劉琳

摘 要：本文概述了除碳器除碳原理和大唐太原第二熱電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)流程，描述了加裝除碳器前后一級(jí)除鹽系統(tǒng)中陰床周期制水量的變化。證明了在一級(jí)除鹽系統(tǒng)的中間安裝除碳系統(tǒng)的必要性。

關(guān)鍵詞：陰床 除碳器 周期制水量

1 系統(tǒng)概述：

大唐太原第二熱電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)由超濾系統(tǒng)+反滲透系統(tǒng)+二級(jí)除鹽組成，水源為生水加污水處理后的中水，來(lái)水首先進(jìn)入生水箱經(jīng)生水泵、蒸汽加熱器，通過(guò)自清洗過(guò)濾器進(jìn)行初步過(guò)濾后進(jìn)入超濾裝置，產(chǎn)水經(jīng)過(guò)超濾水箱、超濾水泵、保安過(guò)濾器，通過(guò)高壓泵升壓后進(jìn)入反滲透裝置，產(chǎn)水收集至中間水箱，在供暖期（每年十一月至下一年四月） 一部分水經(jīng)過(guò)熱網(wǎng)補(bǔ)水泵供熱網(wǎng)補(bǔ)水，其余部分通過(guò)中間泵進(jìn)入陽(yáng)床、陰床、混床最后至除鹽水箱供機(jī)組補(bǔ)水。整個(gè)水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)出力775 m3/h，最大出力848 m3/h。除碳器除碳原理：是亨利定律（在等溫等壓下，某種氣體在溶液中的溶解度與液面上該氣體的平衡壓力成正比）在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用，水中游離的二氧化碳可以看作溶解在水中的氣體，因此只要在水面上氣體中的二氧化碳分壓較小就可以除去水中游離的二氧化碳。除碳器一般安裝在工業(yè)除鹽系統(tǒng)的陰陽(yáng)床之間。

2 現(xiàn)狀調(diào)查

大唐太原第二熱電廠水處理系統(tǒng)于2009年9月投入制水運(yùn)行，原設(shè)計(jì)水源為城市中水，因城市中水系統(tǒng)至今無(wú)法保證足量供給，故現(xiàn)水源大部分為八水廠來(lái)水，水質(zhì)較好，并且安裝了超濾和反滲透系，除鹽系統(tǒng)為母管制，一級(jí)除鹽（陰陽(yáng)床）進(jìn)水水質(zhì)有了很大提高，因此沒有按照傳統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝除碳系統(tǒng)。但是在實(shí)際除鹽系統(tǒng)會(huì)運(yùn)行中，發(fā)現(xiàn)陰陽(yáng)床周期制水量差距大，再生次數(shù)不平衡，為了保證再生廢水排放指標(biāo)，所以再生排放過(guò)程中用酸量消耗很大。陰陽(yáng)床周期制水量差距大，陰床平均周期制水量10956m3 ，陽(yáng)床完成一次制水周期再生一次的同時(shí)陰床制水周期5次再生5次。不良影響：①再生用堿量大，陰床周期制水量低，再生頻繁，以每次再生消耗0.9噸堿計(jì)算，每月多消耗3.6噸。②由于不能保證陰陽(yáng)床同時(shí)再生，單獨(dú)再生陰床時(shí)，排廢水用酸量大。2012年8月排廢水用酸量0.45噸，用堿量0噸。③陽(yáng)床出水中含有的大量碳酸氫根（HCO3- ）和游離狀態(tài)的二氧化碳（HCO3- +H+===CO2+H2O），直接進(jìn)入陰床，消耗大量的氫氧根（OH- ），使陰床出水PH值降低，而陰床出水應(yīng)保持一定的堿性。④當(dāng)陰床進(jìn)水中含有較大的二氧化碳和HCO3- 時(shí)，由于HCO3- 的吸著能力與HSiO3- 相似，因此影響陰床除硅能力，陰床提早達(dá)到失效點(diǎn)。⑤陰床再生次數(shù)多，自用水量大，除鹽系統(tǒng)自用水率高。

3 除碳系統(tǒng)安裝

水處理陽(yáng)床出水PH為2.0-4.3，水中碳酸化合物主要以游離CO2 存在，利用亨利定律制成的除碳器就可排除水中的CO2 。因此除碳器安裝在陽(yáng)床之后陰床之前。

除碳器有兩種形式：鼓風(fēng)式除碳器和真空式除碳器。鼓風(fēng)式除碳器的作用是使水中的二氧化碳隨吹過(guò)的空氣排入大氣。因?yàn)榭諝庵卸趸挤謮汉苄。ㄒ话銥?.03%），水從除碳器本體上部進(jìn)入，經(jīng)配水設(shè)備噴淋，通過(guò)填料層（多面空心塑料球），進(jìn)入除碳水箱，空氣由鼓風(fēng)機(jī)從除碳器本體底部進(jìn)入，上部排出，噴淋而下的小水柱和水滴和鼓入的空氣充分接觸，水中的CO2 很快被帶走。真空式除碳器以蒸汽作為工作介質(zhì)，利用真空泵或噴射器從除碳器上部抽真空，使水達(dá)到沸點(diǎn)從而除去水中的氣體。不止除去CO2 ，并且除去水中的其它氣體。對(duì)防止陰樹脂的氧化和出水管道的腐蝕有利。鼓風(fēng)式除碳器簡(jiǎn)單易操作，產(chǎn)水能夠達(dá)到制水要求；而真空式除碳器工作介質(zhì)危險(xiǎn)，水升溫后降溫，運(yùn)行成本高。因此采用鼓風(fēng)式除碳器。為提高陰床周期制水量、降低再生用堿量、排廢水用酸量和降低自用水率在原化學(xué)水處理系統(tǒng)中陰陽(yáng)床間加入了除碳器系統(tǒng)。根據(jù)陰陽(yáng)床運(yùn)行狀況和機(jī)組制水要求，計(jì)劃除碳系統(tǒng)主要由2臺(tái)除碳水箱、4臺(tái)除碳器、4臺(tái)除碳水泵及控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)組成。整套系統(tǒng)最小出力為120 m3/h。最大出力為960 m3/h。出水水質(zhì)CO2≤5mg/L。除碳器的流程為：陽(yáng)床出口母管→除碳器→除碳水箱→除碳水泵→陰床入口母管。

除碳系統(tǒng)的啟動(dòng)及運(yùn)行：①陽(yáng)床正洗水質(zhì)合格后，投運(yùn)陽(yáng)床。開啟除碳器入口電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。啟動(dòng)除碳器（啟動(dòng)除碳風(fēng)機(jī)）②待除碳水箱水位漲至1m時(shí)，啟動(dòng)除碳水泵③手動(dòng)開啟除碳水泵出口門，調(diào)整出口門開度。對(duì)陰床進(jìn)行正洗④ 根據(jù)除碳水箱液位變化，調(diào)整除碳水箱入口電動(dòng)調(diào)節(jié)門。#1#2除碳器對(duì)應(yīng)#1除碳水箱，#3#4除碳器對(duì)應(yīng)#2除碳水箱。⑤每臺(tái)除碳器處理水量最大260 t/h，根據(jù)投運(yùn)陽(yáng)床的數(shù)量，選擇投運(yùn)除碳器的數(shù)量。

4 除碳器運(yùn)行過(guò)程的工況維護(hù)

1） 除碳器運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)該隨時(shí)監(jiān)督除碳器負(fù)荷，如果除碳器的進(jìn)水負(fù)荷過(guò)大則可能惡化除碳器的效果。因此除碳器的進(jìn)水必須均勻、連續(xù)且維持穩(wěn)定負(fù)荷運(yùn)行。2）除碳器運(yùn)行過(guò)程中維持一定的風(fēng)水比，理論上，除去CO2其風(fēng)水比應(yīng)維持在15-40m3空氣/m3水，風(fēng)水比低于上述值時(shí)，也會(huì)影響除碳效果。3）水溫，提高水溫會(huì)加快CO2從水中的脫碳速度，有利于除碳；同時(shí)由于大部分除碳器都置于室外，適當(dāng)提高水溫對(duì)冬季運(yùn)行有利。除碳器溫度受陰離子交換樹脂熱穩(wěn)定性的影響，所以水溫以不超過(guò)400C為宜。4）除碳器鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣質(zhì)量要好，新鮮空氣要不含灰塵。否則污染的氣體雜質(zhì)（如CO2、NH3等），會(huì)隨之溶入水中，影響除碳效果和陰床進(jìn)水的水質(zhì)，所以鼓風(fēng)機(jī)入口最好要有過(guò)濾裝置且連接軟帶要演嚴(yán)密不漏空氣。

5 效果驗(yàn)證

改造后一級(jí)除鹽系統(tǒng)有兩個(gè)流程，正常情況下為流程1：陽(yáng)床→除碳器→除碳水箱→除碳水泵→陰床。當(dāng)除碳系統(tǒng)發(fā)生缺陷需要全部退出運(yùn)行時(shí)為流程2：陽(yáng)床→陰床。除碳系統(tǒng)投運(yùn)后，除碳器出水含CO2≤5mg/L。 2013年1月，陰陽(yáng)床均再生兩次。效果：①再生用堿降低。陰床周期制水量提高到原來(lái)的5倍，再生次數(shù)少。 ②基本保證陰陽(yáng)床同時(shí)再生，再生時(shí)酸堿廢水中和，不需要加酸堿廢水可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。③陽(yáng)床出水中含有的游離狀態(tài)的二氧化碳被除去，使陰床出水PH值保持在7.8—9.0，陰床出水應(yīng)保持一定的堿性。④當(dāng)陰床進(jìn)水HCO3- 減少，提高了陰床除硅能力，陰床制水能力增強(qiáng)。⑤陰床再生次數(shù)少，自用水量少，降低了除鹽系統(tǒng)自用水率。

6 結(jié)束語(yǔ)

離子樹脂交換技術(shù)自20世紀(jì)40年代發(fā)展至今已經(jīng)有70年的歷史，在工業(yè)水處理技術(shù)尤其是電廠水處理中得到廣泛應(yīng)用，陰陽(yáng)床除鹽技術(shù)是其中發(fā)展成熟的技術(shù)之一，而除碳器的應(yīng)用是一個(gè)重要補(bǔ)充，隨著反滲透、電滲析技術(shù)的推廣，部分電廠不安裝除碳器，但是在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中由于原水含碳量不同，反滲透等設(shè)備除碳效果不同，因此不能一概而論，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需要確定最佳的水處理工藝。

參考文獻(xiàn)

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