摘要：在电厂运行中，水的纯净度是必要的。在目前的发电工厂中，均采用反渗透技术进行除盐处理。这一技术能够很好地实现盐水分离，且能源消耗小，有助于电厂的稳定运行和可持续发展。 所以，电厂在发电过程中除盐水工作是必要的，只有通过除盐水工作，才能确保向机组输送的水的洁净度，保证电厂设备的正常运行。
关键词：电厂水处理；电除盐；运行维护
引言：
乌斯太热电厂根据所在阿拉善盟开发区电力市场需要，于2011年五月初，做二期水处理供气增容改造可研设计，经过紧张的施工于2012年八月投产运行。二期水处理设计生水预处理10台多介质过滤器产水量600m3/h，超滤采用中空内压方式过滤运行产水量4×130m3/h，反渗透系统采用一级、二级过滤方式运行，一级反渗透产水量2×196m3/h，二级反渗透产水量2×162m3/h，连续电除盐（EDI）系统产水量2×156m3/h。EDI连续电除盐是通过阳、阴离子膜对阳、阴离子的选择透过作用以及离子交换树脂对水中离子的交换作用，在电场的作用下实现水中离子的定向迁移，从而达到水的深度净化除盐，下面简单的将EDI的运行原理和维护做简单论述。
1 EDI（电除盐）原理
连续电除盐是利用混合离子交换树脂吸附给水中的阴阳离子，同时这些被吸附的离子又在直流电压的作用下，分别透过阴阳离子交换膜而被去除的过程。此过程离子交换树脂不需要用酸和碱再生。这一新技术可以代替传统的离子交换(DI)装置，生产出电阻率高达18MΩ•cm的超纯水，与传统离子交换（DI）相比，EDI所具有的优点：
（1）无需化学再生,节省酸和碱可以连续运行
（2）提供稳定的水质操作管理方便，劳动强度小运行费用低
利用反渗透技术进行一次除盐，再用EDI技术进行二次除盐就可以彻底使纯水制造过程连续化避免使用酸碱再生。
2 EDI工作过程
地下水源中存在钠、钙、镁、氯化物、硝酸盐、碳酸氢盐等溶解物。这些化合物由带负电荷的阴离子和带正电荷的阳离子组成。通过反渗透（RO）的处理，98%以上的离子可以被去除。RO纯水（EDI给水）电阻率的一般范围是0.05-1.0MΩ•CM，即电导率的范围为20-1μS/CM。根据应用的情况，去离子水电阻率的范围一般为5-18.2MΩ•CM。另外，原水中也可能包括其它微量元素、溶解的气体（例如CO2）和一些弱电解质（例如硼，二氧化硅），这些杂质在工业除盐水中必须被除掉。但是反渗透过程对于这些杂质的清除效果较差。因此，EDI的作用就是通过出去电解质（包括弱电介质）的过程，将水的电阻率从0.05-1.0MΩ•CM提高到5-18MΩ•CM。
离子交换膜和离子交换树脂的工作原理相近,可以使特定的离子迁移。阴离子交换膜只允许阴离子透过，不允许阳离子透过；而阳离子交换膜只允许阳离子透过，不允许阴离子透过。在一对阴阳离子交换膜之间充填混合离子交换树脂就形成了一个EDI单元。在给定的直流电压的推动下，在淡水室中，离子交换树脂中的阴阳离子分别在电场作用下向正负极迁移，并透过阴阳离子交换膜进入浓水室，同时给水中的离子被离子交换树脂吸附而占据由于离子电迁移而留下的空位。事实上离子的迁移和吸附是同时并连续发生的。通过这样的过程，给水中的离子穿过离子交换膜进入到浓水室被去除而成为除盐水。带负电荷的阴离子（例如OH-、Cl-）被正极（+）吸引而通过阴离子交换膜，进入到邻近的浓水室中。此后这些离子在继续向正极迁移中遇到邻近的阳离子交换膜，而阳离子交换不允许其通过，这些离子即被阻隔在浓水中。淡水流中的阳离子（例如Na+、H+）以类似的方式被阻隔在浓水中。在浓水中，透过阴阳膜的离子维持电中性。EDI组件电流量和离子迁移量成正比。
3 运行电流及电压
当电流通过EDI膜块时会产生热量。在EDI运行过程中必须用水流将热量全部带出。因此，当EDI淡水、浓水水流不畅或停止时必须停止供电，否则将使EDI膜块彻底烧坏。直流电源是使离子从淡水室进入浓水室的推动力。另外，局部的电压梯度使得水离解为H+和OH-并使这些离子迁移，由此实现组件中的树脂再生。膜块运行的电压由模块内阻和电流决定。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆EDI直流电源的纹波系数应小于等于5%。
4 稳定运行状态
运行条件改变后，组件将需要运行8~24个小时才能达到稳定状态。稳定状态是指进出组件的离子达到物料平衡。如果电流降低或给水离子总量增加，抛光层树脂将会吸收多余的离子。在这种状态下，离开组件的离子数将小于进入组件的离子数。最后达到新的稳定状态时离子迁移速率和给水离子相协调。此时，离子交换树脂的工作前沿将向出水端移动，抛光层树脂总量减少。
如果电压升高或给水离子浓度减小，树脂将会释放一些离子进入浓水，离开组件的离子数将大于进入组件的离子数。最后达到新的稳定状态时离子迁移速率和给水离子相协调。此时，离子交换树脂的工作前沿将向给水端移动，抛光层树脂总量增加。进出组件的离子达到物料平衡是判断EDI组件是否处于稳定运行状态的有效手段。
5 TEA与电导率
纯水水质取决于组件从淡水室中除去离子的能力，单位时间内给水TEA过高通常会导致较低的产品水水质。无论对强电解质还是弱电解质（二氧化碳、二氧化硅、）均如此。过高的给水TEA导致EDI组件内部树脂工作界限向出水端迁移，这导致抛光树脂量减小，因此引起弱电解质清除率降低，纯水电阻率随之降低。电导率是水中离子总量的综合指标。但是该指标不能直接代表EDI工作电流和纯水水质。其中最主要原因是电导率不能反应水中弱电解质含量，特别是二氧化碳的含量。比如同样是电导率为10uS/cm的反渗透纯水，其中二氧化碳含量可能是5ppm也能是35ppm。而当二氧化碳含量过高是EDI就不能正常工作了。另一方面，不同离子在水中大小和极性存在差异，因此EDI清除这些离子的能力也存在明显差异。由于这些原因，给水电导率只能作为一个参考指标，而TEA是更为准确衡量给水质量的指标。
6 水质与温度的关系
运行有一个最佳温度。当温度增加到接近35℃时，由于离子“泄漏”的增加，产品水水质将降低。当温度降低时，产水的表观水质可以得到改善。其中有电阻仪温度补偿误差的原因，也有由离子交换树脂对离子选择性增强的原因。但是，如果温度进一步降低，离子通过膜的扩散能力会按指数规律降低，因此使EDI的除盐能力下降，水质降低。
7 电阻率仪表的温度补偿
电阻率／电导率测量的标准温度为25℃。在较高的温度下，因为离子的迁移加快，含有离子的水的电导率增高。对于超纯水，较高温度时，水分解出来的H+和OH-的量更多，电导率增高。自来水和反渗透水的电导率随温度变化率大约为2%/℃。超纯水电阻率的变化率约为5-7%/℃。因此如果工作温度不是25℃，温度补偿很重要。即使有较好的温度补偿系统，较热纯水的电阻率是很难准确测量的。下表是不同温度下纯水的电阻率。
8 优化运行条件
如上所述，在出水水质中，树脂的工作界限的位置是很重要的。为了得到较高电阻率和较低二氧化硅含量的产品水，可以采取以下措施：
8.1产品水流量应该在给定范围的下限；
8.2电流应该以适中为宜；
8.3浓水流量应为给定范围的上限；
8.4二氧化碳的含量应该尽量减少；
9 EDI优势总结
EDI是通过水电解产生的氢离子和氢氧根离子对装填树脂进行连续再生，因此EDI制水过程不需酸、碱化学药品再生即可连续制取高品质超纯水，它具有技术先进、结构紧凑、操作简便的优点，出水水质具有最佳的稳定度；能连续生产出超纯水可实现全自动控制；不需酸碱再生无污水排放运行成本和维修成本低的优点。缺点是一次性投入大，每块EDI模块费用在三万元左右，但是和优点相比还是有可比的，下面我简单的将EDI的运行原理和维护做简单论述。
参考文献
[1]乔惠平.浅析反渗透技术在供水工程中的应用[J].科技创新与应用，2012（4）：64.
[2]甄晓华.工业浓盐水高回收率脱盐工艺研究[D].兰州交通大学，2013.
论文作者:迟涛
论文发表刊物:《电力设备》2018年第12期
论文发表时间:2018/8/9
标签：离子论文; 电阻率论文; 电导率论文; 反渗透论文; 阴离子论文; 温度论文; 组件论文; 《电力设备》2018年第12期论文;