摘要：在工厂生产中，化学水处理是一个关键环节，直接影响整个系统的生产效率和质量。水处理技术应该具有集中化、多元化、环保性的特点及时更新设备、优化处理流程、加强仪表监控、落实保养维修，提高水处理效率，节约成本，提高效益势在必行。
关键词：化学水处理；发展趋势；环保
引言
随着工业水平的发展及环保要求，企业对成本控制越来越重视，节能降耗自然成为重要的话题，近些年对效率低、耗能多、污染大等电厂电站进行技改，对小容量的发电机组也不给与批建等措施，减少排放污染大气气体及粉尘物。而随着泰国糖业的发展，政府鼓励糖厂新建生物能源电站并上网卖电，电站蔗渣锅炉也发展到额定蒸汽200t/h容量，额定蒸汽出口压力达到 105 kg/cm2，这对水质和水量的需求提出了新的要求。对糖厂来说，选择成本低的化水技术对整个厂来说至关重要。从化水的发展趋势来看，新工艺新技术代表着新生产力。
1.纯水制备工艺的演变
1.1阴阳床+混床离子交换法
工艺流程：
原水经由原水泵从原水泵入净水器过滤，再通过水泵送水至阳离子交换器的阳床上部，在床中与阳树脂表面的接触，树脂将水中的Ca2+、Mg2+、Na+、K+等阳离子置换到树脂上，除去阳离子后的水从阳离子交换器下部流出并送入脱CO2塔上部，在塔内与塑料多面空心球接触形成水膜，HCO3-很快分解成CO2和H2O，通过风机将CO2从塔顶吹除，出了大量的碳酸根物，从而大大减轻阴离子树脂交换器阴床的负荷。脱除CO2的水进入中间水池，中间水泵将水送入阴床，在床中与阴离子阴树脂接触，树脂将水中SO42-、Cl-、NO3-等阴离子置换到树脂上，水中的大部分阴离子被除去。经上述除盐流程后的水再进入混床除去少量残存阳、阴离子和SiO2，经混床处理制得电导率＜0.2μs/cm，SiO2的除盐水。
然而在阴阳离子交换过程中，交换器的阳床树脂、阴床树脂和混床因交换剂饱合而失效，即树脂“中毒”，这时需由再生系统对阴阳离子交换阳床、阴床和混床进行再生。再生结束进入下一制水周期，再生废水经处理合格后外排。
此外，离子交换树脂本身也是有机物质，使用中会受到氧化分解、机械性破裂、担体流出而造成有机物质的溶出。带有电荷的有机物质也会受到离子交换树脂的吸附，使离子交换树脂很容易受到有机物质的污染。而有些微生物由于菌体表面带着负电，也会被阳离子交换树脂所吸附，树脂表面因而成为微生物的繁殖场地，造成纯水的污染。在此同时，微生物所产生的代谢产物也会成为有机物质的污染来源。这些都是使用离子交换树脂时，引发水质劣化而不可不注意的地方。
通常失去离子去除能力（饱和）的离子交换树脂，虽然可以经由酸碱药剂的作用来再生，达到重复使用的目的，但若因为有机物质的吸附（污染）而造成效率不好时，树脂的去除性能就会降低。此外，依再生用化学药剂的质量不同也会有离子交换树脂本身被污染的风险。
上述工艺在运行过程中需使用大量的盐酸（HCl）和烧碱（NaOH）进行再生，由于盐酸和烧碱属于强酸强碱，属于管制化学药品，采购、运输有一定的限制和要求，储存和使用方面也极其严谨，稍有失误对操作人员和设备安全都可能会带来严重损失。每年用于再生需要消耗大量的酸碱，且会产生大量再生废液，需处理后才能排放，这给公司的环保带来一定的压力。因而降低酸耗、碱耗，提高酸碱的利用率，也就越来越重要。
1.2反渗透+EDI法
其原理主要是通过物理方法，利用半透膜的选择透过特性，在进水侧加上一个超过水中离子渗透压的压力，使溶剂（水）分子透过半渗透膜，而将大部分溶质（盐）分子截留 在膜的进水侧，从而达到去除水中离子，制备除盐水的目的。流程简易，工艺主要包括水质预处理、膜分离和助剂添加三部分。
反渗透膜截留下的有机物、胶体和盐无机盐由浓水侧直接排掉，不会给环境造成污染。反渗透法制取除盐水是一个物理过程，比离子交换法环保。同时处理过程简单，易操作，自动程度化高，人工干预量小,同时系统的管理与维护简单。
为了确保出水溶解性盐类符合生产使用要求和提高产水质量，反渗透产水再经EDI进行深度除盐，彻底去除水中的残余SiO2、CO2、氯化物等离子物质，使出水完全达到纯水用水要求。
EDI是一种具有革命性意义的水处理技术，它巧妙地将电渗析技术和离子交换技术相融合，无需酸碱再生，而能连续制取高品质的纯水。它具有技术先进、操作简便、良好的环保特性，代表着一种行业方向。它的出现是水处理技术的一次革命性的进步，标志着水处理工业最终全面跨入绿色产业的行列。EDI装置由增压泵、电去离子（EDI）膜块、直流稳压电源、流量计、仪表等组成。合格的RO产水经增压泵增压进入EDI系统，EDI膜堆中混合离子交换树脂将不断的去除原水中的阴、阳离子，而通过膜堆电流将在阴膜和阳膜附近的水分子使之产生氢离子和氢氧根离子，电离的氢离子和氢氧根离子将再生混合离子交换树脂，同时交换下来的阴、阳离子经过反扩散分别由阴膜和阳膜进入浓水室排出。电再生过程使EDI系统既不需要停机也不需要传统的再生设备就能实现持续生产高质量的去离子水。
工艺流程：
而EDI+混床中的混床在有效的交换周期内，出水水质稳定，其电阻率可达14MΩ，一旦到达失效终点，则电导率会急剧上升，出水水质也随之不稳定。由于其交换周期受操作工的操作水平、再生剂质量、预处理水质以及树脂本身的质量等因素的影响，故存在有效周期时间长短不确定的因素。
2、糖厂化水处理的选定
2.1初步选定
纵观糖厂的发展，化水的选型也逐步完善，目前泰国糖业主要选择的化水模式有反渗透+混床法或反渗透+EDI法。
泰国某糖厂的原水水质如下：
根据水源实际情况，由于原水铁锰超标，故系统采用氧化装置+一体化净水器进行处理，利用曝气氧化催化原理将低价铁锰氧化成高价，使其在沉淀池沉淀出来，再利用锰砂滤层将其滤除，并同时除去水中的悬浮物、砂粒、微粒、胶体等，将水处理达到工艺循环用水要求,提供给需要工艺水的工段，如压榨、煮糖工段、工艺冷却塔等。再从净化器引取清水进行杀菌处理，利用NaCLO将水中细菌杀死，使出水达到机械冷却塔进水和RO进水要求，供机械冷却塔和除盐系统使用。接着抽取出水作为除盐系统深度预处理，以多介质过滤器、活性炭过滤器和5μ保安过滤器为处理设备，将水中余氯、悬浮物、微粒、胶体、细菌、有机物、余氯和臭氧等彻底去除，降低水中SDI值，为RO进水安全做好准备。系统采用双级反渗透装置作为主要脱盐设备，利用反渗透膜元件的特有性能去除水中绝大部分的溶解性盐类、胶体、有机物及微生物和细菌等物质，达到去除盐类的目的。
为了确保出水溶解性盐类符合生产使用要求和提高产水质量，反渗透产水再经CDI进行深度除盐，彻底去除水中的残余SiO2、CO2、氯化物等离子物质，使出水完全达到锅炉及汽轮机设计用水要求。
下图是过滤谱图，原水金属离子含量高，可能含有蔗糖，可以看出使用反渗透+混床或EDI是比较好的选择。
2.2比对
2.2.1节水，如下图，由于混床的浓水需直接排，而EDI的浓水可以循环到预处理再次生产清水或者RO水给其他车间工段使用，对比起来EDI比混床更加节水。
2.2.2设备及操作简单
混床、EDI工艺系统的主要设备如下：
而EDI工艺系统的主要设备如下：
由于EDI系统是比较集成的系统，而混床则比较原始，由于混床设备较多，对于运行和维护产生的人工费则会大大增加。
混床再生时间比较长，再生中需耗用大量的RO水将混床冲洗合格。混床的设备操作在纯化水系统中是比较复杂的，从一开始的配酸、碱到最后的再生结束最少需经过两个班、多人的配合，劳动强度较大，同时由于混床的交换有效周期的缩短带来了混床的频繁再生，进一步加大了再生时的劳动强度。混床再生时操作工需与酸、碱进行接触，是一种危险性的操作，而且再生时虽然操作工穿戴有劳动保护用品，但仍使操作工的人身安全存在一定危险。
混床再生后的使用有效期与操作工的经验、工作责任心及再生用酸碱的质量有很大的关系，由于其操作大部分靠经验操作，难免会出现混床再生后在备用期内就失效，不能使用的事情。这样就有可能会影响正常生产。
EDI是由几个每小时产水量相同的模块组成，根据实际纯水的使用量开启或停止EDI模块，手动操作相对频繁，但操作比较简单，只需开启EDI进水阀门、极水阀门和浓水阀门，以及打开电源同时根据出水水质调节加药量（氯化钠）、电解电压和电流的大小即可，对操作工的责任心要求较高。EDI无需再生化学品的再生；不需要中和池及中和的酸碱；地面和高空作业能够极大地减少；所有的水处理系统操作都能够在控制室内完成。无需前往现场；减小了EHS风险；连续工作，不是间歇操作，长时间稳定的出水水质；没有废弃树脂污染排放的风险。
EDI无需化学品再生，意味着不需要相关化学品的运输，储存和使用，也避免了相关的ESH风险，并且大大降低了系统的运行费用。
EDI的运行的费用几乎全部为电耗，成本大幅往往低于混床。以E-Cell MK-3为例，平均产水1吨，其运行所需的电耗仅为0.132~0.396KWhr；而且其运行过程中，几乎不需要人工操作，降低了人工费用。全年一条10m3/h反渗透+EDI（10MΩ）纯水处理系统运行成本在334400元左右，而一条10m3/h的反渗透+混床（10MΩ）纯水处理系统运行成本在350400元左右。
2.2.3其他
EDI占用厂房面积也少于混床，施工周期短，便于安装与保养，运行和维护也简便，再则减少了对环境的污染，泰国新建糖厂及电厂项目选择EDI工艺已经是一种趋势，也是化学水处理发展的一种趋势。
结束语
随着人们对生态环境的重视，绿色环保已成为当前水处理的主要方向，作为关系到国民经济的发展以及用水大厂更是应该注重环保绿色问题，随着化学水处理工艺的发展，产生更好的经济效益的同时，尽可能的使用绿色能源和低污染试剂，在实现水资源循环利用，尽可能避免对环境造成污染，造福人类。
参考文献
[1]刘勋超.火力发电厂化学水处理的重要性探讨[J].赤峰学院学报(自然科学版),2017,33(24):35-37.
[2]施燮均.火力发电厂水质净化 [M].北京.水利电力出版社
[3]王栋坤.工业水处理 [M].海洋出版社
[4]王少宇.关于电厂化学水处理技术应用的相关探讨[J].中国战略新兴产
[5]闫雪飞,蔡牧.电厂化学水处理的方法探究[J].南方农机,2017,48(18):99.
作者简介：黄星（1983-），男，广西南宁市人，壮族，本科，工程师，主要从事建设安装工作。
论文作者:黄星
论文发表刊物:《新材料.新装饰》2019年1月上
论文发表时间:2019/7/19
标签：树脂论文; 水处理论文; 水质论文; 反渗透论文; 系统论文; 水中论文; 操作论文; 《新材料.新装饰》2019年1月上论文;