连续电渗析除盐装置的污染分析及再生处理

姜晓虎，傅仕海，苏雪凤

(1.国电南京自动化股份有限公司，江苏 南京 210032;2.新疆众和股份有限公司，新疆 乌鲁木齐 830013)

1 问题的提出

连续电渗析除盐技术EDI(Electrodeionization)是近年来水处理技术中最重大的进展之一，在电子、化工等超纯水行业应用广泛，近年来在我国电厂锅炉补给水处理工艺中得到快速应用。2000年，该技术开始在济南金岭热电厂锅炉补给水系统中得到应用;2003年，在山西古交电厂2×300 MW机组亚临界锅炉的补给水系统中也得到了应用。

传统的离子交换工艺及其预处理技术已非常成熟，由于超滤及反渗透膜法处理技术具有无需酸碱再生、易作、可连续制水和出水水质稳定的特点，在锅炉补给水预处理系统中应用广泛。作为全膜法的关键环节就在于EDI替代了离子交换。EDI技术与超滤、反渗透技术相结合，形成了超滤+反渗透(两级)+EDI的全膜法新工艺，该工艺现已广泛应用于电厂锅炉补给水处理系统中。

2 新疆众和热电厂全膜水处理工艺设计

2.1 水质和水量

新疆众和热电厂位于新疆维吾尔自治区甘泉堡高新工业园内。电厂主水源拟由500水库供给，该水库位于电厂东北约4km处。500水库是一座人工建坝四面围筑而成的平原式注水水库，水库已于2005年年底注水。

预处理系统(多介质过滤器+超滤装置)，多介质过滤器设计出力为4×55 m3/h，超滤净出力为2×94 m3/h;一级反渗透系统设计出力为 2×75 m3/h;二级反渗透系统设计出力为2×64 m3/h;EDI系统设计出力为2×57 m3/h。

设计水质状况见表1。

表1 水质全分析报告 mg/L

2.2 工艺流程

原水→杀菌剂→生水箱→生水泵→多介质过滤器→50 μm保安过滤器→超滤装置→超滤水箱→超滤水泵→还原剂/阻垢剂加药→5 μm保安过滤器→一级高压泵→一级反渗透水处理(RO)装置→一级淡水箱→一级淡水泵→保安过滤器→二级高压泵→二级反渗透装置→二级淡水箱→二级淡水泵→1μm保安过滤器→连续电除盐装置(EDI)→除盐水箱→除盐水泵→主厂房用水点。

2.3 主要工艺设备技术参数

主要工艺设备技术参数见表2。

表2 主要工艺设备技术参数

3 EDI装置运行中出现的问题及解决

3.1 EDI装置运行中出现的问题

该系统设2套EDI装置，并列布置。每套EDI装置设LXM45Z膜块10个，配电源柜1个，电源柜内设5个直流电源整流器，将供给的交流电经过整流元件的整流，变换成直流电6 A，600 V输给EDI模块，采用一拖二设计，即每个电源整流器给2个EDI模块供电。电源按恒电流设计运行，运行初期电源模块设定值为350 V，4 A。

该工程投运后，在达到设计出力的工况下，运行状态良好，EDI装置进水电导率在2 μS/cm左右，EDI装置出水电阻在16 MΩ左右，达到设计要求。

2011年10月下旬，据电厂运行人员反映，#2电源柜电压输出变大，5块电压表从10月20日的350 V增加到10月31日的500 V左右，#2 EDI装置降低出力运行。至2011年11月初，出水水质变差，出水电阻在10 MΩ左右，同时电流降至3A左右，#2 EDI装置停运。

#1 EDI装置出水水质正常，运行稳定。

3.2 EDI装置污染原因分析

该工程在二级反渗透装置进水处加碱，控制二级反渗透装置的进水pH值在8.5左右，以利于CO2的有效去除。二级反渗透装置和EDI装置均采用单列切换运行，二级反渗透装置中的#1装置对应EDI的#1装置，二级反渗透装置中的#2装置对应EDI的#2装置。二级淡水箱容积30 m3，水力停留时间HRT(Hydraulic Retention Time)仅为28 min，因此，二级反渗透装置的运行和对应的每套EDI装置的运行有必然联系，从而造成#1，#2 EDI装置运行上的差异。

在现场进行了如下的排查:

(1)对2套二级反渗透装置的出水进行检测，测试了每根膜壳的产水电导率，结果见表3。从表3中可以看出，2套二级反渗透装置出水电导正常，#2反渗透装置9个膜壳出水电导偏差较大。

(2)对2套EDI装置进水流量计进行检查校验，并通过与水箱液位测量出的体积进行比对，流量计是准确的，2套EDI装置不存在流量偏差现象。

表3 二级膜壳淡水电导率 μS/cm

(3)对可编程逻辑控制器PLC(Programmable Logic Controller)自动运行的程序、联锁等进行了检查，发现二级反渗透装置#2高压泵启动时，加碱计量泵的联锁出现故障，碱泵不能启动，也就是#2二级反渗透装置运行时，是在不加碱状态之下运行的。通过测量其进水pH值，证明没有加碱。

EDI进水控制指标TEA(Total Exchangeable Anions)相对于电导率来说，它更能真实地反映出进水的状况，TEA即包含二级反渗透未能去除的CO2。因此，尽管测量了电导率数值，却未发现其进水异常。

3.3 #2 EDI装置污染问题的解决方法

3.3.1 采用加大电压电流再生的方法

(1)将#2二级反渗透装置的加碱联锁重新设置好并控制#2二级反渗透的进水pH值，pH值一般控制在8.5为宜;

(2)将#2 EDI的进水水量控制在40 m3/h，为设计水量的62.5%;

(3)将各个直流电源的电压调至最高。

3.3.2 再生过程中的主要数据

2011-11-30 T 12:37，#2 EDI装置开始再生运行，2011-12-01 T 15:08，#2 EDI装置再生初步结束，#2 EDI装置再生过程中#1～#5电流模块的电压电流值变化情况见表4。

由表4数据可知，#2电流模块所控制的2个EDI模块再生效果最好，而且电压也有所下降;#1，#3，#4电流模块所控制的6个EDI模块再生效果也较好;而#5电流模块所控制的2个EDI模块再生效果较差，未能恢复到正常状态。

经过分析，#5电流模块所控制的2个EDI模块布置在管线的末端，可能出现流量不均衡，即单个模块出力比其他8个EDI模块多，造成的污堵情况更为严重，所以，再生效果不及其他模块好。

将8个恢复好的模块调节到正常电压电流运行，#5电流模块所控制的2个EDI模块继续按再生的电压电流运行，运行48 h后，#5电流模块所控制的2个EDI模块也恢复了正常。

表4 #1～#5电流模块电力电压变化情况

4 结论

(1)二级反渗透加碱去除CO2，对后续EDI单元的运行影响较大。若不加碱的话，EDI的进水电导率与总可交换阴离子TEA(Total Exchangeable Anion)值相差较大，可参考性不强。

(2)EDI装置配管设计时一定要考虑水力均衡，以使每套装置内各模块的进出水阻力损失相当。同时每个模块进出水设就地玻璃转子流量计和手动阀，以便通过调节阀门使各模块处理水量相当，不致出现偏流现象。

(3)若在运行中出现电压升高的情况，一定要进行分析，找到原因，同时采取措施，加大电流进行再生。不能等到污堵严重时再采取措施，这样容易造成再生困难，从而影响正常运行。

［1］冯逸仙.反渗透水处理工程［M］.北京:中国电力出版社，2000.