CN111762951A - 一种锅炉补给水深度脱盐处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锅炉补给水深度脱盐处理系统,包括原水箱、预处理模块、膜分离模块、NEDI模块、出水箱,所述原水箱、预处理模块、膜分离模块、NEDI模块、出水箱依次连接;所述NEDI模块包括一级NEDI模块,二级NEDI模块;所述一级NEDI模块、二级NEDI模块结构相同且并联设置;所述一级NEDI模块包括一对阴阳电极、电极间的混合树脂。还公开了该系统的处理方法。该处理系统由于其不需要离子交换膜,避免了膜污染和膜结垢的问题,具有装置结构简单、操作方便、投资成本较低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及水处理技术领域,具体为一种锅炉补给水深度脱盐处理系统及方法。
背景技术
早期,国内外电厂锅炉补给水系统的深度脱盐主要采用“阴阳床+混床”模式,近年来随着膜处理技术的日趋成熟,“RO+阴阳床+混床”和“RO+混床”等模式逐渐在电厂得到推广应用,膜处理技术的应用极大降低了离子交换树脂的运行负荷,再生周期得到延长。与此同时,一种可替代混床的深度脱盐技术(EDI)、正迅速发展,其与RO反渗透单元组成的全膜法工艺受到广泛关注。传统离子交换技术、电去离子技术(EDI)技术的研究和应用情况分别如下。
①离子交换技术
阴阳床和混床均属于离子交换技术,该技术是通过离子交换剂上的活性基团与溶液中的离子进行离子交换实现的。1935年Adams和Holms合成了酚醛型的离子交换树脂,之后在1945 年,Alelio开发了苯乙烯型强酸树脂和丙烯酸型弱酸树脂,到1949年,混床技术的开发使离子交换法被运用于纯水的制备中。经过半个世纪的发展,离子交换技术在树脂种类性能和制水工艺方面都取得了显著的进步。离子交换法技术的优点表现在稳定性好、交换容量高、出水水质好,装置体积小、操作简便、生产成本低,失效后可以再生,树脂能较长时期反复使用。虽然具有如此多的优点,但这种方法也存在一些问题。首先,离子交换树脂需要用大量的酸碱再生,酸碱再生剂的利用率很低,再生液不能随意排放,易造成污染。其次,离子交换树脂再生操作复杂,特别是混床树脂,还需使阴阳树脂分层后分开处理,分层难以彻底时会导致交叉污染。目前,离子交换技术仍是电厂化水制备的主流脱盐工艺之一。
②电去离子技术(EDI)
EDI技术是一种日益受到重视的新型深度脱盐技术。该技术把电渗析与离子交换法有机地结合起来,可在非化学再生的条件下实现连续深度除盐,同时获得高品质的纯水和浓度较高的浓缩水,在高纯水制备领域已被证明是十分有效的。
大量的工程应用表明,与传统的离子交换技术相比,EDI技术具有产水水质好、水回收利用率高、自控水平高、占地面积省、环保风险低等优点,但同时也存在进水水质要求高、投资成本高、使用寿命短等缺点,这些问题的存在均与离子交换膜的使用有关。
发明内容
为解决上述问题,本发明公开了一种锅炉补给水深度脱盐处理系统及方法,该处理系统由于其不需要离子交换膜,避免了膜污染和膜结垢的问题,具有装置结构简单、操作方便、投资成本较低等优点。
为了达到以上目的,本发明提供如下技术方案:
一种锅炉补给水深度脱盐处理系统,包括原水箱、预处理模块、膜分离模块、NEDI模块、出水箱,所述原水箱、预处理模块、膜分离模块、NEDI模块、出水箱依次连接;所述NEDI模块包括一级NEDI模块,二级NEDI模块;所述一级NEDI模块、二级NEDI模块结构相同且并联设置;所述一级NEDI模块包括一对阴阳电极、电极间的混合树脂。
本发明的进一步的技术方案为,所述NEDI模块包括若干组,且每组NEDI模块并联设置。
本发明的进一步的技术方案为,所述NEDI模块包括3组。
本发明的进一步的技术方案为,所述膜分离模块包括微滤装置、超滤装置、反渗透装置。
还公开了一种锅炉补给水深度脱盐处理方法,包括如下工艺步骤:
第一步,锅炉补给水进入到原水箱,然后进入到预处理模块,进行预处理,主要去除补给水中大颗粒悬浮物及胶体杂质等,预处理装置为沉降池;
第二步,预处理后的锅炉补给水进入到膜分离模块,进行微/超滤及反渗透(一级或二级) 的膜分离处理,
第三步,膜处理后的锅炉补给水进入到NEDI模块,NEDI模块运行分两个阶段:制水阶段和树脂再生阶段,两个阶段交替运行;在制水阶段,电极不通电,制水阶段结束,进入再生阶段;
在离子再生阶段,对失效树脂层施加直流电,水分子在电场作用下快速电离,产生大量 H+和OH-离子,促使离子交换平衡朝着再生反应方向大幅移动;
与此同时,在逆向反冲水流作用下,失效树脂上脱附下来的离子快速从树脂表面迁移至水相,以浓水形式排出,失效树脂得以原位再生;
第四步,锅炉补给水经上述第三步处理后进入出水箱。
本发明具有如下有益效果:
1、本锅炉补给水深度脱盐处理系统无需再生环保工艺水质适应性更强。
2、可以连续运行,实现边产水边再生;
3、设备操作运行及维护简单,全自动运行;
4、类比于传统阴阳床及电除盐EDI脱盐系统,省去酸碱再生或化学清洗系统,占地面积略省,且厂房高度可降低,节约土建成本;
5、本系统流程无需酸碱再生,没有酸碱废水排放。
附图说明
图1为制水阶段工作原理图;
图2为树脂再生阶段工作原理图;
图3为NEDI系统工作原理示意图;
图4为电厂锅炉补给水处理系统的工艺技术路线。
图5为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式,进一步阐明本发明,应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
如图5所示,一种锅炉补给水深度脱盐处理系统,包括原水箱、预处理模块、膜分离模块、NEDI模块、出水箱。
原水箱、预处理模块、膜分离模块、NEDI模块、出水箱依次连接;其中NEDI模块包括一级NEDI模块,二级NEDI模块;一级NEDI模块、二级NEDI模块结构相同且并联设置;一级NEDI模块包括一对阴阳电极、电极间的混合树脂;二级NEDI模块包括一对阴阳电极、电极间的混合树脂。
其中,一级NEDI模块、二级NEDI模块均包括3组,且每组NEDI模块并联设置。
其中,膜分离模块包括微滤装置、超滤装置、反渗透装置。
还公开了上述的一种锅炉补给水深度脱盐处理系统的处理方法,包括如下工艺步骤:
第一步,锅炉补给水进入到原水箱,然后进入到预处理模块,进行预处理,主要去除补给水中大颗粒悬浮物及胶体杂质等,预处理装置为沉降池;
第二步,预处理后的锅炉补给水进入到膜分离模块,进行微/超滤及反渗透(一级或二级) 的膜分离处理,
第三步,膜处理后的锅炉补给水进入到NEDI模块,NEDI模块运行分两个阶段:制水阶段和树脂再生阶段,两个阶段交替运行;在制水阶段,电极不通电,制水阶段结束,进入再生阶段;
在离子再生阶段,对失效树脂层施加直流电,水分子在电场作用下快速电离,产生大量 H+和OH-离子,促使离子交换平衡朝着再生反应方向大幅移动;
与此同时,在逆向反冲水流作用下,失效树脂上脱附下来的离子快速从树脂表面迁移至水相,以浓水形式排出,失效树脂得以原位再生;
第四步,锅炉补给水经上述第三步处理后进入出水箱。
具体的实施方式如下:
下面对混床、EDI及NEDI这三种深度脱盐技术进行了性能比较,见表1。由表可知,与传统混床相比,NEDI技术更环保,自动化程度更高;与EDI技术相比,NEDI在投资成本、维护费用方面更具优势,且无任何废水排放,对于进水水质的要求,NEDI具有更好的适应性。EDI进水一般要求二级RO产水,这极大限制了该技术在电厂的应用和推广,而NEDI可在一级RO产水条件下进行正常工作,投资和运行成本大大降低。综上,本项目所采用的技术路线合理。
表1混床、EDI及NEDI的技术性能比较
如图4所示,第一代、第二代为现有技术中常规的处理流程,第三代为本案的处理流程。电厂锅炉补给水处理系统的工艺技术路线如下:
结合锅炉补给水深度脱盐工艺的现状,本发明采取的锅炉补给水深度脱盐处理系统技术路线为:原水+预处理+膜分离+一级反渗透(RO)+一级深度电去离子(NEDI)+二级深度电去离子(NEDI)。
锅炉补给水深度脱盐处理系统在大型电厂化水制备中的应用,工艺系统的稳定性、安全性、投资和运行成本分析等方面均具有较好的优势。
如图1、图2所示,本案的工作原理为:相当于一种利用电化学除盐技术,通过电流对失效树脂进行再生。新型除盐模块主要由一对特殊的阴阳电极和电极间的混合树脂组成。运行分两个阶段:制水阶段和树脂阶段,两个阶段交替运行。在制水阶段,电极不通电,本新型脱盐技术(NEDI)如同普通的混床一样,依靠离子交换树脂的强交换吸附能力来去除水中的阴离子和阳离子。当树脂饱和失效,产水水质下降至设定数值时,制水阶段结束,进入电再生阶段。
在离子再生阶段,对失效树脂层施加直流电,水分子在电场作用下快速电离,产生大量 H+和OH-离子,促使离子交换平衡朝着再生反应方向大幅移动。
与此同时,在逆向反冲水流作用下,失效树脂上脱附下来的离子快速从树脂表面迁移至水相,以浓水形式排出,失效树脂得以原位再生。
如图3所示,NEDI系统工作原理:NEDI系统通常分成若干组,各组并联运行,而每组又由数个NEDII模块并联而成,NEDI系统运行时,各组中的模块可依次轮流再生,非再生模块仍可产水,而再生模块停止产水,并排放浓水,浓水可全部回用至反渗透(RO)进水箱,因此,整个NEDI系统能实现连续、稳定产水。
②技术路线
对于化水脱盐工艺,离子交换技术仍占主导,但随着膜技术的日趋成熟,其应用也得到了大量推广,可以预见,全膜法技术将是未来的发展趋势,EDI和NEDI技术将有广阔的市场应用前景。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段,还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种锅炉补给水深度脱盐处理系统,其特征在于:包括原水箱、预处理模块、膜分离模块、NEDI模块、出水箱,所述原水箱、预处理模块、膜分离模块、NEDI模块、出水箱依次连接;所述NEDI模块包括一级NEDI模块,二级NEDI模块;所述一级NEDI模块、二级NEDI模块结构相同且并联设置;所述一级NEDI模块包括一对阴阳电极、电极间的混合树脂。
2.根据权利要求1所述的一种锅炉补给水深度脱盐处理系统,其特征在于:所述NEDI模块包括若干组,且每组NEDI模块并联设置。
3.根据权利要求1所述的一种锅炉补给水深度脱盐处理系统,其特征在于:所述NEDI模块包括3组。
4.根据权利要求1所述的一种锅炉补给水深度脱盐处理系统,其特征在于:所述膜分离模块包括微滤装置、超滤装置、反渗透装置。
5.根据权利要求1-4所述的一种锅炉补给水深度脱盐处理系统的处理方法,其特征在于:
包括如下工艺步骤:
第一步,锅炉补给水进入到原水箱,然后进入到预处理模块,进行预处理,主要去除补给水中大颗粒悬浮物及胶体杂质等,预处理装置为沉降池;
第二步,预处理后的锅炉补给水进入到膜分离模块,进行微/超滤及反渗透(一级或二级)的膜分离处理,
第三步,膜处理后的锅炉补给水进入到NEDI模块,NEDI模块运行分两个阶段:制水阶段和树脂再生阶段,两个阶段交替运行;在制水阶段,电极不通电,制水阶段结束,进入再生阶段;
ROH + Cl- ⇋ RCl + OH-
RH + Na+ ⇋ RNa + H+
在离子再生阶段,对失效树脂层施加直流电,水分子在电场作用下快速电离,产生大量H+和OH-离子,促使离子交换平衡朝着再生反应方向大幅移动;
H2O ⇋ H+ + OH-
RCl + OH- ⇋ ROH + Cl-
RNa + H+ ⇋ RH + Na+
与此同时,在逆向反冲水流作用下,失效树脂上脱附下来的离子快速从树脂表面迁移至水相,以浓水形式排出,失效树脂得以原位再生;
第四步,锅炉补给水经上述第三步处理后进入出水箱。
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