离子交换法的技术经济论文范文

1工艺选择

根据水质全分析可以看出，原水含盐量较低、固体悬浮物较少，但胶体硅含量较多，硬度较大。另一方面，本项目水量相比同类项目较大。综合水质和水量，选用膜法和离子交换法做为主选工艺。

1．1膜法膜法工艺流程如图1所示。正常情况下，原水进入多介质过滤器，去除较大颗粒悬浮物后进入超滤装置，进一步去除微米级的悬浮物及胶体，保护后续的反渗透膜。经超滤处理后出水浊度小于0．2NTU，满足反渗透除盐的进水要求。超滤出水经保安过滤器后进入反渗透系统，可去除水中不低于98％的溶解盐。为满足锅炉补给水的水质要求，反渗透出水还需进一步除盐。反渗透后的二级除盐目前有混合离子交换器和EDI2种工艺最为有效。针对该项目水质较好、水量大的特点，选择混合离子交换器作为二级除盐工艺。同时，为了避免水中CO2含量高影响最终出水水质，在进入混床之前加除碳器去除水中大部分CO2。经过混合离子交换器处理得到精除盐水，外供至锅炉。此工艺技术成熟，产水水质优良。设置板式换热器的目的是在冬季水温较低时，通过蒸汽或电厂的冷凝水与原水换热，提升原水的水温，避免因水温低而影响反渗透系统的脱盐率和产水量。

1．2离子交换法离子交换法工艺流程如图2所示。原水经多介质过滤器去除较大颗粒悬浮物杂质后，进入活性炭过滤器去除未被多介质过滤器拦截的胶体，提高后续离子交换的效率。经过预处理后出水进入阳离子交换器，水中的大部分阳离子与树脂官能团进行交换被去除。为避免水中重碳酸根离子对阴离子交换器的冲击，阳离子交换器出水需经过除碳器将重碳酸盐转化为CO2从水中去除。除碳器出水进入阴离子交换器去除水中绝大部分阴离子。至此，水中绝大部分盐已去除。再经过混合离子交换器精除盐，即得到合格的锅炉补给水。

1．3离子交换法和膜法主要工艺参数离子交换法和膜法主要工艺参数如表2所示。2种处理工艺的出水水质相差不大，都能很好地满足要求。但从以上参数对比可以看出：（1）对于这样的大水量系统，离子交换法设备数量多，装置所需占地面积远大于膜法工艺，而且离子交换设备多为立式容器，所需厂房高度也大于膜处理厂房。（2）离子交换器运行周期低于反渗透膜，相同时间段内的操作量自然大于膜法，单台（套）设备周期制水量低于膜法。（3）离子交换法所需药剂主要为酸、碱，消耗量非常大，给运输、储存带来严峻考验；膜法工艺后置混床再生仅需要消耗少量的酸、碱，另外反渗透运行需要消耗阻垢剂、还原剂、杀菌剂等药剂，但消耗量不大。

2工艺对比

2.1工艺可靠性对比相对于技术而言，可靠性越高，工艺无故障运行的时间越长。由于锅炉补给水是电厂发电必不可缺的一环，因此，其处理工艺的可靠性不言而喻。离子交换法和膜法工艺可靠性对比如表3所示。从表3可知，从耐冲击性、运行稳定性、操作难度和维护需求4个方面进行比较，膜法具有运行稳定、操作维护简单的优势，同时，在处理大水量系统中优势会更明显，其耐冲击性较离子交换法强，因此在工艺可靠性方面，膜法显著优于离子交换法。

2．2建设投资估算对比投资是影响工程建设的一个重要参数。根据工艺路线和处理水量，同时根据经验估算，离子交换法和膜法的投资构成及投资额如表4所示。从表4可知，在建筑工程投资和其它费用上，离子交换法高于膜法，但在设备安装工程投资方面，膜法高于离子交换法。对比总投资，离子交换法稍低，这主要是因为膜法工程费用主要为膜片的购置，由于目前膜片材料的价格较高，导致膜的投资略高。

2．3运行费用对比根据离子交换法和膜法工艺特点，其运行费用主要为人工费、电费、药剂费，在设计水量为2000m3／h的条件下，2种工艺主要运行费用明细和吨水成本如表5所示。由表5可知，人工费方面离子交换法高于膜法；电费方面由于膜法运行需要高压力，电力消耗较大，其电费高于离子交换法；虽然膜法所需药剂种类多于离子交换法，但离子交换法吨水酸碱耗量大，每月盐酸用量达830t、氢氧化钠用量达436t。膜法的药剂耗量较小，吨水人工费、药剂费均远低于离子交换法，其吨水直接运行成本为0．976元，低于离子交换法的1．271元，具有明显优势。按总的直接运行成本计算，膜法相比离子交换法一年可节约近480万的运行费用。

3结论

对于该大水量项目，在用水水质要求基本相同的情况下，离子交换法占地面积大、操作复杂、运行费用高的缺点较为明显，无论从技术方面还是经济方面比较都是膜法更为优异。在近年来的工程应用中，随着膜技术的成熟和膜材料成本的降低，膜法在可靠性、操作性和运行费用方面的优势愈发凸显。综上所述，推荐该项目采用膜法处理工艺。

作者：朱民陈百恒梁康强林秀军单位：北京市环境保护科学研究院博天环境集团股份有限公司