電滲析水處理工藝的技術改進施工研究

何云飛

【摘要】隨著現代工業的發展，工業中的電滲析水處理工藝在近些年得到技術方面的改善，技術人員從技術核心內容加以改進，有效提升了電滲析水處理工藝在復雜環境中的處理效果，尤其是硬度、堿度、含鹽率較高的工業用水處理過程中，電滲析水處理工藝的應用范圍有所擴大，能夠進一步提升工業生產中水資源的利用效率，將中溫中壓鍋爐的補給水合格率持續提升，所以鍋爐在運行過程中的汽水損失率逐漸下降，每年節約的軟化水量可達到2.2×100000噸，每年工業企業用于這一方面的成本可以節約460萬元左右，對企業的發展及成本節約呈現出非常有利的優勢。

技術人員在研究電滲析水處理工藝技術改進的過程中，不僅要關注理論方面的內容，更要從實踐應用中探尋電滲析水處理工藝改進技術的優勢，從具體的數值中發現電滲析水處理工藝的顯著改進優勢，加以核心技術層次的研究，可以持續放大技術改進所帶來的優化作用，使之為工業生產貢獻更大的力量。本文從工業生產中原電滲析水處理工藝中存在的問題進行分析，研究了電滲析水處理工藝技術改進的具體方面，旨在推動現代工業電滲析水處理工藝的快速發展，文章內容僅供大家參考。

【關鍵詞】電滲析水;處理工藝;工業生產;技術改進;技術體系

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.11.020

引言：

我國現代工業的生產注重技術方面的研究，電滲析水處理工藝作為工業生產中一項重要的技術，在實用中體現出巨大的優勢。某發電廠屬于中溫中壓的火力發電廠，總系統裝機的容量可以達到60MW，位于我國的北方地區的某礦場中，運行的環境相對惡劣，每年的冬天周圍的水源會出現冰凍的情況，則發電廠的水質就會受到嚴重的影響，硬度最高可以達到12mmol/L，堿度則可以達到24mmol/L，含鹽率也非常高，在工業生產中這種情況被稱之為“三高水”，是不宜于應用工業生產的。

在每年初夏，部分積雪融化且降雨量增多，該發電廠的水源水質才相對轉好，水質中的含鹽率逐漸下降，但水質的顯著變化依然使發電廠的水處理工作面臨著巨大的難題，影響著發電廠的穩定運行，也限制著電滲析水的效果，所以技術人員需要在電滲析水處理工藝中實現技術的突破，才能對原電滲析水處理系統做出合理的優化，解決以往系統中存在的各類問題。

1、原電滲析水處理系統中存在的工藝問題

原電滲析水處理工藝在技術改進之前，處理系統的生產工藝流程包括引入水源、加入石灰、澄清池到過濾器，經過電滲析器以后再流入一級鈉離子交換器，之后進入二級鈉離子交換器。冬季的電滲析水處理工藝會受到石灰與澄清系統的影響，這部分處理過程又會受到生水溫度及流速的影響，所以冬季的電滲析水處理工藝出水水質難以達到標準的要愛去，而且技術人員反復清晰過濾器可能會導致電滲析器的解體，嚴重情況下會威脅到發電廠的運行安全。

工業企業在生產的過程中要停止使用石灰與澄清系統，如果技術直接使用三高水，就會將電滲析裝置的電極極水區存在結垢的問題，或者引發其他的問題導致整體系統的運行效率大幅下降，還可能會引發系統不程度的堵塞，因此，技術人員必須要對電滲析前置環節做好相關技術的研究。

從該發電廠近七個月的水質壞水期記錄的數值研究來看，這一階段的水質酸堿值處于8.7-9.4之間，水質的PSI結垢指數可以達到7.88，最小是6.0，所以技術人員可以初步判斷該發電廠的水質結垢屬于不穩定型。電滲析器的脫鹽原理是根據水室變化的特點得出的，會不可避免的發生電滲析器的內部結垢情況，技術人員要優化原電滲析水處理工藝，就需要解決結垢的嚴重問題，可以選擇在生水中加入適當的鹽酸，用于調整生水的酸堿值，將其控制在8.0的標準之下，能夠完成水中碳酸根離子和氫氧根離子的轉化，有效的防止水中電極區域濃水室部分的結垢問題。

從該發電廠的生水月度水質變化分析報告中可以看到，生水的懸浮物與COD質量濃度變化處于40-120與8-15的狀態之間。北方夏季氣溫回升，發電場周圍的水源解凍，處于魚類繁殖的旺盛期，不免有水生物進入到工業生產的生水處理系統中。在電滲析裝置的設計使用規章中也明確的記錄著，電滲析器的入口水濃度質量要控制在3mg/L之內，才能維持電滲析器的穩定運行。

電滲析器的前置預處理設備中要采用無煙煤的過濾器，搭配石英砂雙層過濾，可以去除生水中大量的微生物及懸浮物，之后生水經過高效氣囊組成的纖維過濾器，進一步精細化處理，可以有效的防止水中懸浮雜質引發的堵塞問題。如夏季生水中含有的大量菌類與藻類微生物，技術人員要對生水采取必要的滅菌、滅藻處理措施，可以有效防止電滲析裝置的內部微生物繁殖問題，減少水室堵塞的情況。技術人員通過對電滲析水處理工藝的系統進行反復的論證，可以將制水工藝調整為冬季加入鹽酸，夏季加入氯氣，生水經過雙層床機械過濾，又通過高效氣囊纖維過濾與精美過濾的一體化處理，進入電滲析器之中，通過一級鈉離子和二級鈉離子交換器的處理，向水中加入氨氣，成為工業生產中使用的補給水。

2、電滲析水處理工藝的技術改進措施

2.1設計依據

該發電廠中的鍋爐總蒸發量為330t/小時，而水處理系統中設計的補水率可以達到5%以上，其他情況下的水損失率為7%，電滲析器的進水含鹽量為2400。但原鍋爐允許的補給水含鹽量是在1800以下，很明顯實際的進水并不符合鍋爐的要求，甚至也無法達到鍋爐規定的2%的排污率。技術人員對電滲析器的指標進行計算，其中淡化水的出水量要達到330×（7%+5%）≈40，而水中的鹽平衡計算脫鹽率要達到1-1800×2%÷（7%+5%）÷2400≈88%。這兩個數值是原電滲析水處理工藝及系統優化的設計依據，經過技術人員設計后的電滲析水處理系統要能夠滿足這兩方面的條件，否則就依然沒有達到理想的效果。

2.2選擇電滲析器的部件

技術人員在優化電滲析器時，要考慮其中的各部分構件，包括了隔板、陰陽離子交換膜及電極板，其中隔板的組裝方式比較簡單而且整體工藝的配合性能較好，技術人員可以采用實用優勢比較明顯的0.8×400×1600mm無回路式的隔板。選擇陰陽離子交換膜時可以選擇異相膜。同時技術人員要成分考慮電滲析器對電極的耐腐蝕性，于是在優化電滲析水處理工藝的過程中選擇了鈦鍍電極，整體的電流可以達到KGBA125/380.200的標準，實現三相全滿可控的硅整流電流。

由于該發電廠面臨著三高水的惡劣條件，所以相關電滲析器的實驗研究數據增長率非常高，平均每1330m的有效流程中，脫鹽率可以達到45%，最低值為15%。技術人員選擇了節水型的設計方案，采用三級兩段體外串聯的方式，在中間管道進行升壓，濃水深處可以利用電滲析處理器完成生水的過濾工作。根據試驗的結果，技術人員可以發現三級四段電滲析器的對模出水量數值較高，可以達到每10對膜的出水量大于1.2噸，所以優化后的電滲析器總膜對數所需量為10×40/1.2=330。

2.3改進電滲析主體的系統技術

技術人員要進一步提升發電廠生水的利用效率，對電滲析的主體系統技術做出優化改進，技術根據電極極水去的內部結構特點采取了相關改進措施，在保證水流量充足的情況下，取消了常規設計中的極水專供管道及流量計算情況，實現附件的連接及區極水裝置的簡化與優化，連接了相關實用性更優的附件，包括流量計算的裝置，使技術系統的運行更加方便。在十幾年的實踐優化過程中，原有的電滲析水處理工藝已經不再適用于當下時代工業的生產，經過改進后的電滲析水處理系統對原水的利用效率更高，在原有基礎上可以提升8%的利用率。

技術人員根據電滲析系統的脫鹽原理，解決了三高水在電滲析體內的結垢問題，尤其是濃水回收的電滲析組結垢問題更加嚴重，技術人員在系統中設計了輔助清晰的部分，可以通過化學清洗的方式，及時的消除內部結構。既可以有效的防止內部結垢物質產生，又可以防止離子交換膜發生鐵中毒的情況，在控制流量及水壓力等方面都可以起到良好的優化作用。在電滲析器的入口水壓大于0.28MPa時，電滲析離子交換膜可能會出現鐵中毒，此時的水脫鹽率會大大下降，運行中的鹽酸反清洗裝置 會自動對電滲析本體內部進行化學清洗，消除系統在制水過程中遇到的障礙。

2.4電滲析水處理工藝改進的效果

技術人員采用了段單體檢修及無極水旁路等方式來改進電滲析水處理工藝及相關裝置，使發電廠對生水的利用效率達到70%，實際的脫鹽率達到了87%，全面整合了鍋爐補給水的水處理工藝。技術人員從以往十幾年的生水處理數據統計中，發現鍋爐的排污率從8%下降為3.4%，而且鍋爐給水管道的運行時間也從7年提升到20年，相關設備的腐蝕情況逐漸下降，汽水的損失率越來越小，如今已經可以到達正常值。發電廠每年的軟化水能夠節省2.2×100000噸，幫助企業節省每年投入的成本200余萬元，使發電廠的市場前景更好。

2.5電滲析水處理工藝的注意事項

夏季期間的電滲析水前置裝置的反清洗不徹底，可能會導致預處理系統存在大量的菌類與藻類，那么水質就會非常復雜，技術人員在聯合滅菌的過程中，應當對電滲析入口處殘留的氯氣含量加強控制，其濃度不可超過1.0的標準，否則容易破壞電滲析器的氧化狀態，導致脫鹽率的降低，或者造成電極腐蝕。處理三高水時，隨著水溫的上升，水的脫鹽率也會上升，但是可能導致濃水室存在嚴重的結垢情況，而且整體系統的耗電量非常大，技術人員在這一部分設計溫度控制的環節，將溫度控制在20℃之下，使倒極的操作時間在2小時之內。如果是淡水或者濃水的地下水箱電滲析系統，技術人員要注重各個流程的電滲析操作程序，避免在處理水的過程中因本體負壓導致結構變形。見圖5

結語：

在我國現代工業的生產中，對工業用水的需求越來越大，但從自然界中直接獲取的水資源需要經過系統的處理以后才能應用于工業生產，而直接獲取的水資源水質相對復雜，所以電滲析水處理工藝的應用是非常必要的。但在不同的地理環境中，水資源的處理要求也不相同，有些地區中水資源處理難以獲得滿足，技術人員就需要對現有的電滲析水處理工藝加以革新，使之可以適應現代工業的發展需求，具備更強大的水處理作用，為工業生產提供更高的水質。

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