伏文，周洋，劉松松，呂馥丞

(1.山東環(huán)發(fā)瑞清環(huán)境有限公司，山東 濟南 250100；2.華電電力科學(xué)研究院有限公司山東分院，山東 濟南 250002；3.華電淄博熱電有限公司，山東 淄博 255054；4.華電青島發(fā)電有限公司，山東 青島 266031)

0 引言

離子交換除鹽是傳統(tǒng)的鍋爐補給水處理系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛、技術(shù)最為成熟、工程經(jīng)驗最為豐富的工藝。隨著《水污染防治行動計劃》開始實施，作為用水大戶的發(fā)電企業(yè)，離子交換除鹽工藝的弊端與當(dāng)今社會日新月異的技術(shù)進步相悖。填充床電滲析器(EDI)是一種在電滲析器淡室及隔板中裝填陰、陽樹脂的新型處理裝置，取代了傳統(tǒng)離子交換除鹽工藝，是生產(chǎn)高純水的無污染水處理新工藝。EDI巧妙的將電滲析和離子交換技術(shù)相結(jié)合，利用兩端電極高壓使水中帶電離子移動，并配合離子交換樹脂及選擇性樹脂膜以加速離子移動去除，從而達到水純化的目的[1-3]；同時EDI還可以使失效的樹脂得到同步的再生，從而連續(xù)得到高品質(zhì)的除鹽水。然而，隨著EDI裝置的運行，也會出現(xiàn)出水水質(zhì)惡化，產(chǎn)水流量下降等問題[4-8]。

本文以某電廠鍋爐補給水處理系統(tǒng)的EDI裝置為例，針對該EDI裝置產(chǎn)水流量下降問題進行分析，找出原因并采取針對性措施，使EDI裝置產(chǎn)水流量恢復(fù)到正常值。

1 設(shè)備概況

某公司鍋爐補給水處理系統(tǒng)由超濾(UF)、反滲透(二級RO)和電除鹽(EDI)系統(tǒng)組成，除鹽水處理系統(tǒng)設(shè)計額定出力4×96 m3/h(20 ℃，以EDI出力計)，最大出力4×115 m3/h。

鍋爐補給水處理系統(tǒng)流程為：高密度沉淀池→空氣擦洗濾池→生水加熱器→自清洗過濾器→超濾裝置→一級反滲透裝置→二級反滲透裝置→EDI裝置→除鹽水。系統(tǒng)連接方式：超濾、EDI裝置采用母管制連接，一級、二級反滲透采用單元制連接。其中EDI裝置主要參數(shù)如表1所示。

表1 EDI主要參數(shù)

2 異常情況

EDI裝置運行異常情況如表2所示。由表2可看出，8月7日00:28至8月7日15:53，當(dāng)EDI入口壓力由0.33 MPa提高至0.42 MPa，EDI產(chǎn)水流量也相應(yīng)由194 t/h提高至218 t/h；8月7日15:53至8月7日21:29，當(dāng)EDI入口壓力維持0.42 MPa不變，EDI產(chǎn)水流量明顯下降，由218 t/h下降至154 t/h；8月7日21:29至8月7日23:26，EDI入口壓力由0.42 MPa再次提高至0.50 MPa，EDI產(chǎn)水流量由154 t/h又相應(yīng)提高至218 t/h；8月7日23:26至8月8日07:00，EDI入口壓力維持0.50 MPa不變，EDI產(chǎn)水流量又出現(xiàn)明顯下降情況，由218 t/h下降至194 t/h?？傮w上看，在EDI給水泵入口壓力提高和維持不變情況下，EDI產(chǎn)水母管流量呈明顯下降趨勢。

表2 EDI產(chǎn)水流量情況

3 排查分析

3.1 二級反滲透入口前加堿情況

調(diào)取EDI運行參數(shù)DCS曲線，對EDI入口pH值、電導(dǎo)率數(shù)據(jù)進行采集，如表3所示；EDI入口pH值、電導(dǎo)率采集數(shù)據(jù)變化趨勢，如圖1所示。在EDI入口pH都約為8.0時，電導(dǎo)率由9.12 μS/cm增加至17.6 μS/cm，電導(dǎo)率增加了近一倍，上升趨勢明顯。通常情況下二級反滲透入口加堿會影響EDI入口pH值和電導(dǎo)率，EDI入口同pH值下其電導(dǎo)率應(yīng)基本不變，分析此期間二級反滲透加堿帶來其他雜質(zhì)貢獻了增量的電導(dǎo)率。

圖1 EDI入口pH值、電導(dǎo)率變化趨勢

表3 EDI入口pH值、電導(dǎo)率數(shù)據(jù)

取樣二級反滲透入口所加堿液進行化驗分析，化驗結(jié)果如下表4所示。對比GB/T 11199—2006 《高純氫氧化鈉》標準要求[9]，主要指標NaOH含量遠不足標準要求，雜質(zhì)NaCl遠遠高于標準要求，雜質(zhì)Na2SO4略低于標準要求。

表4 二級反滲透入口所加堿液化驗分析

分析二級反滲透入口所加堿液不符合標準要求，從EDI入口pH值和電導(dǎo)率趨勢來看，已對二級反滲透產(chǎn)水電導(dǎo)率指標產(chǎn)生一定影響，不排除所加堿液帶入的微量氧化性物質(zhì)，二級反滲透產(chǎn)水也含有一定氧化性物質(zhì)進而進入EDI裝置，氧化降解EDI樹脂的可能性，由此造成EDI裝置產(chǎn)水流量下降。同時，因加入不符合標準要求的堿液，因NaOH含量低加堿量增加，雜質(zhì)NaCl帶入量也成倍增加，這些鹽類物質(zhì)在電解的化學(xué)作用下，就會產(chǎn)生額外新的物質(zhì)，這些物質(zhì)會直接堆積在EDI膜塊上，引起產(chǎn)水流量降低。

3.2 EDI入口水質(zhì)排查

EDI入口水質(zhì)排查如下表5所示。從表5可看出，部分時間段EDI入口pH值存在不合格。分析當(dāng)pH值較低時，其進水含有一定量二氧化碳，同時會間接影響EDI的產(chǎn)水電導(dǎo)率和硅含量；此外，二級反滲透入口加堿量的變化易引起產(chǎn)水電導(dǎo)率波動，并間接導(dǎo)致EDI入口電導(dǎo)率變化，進而影響EDI產(chǎn)水電導(dǎo)率；再者，從表5還可看出，EDI入口存在微量氧化性物質(zhì)，其主要反應(yīng)在余氯含量不合格，此會氧化降解EDI樹脂，進行影響EDI的產(chǎn)水電導(dǎo)率和產(chǎn)水流量。

表5 EDI入口水質(zhì)排查情況

3.3 EDI模塊拆卸檢查

對#3EDI裝置進行模塊拆卸檢查：淡水室有離子交換樹脂填充在陰離子交換膜和陽離子交換膜之間，以形成淡水單元(圖2)；檢查淡水單元整體較為清潔，未見顆粒物和其他雜質(zhì)污堵情況。對淡水室進水端樹脂(圖3)和出水端樹脂(圖4)進行外觀檢查，進水端樹脂顏色呈褐紅色，出水端樹脂顏色呈橘黃色；進水端樹脂顏色明顯比出水端暗紅一些。在相鄰的淡水單元的陰離子和陽離子交換膜之間添加樹脂，以形成濃縮室。濃縮室有明顯結(jié)垢，主要集中在出水側(cè)，濃縮室垢層底部的樹脂膜還有炭黑色電灼傷痕跡(圖5)。對濃縮室出水側(cè)的垢層進行取樣，垢樣非疏松狀較為硬質(zhì)，底部局部垢層呈灰白色(圖6)，化驗人員用一定濃度鹽酸對垢層進行溶解，定性分析主要為碳酸鹽垢；進一步對垢層進行成分分析，主要為Ca、Mg垢成分(表6)。

圖2 淡水室

圖3 淡水室進水端樹脂

圖4 淡水室出水端樹脂

圖5 濃縮室

圖6 濃縮室有結(jié)垢

表6 垢層成分分析

淡水室進水端樹脂顏色呈褐紅色，出水端樹脂顏色呈橘黃色，進水端樹脂顏色明顯比出水端暗紅一些，分析淡水室樹脂存在氧化的跡象。樹脂氧化的原因為運行某時間段EDI進水含氧化性物質(zhì)，EDI樹脂較反滲透膜受氧化性物質(zhì)影響更為脆弱。通常EDI樹脂受氧化性物質(zhì)氧化降解后，其樹脂機械強度下降，容易破損，破碎的樹脂產(chǎn)生的碎顆?；蚍勰氯麡渲g隙，增加了水流的阻力，使系統(tǒng)流量逐漸下降；EDI模塊長期在大電流和低流量下運行，會進一步造成膜片和通道的結(jié)垢，并持續(xù)形成垢層，嚴重時就會出現(xiàn)樹脂電灼傷痕跡。

4 處理情況

4.1 更換合格堿液

(1) 8月8日11:00，二級反滲透入口所加堿液更換為合格標準堿液后，投運二級反滲透入口堿液加藥泵；

(2) 8月8日13:00，EDI入口電導(dǎo)率由20.0 μS/cm下降至12.3 μS/cm，pH值由7.4下降至7.2，EDI入口壓力由0.49 MPa下降至0.46 MPa，#1EDI產(chǎn)水流量由44 t/h上升至51 t/h，#4EDI產(chǎn)水流量由50 t/h上升至55 t/h；

(3)結(jié)合以上運行參數(shù)分析，更換二級反滲透入口堿液為合格堿液后，EDI產(chǎn)水流量有緩慢上升趨勢。

4.2 更換#3EDI模塊

(1) 8月8日19:20，檢修人員對#3EDI裝置模塊進行更換；

(2) 8月9日15:00，#3EDI模塊更換完畢，待設(shè)備調(diào)試正常后，新?lián)Q#3EDI裝置模塊投入運行；

(3)在相同進水壓力和流量情況下，新?lián)Q#3EDI裝置產(chǎn)水流量由EDI模塊更換前60 t/h提升至更換后96 t/h，EDI產(chǎn)水流量恢復(fù)正常。

5 建議及預(yù)防措施

(1)對一級反滲透(RO)進水進行余氯或氧化還原電位(ORP)指標的監(jiān)測，當(dāng)余氯含量較高時投加適量還原劑亞硫酸氫鈉，控制進水余氯含量；

(2)加強二級反滲透入口所加堿液的質(zhì)量驗收工作，定期對EDI進水水質(zhì)進行排查分析，防止EDI裝置樹脂因氧化造成設(shè)備流量下降和電導(dǎo)率偏高情況；

(3)對二級反滲透入口加堿進行精準控制，加強EDI入口的pH值監(jiān)督，穩(wěn)定電導(dǎo)率指標波動；避免因加堿量不足pH值過低，造成EDI裝置產(chǎn)水電導(dǎo)率和硅含量偏高，加堿量過量導(dǎo)致EDI裝置產(chǎn)水電導(dǎo)率偏大。