流程图59- -区 域供热 2008.6 期环利用 ，故二级 RO 可视为零水耗 。 具体水耗情况如表 1。从图 2 可知 ， 不考虑前置预处理的反洗水耗 ，一级复床 +混床的离子交换工艺主要水耗只有阳床 、阴床和混床的再生水耗 。 具体水耗情况如表 2。3.3.2 电耗“全膜法 ”水处理工艺电耗主要由各装置的水泵和 EDI （含一台浓水循环泵和一台加药计量泵 ）装置电除盐组件的电耗构成 （如表3）。 自动控制部分的
13、电耗 ，两种工艺可视为相同 ， 在此不进行比较 。 若设计有两级反渗透（原水电导高时可配两级 RO），则增加一级反渗透装置电耗 。同样不考虑前置预处理的原水泵电耗 ，一级复床 +混床的离子交换工艺主要电耗只由中间水泵 、风机和再生泵生成 。 具体电耗情况如表 4。表 1 “全膜法 ”水处理工艺水耗注 ：水耗中不计产品水量 。 若折算成原水量 ，则水耗成本还要高 。 表 2 同 。水耗 吨除盐水水耗 3.6 元 /t 水价计超滤反洗排放水耗 7.5m3/h 0.083t 0.30 元 /t一级 RO 浓水排放水耗 30m3/h 0.333t 1.20 元 /tEDI 极水排放水耗 2m3/h 0
14、.022t 0.08 元 /t定期化学清洗水耗 0.02m3/h 忽略不计 0合 计 44.52m3/h 0.494t 1.58 元 /t水 耗 分 析分 类水耗 吨除盐水水耗 3.6 元 /t 水价计阳床 （2.3m） 50m3/次 50/2200t 0.08 元 /t阴床 （2.5m） 60m3/次 60/2000t 0.11 元 /t混床 （1.5m） 50m3/次 50/30000t 0.01 元 /t合 计 0.058t 0.20 元 /t水 耗 分 析分 类表 2 一级复床 +混床的离子交换工艺再生水耗表 3 “全膜法 ”水处理工艺电耗加药计量泵RO 升压泵RO 高压泵合 计UF
15、反洗泵EDI 装置浓水循环泵EDI 装置膜件数量 功率 kWh 吨水耗电 0.38 元 /kWh 计4 0.154 0.0067kWh 0.003 元 /t1 15 0.1667kWh 0.063 元 /t2 302 0.6667kWh 0.253 元 /t1 11/6010 0.0204kWh 0.008 元 /t1 4 0.0444kWh 0.017 元 /t40 12 0.1333kWh 0.051 元 /t49 93.43 1.038kWh 0.40 元 /t电 耗 分 析分 类表 4 一级复床 +混床的离子交换工艺电耗台数 功率 kWh中 间 泵 1 18风 机 1 5.5再 生 泵
16、 1 4合 计 2 22吨水耗电 0.38 元 /kWh 计0.200kWh 0.08 元 /t0.06kWh 0.02 元 /t0.02kWh 0.01 元 /t0.244kWh 0.11 元 /t电 耗 分 析分 类60- - 区 域供热 2008.6 期由以上分析可知 ： 在一定的原水水质条件下 ，“全膜法 ” 工艺的水耗成本和电耗成本要高于一级复床 +混床的离子交换工艺 。 而离子交换工艺药剂成本则高于前者 。 水耗成本在 “全膜法 ”工艺中所占比重较大 （主要是 RO浓水排放 ）；而药剂消耗则主导了离子交换工艺的运行成本 。 若原水含盐量增大 ，将使离子交换工艺的产水周期缩短 ， 相应增加其运行成本 。4、结论UF+RO+EDI 水处理工艺的 “全膜法 ”提法并不确切 。 特别是针对悬浮物含量高的地表水在预处理阶段仅依靠膜分离技术难以达到满意效果 。 故应根据水质情况从经济和技术
