1 引言
随着我国电力工业的发展，高参数大容量机组不断增多，对环保的要求也越来越高。为了减少酸碱用量，延长离子交换设备的运行周期，进一步提高水处理工艺的运行水平和自动化程度，现在300MW以上的机组的水处理系统都采用了反渗透设备作为预脱盐装置。另一方面，一些老机组在技改中也采用了反渗透技术。
新的预脱盐技术的推广和使用，对于传统的一级除盐加混床水处理系统产生了很大影响，而传统的规范和标准已经不适用于新形势下RO应用后的实际情况，现根据我厂使用反渗透前后水质的变化情况来进行分析和探讨。
2 一级除盐水处理系统应用反渗透后出水水质的变化分析
我厂的水处理工艺流程：深井水→生水池→生水泵→细砂过滤器→﹝RO装置﹞→淡水箱→淡水泵→阳床→脱碳塔→中间水箱→中间水泵→阴床→混床→除盐水箱
注：细砂过滤器可以直接通过旁路到淡水箱。
一 各设备及水质分析资料如下：
(1)水处理设备规范
直径 树脂型号 树脂层高
阳床 2.5m 001Х7 2.0m
阴床 2.8m D113 2.0m
反渗透复合膜 BW30-400
(2)反渗透膜BW30-400对溶质的去除率
溶质 分子量 脱盐率％
Na HCO
84 99
NaCL 58 99
SiO (50mg)
60 98
Na NO
85 97
Mg SO
120 〉99
MgCL
95 〉99
Ca CL
111 〉99
Cu SO
160 〉99
Ni SO
155 〉99
(3)1#井水质全分析数据：
名称 数值 单位
Ca
160.8 mg/l
Mg
57.7 mg/l
Na
74.4 mg/l
K
18.7 mg/l
CL
120.2 mg/l
SO
354.22 mg/l
SiO
6.38 mg/l
HCO
5.74 mmol/l
SiO
49 mg/l
注： 硬度 12.85(属于极硬水)
(4)1#井原水经RO后产水水质：
PH 4.68
YD 20.0 mol/l
DD 15.18 s/cm
Na
1.59 mg/l
K
0.40 mg/l
CL
0.82 mg/l
SO
2.63 mg/l
SiO
47.8 g/l
(5)应用RO装置前后出水水质情况及对比
使用RO前阳床出水水质：Na 70-200 g/l
进水碱度5.7 mmol/l 出水酸度 10.8 mmol/l
阴床出水水质 SiO 40-120 g/l DD7-15 s/cm
阳床周期 在Na 含量100 g/l以内约为2小时左右，Na 含量200 g/l以内约为5小时 酸耗 54.4g/mol
阴床周期 约为5小时 碱耗 72g/mol
流量以120吨/小时计，再生用酸量1800公斤。
使用RO后阳床出水水质：进水PH4.68 Na 0.5-3.0 g/l
阴床出水水质 SiO 1.0-10 g/l DD0.08-0.15 s/cm
阳床周期 运行500小时，出水Na 仍在30以下。但压降较大，流速较初始流速减少30吨/小时左右。
阴床周期运行500小时，出水SiO 仍在20以下。但压降较大，流速较初始流速减少30吨/小时左右。
(6)应用2#井时水质情况
2#井水质全分析数据：
名称 数值 单位
PH 7.37
Ca
72.5 mg/l
Mg
22.48 mg/l
Na
87 mg/l
K
21.28 mg/l
CL
19.0 mg/l
SO
52.35 mg/l
HCO
7.0 mmol/l
NO
1.13 mg/l
SiO
30.07 mg/l
SiO
30.5 mg/l
阳床出水水质： Na 15-40 g/
进水碱度7.0 mmol/l 出水酸度1.6 mmol/l
阴床出水水质 SiO 15-30 g/
阳床周期 10小时左右 酸耗 52.3 g/mol
阴床周期 10小时左右 碱耗71 g/mol
流量以120吨/小时计，再生用酸量1800公斤。
二 探讨：(一)影响阳床出水Na+含量的因素
1底部树脂的再生度。因为再生剂含有微量杂质，并出于经济性考虑，再生度不可能为100％。
2进水中的强酸根含量。硫酸根.氯根含量高，经阳床后会形成相应的强酸，由于反离子作用，而使树脂与离子交换的可逆反应进行不完全。
3树脂层的高度。树脂层越高，越能防止离子动力漏过，稳定出水水质。
(二)水中强酸根含量较高时，阳床出水钠离子控制在100微克?升以内，不能形成稳定的制水周期。
(三) 由RH-Na交换平衡，可对上述几种水质经过阳床后出水含Na量进行估算。
公式 =
X ——水溶液中Na 浓度分率
——树脂中RNa的浓度分率
——强酸性阳树脂的选择性系数，再生时取0.8，运行时取1.5。
由于逆流再生H交换器出水端先接触新鲜的再生液，且对于H交换器出水端阳树脂来说，通过的再生液剂量是很大的。一般工业盐酸中Na 含量很低，因此，阳树脂再生能达到很高的再生度。例如，30％的盐酸中，NaCL含量一般不超过0.02％，根据以上公式可计算：
X = ％ =0.0416％
=
=0.034％
所以树脂的*大再生度为99.966％
如考虑到再生中操作原因及流速.浓度.经济性等影响因素，取 为0.10％，代入上式
=
=
X =0.07％
交换产生的H+，其中一部分与HCO 中和，其余游离于水中，所以水中离子总浓度［(H+）+( Na ）］=［(1/2 SO )+( CL )］
对于1#井水质(1/2 SO )+( CL )=10.76mmol/l
阳床出水中的Na =10.76Х0.0007Х23Х1000=173 g/l
对于2#井水质(1/2 SO )+( CL )=3.52mmol/l
阳床出水中的Na =1.64Х0.0007Х23Х1000=26.5 g/l
估算结果与运行实际基本吻合。
对于反渗透产水作为阳床进水时，阳床出水中的
Na =0.073Х0.0007Х23Х1000=1.2 g/l
估算结果与运行实际基本也很吻合。（水中的硝酸根含量极少，且水中的碳酸根基本以碳酸形式存于水中，故以硫酸根和氯根总量代替阴离子总量。）
三 结论：
因为反渗透这一*水处理工艺的使用，使得一级除盐+混床系统的进水水质得到极大的改善，从而是使得阳床出水Na+含量极低。根据反渗透的水质适用条件和以上的数据分析，我们认为可以大胆的提出RO应用后阳床出水Na+一般控制标准为：
0.5-3 g/l（以地表水或以深井水作为补给水源）
影响阴床出水水质的因素主要有进水中金属阳离子含量、进水中碳酸含量、温度流速等。但原水经过反渗透预除盐并经阳床处理后的水质已非常好，阴床出水SiO 的指标也已大幅下降，根据实际经验我们提出阴床出水的控制标准为：SiO 为1.0-10.0 g/l DD为0.07-0.20 s/cm
（原标准 SiO ≦100 g/l，DD≦10 s/cm）
第二 既然反渗透后一级除盐出水水质已经达到相当高的标准，我们还可以在水处理设计时根据实际选择反渗透+一级除盐或反渗透+二级混床系统或反渗透+阴床+混床系统。
注：在阳树脂再生良好的情况下，RO应用后阳床出水Na+含量极低，据有关资料报道有的凝结水高混的出水Na 含量低于0.1 g/l。但如果由于阳床反洗不彻底等原因，也会造成出水Na+含量大于3 g/l的情况，这时仍可运行。
3：关于RO应用后阴阳床酸碱耗的计算问题
尽管RO应用后阴阳床再生酸碱用量大大减少，很多厂忽视了这一部分成本，但随着管理水平的提高和成本控制的逐渐细化，反渗透后处理的酸碱耗也必将作为一个重要的控制指标。现在计算RO应用后阴阳床酸碱耗存在以下难题：
1：应用RO后根据传统的计算公式计算有一定困难。(以阳床为例)
原公式 酸耗=
原标准 酸耗≤50-55g/mol
(1) RO产水中离子含量极低，用滴定法测量酸碱度不准确，误差大。
(2) 如用甲基橙作指示剂，阳床产水很可能呈碱性。
如1#井水质RO应用前阳床进出口水的酸碱度：
以甲基橙作指示剂 酸度10.8mmol/l
碱度5.7mmol/l
1#井水质RO应用后阳床进出口水的酸碱度：PH4.68
以甲基橙作指示剂 酸度无
碱度约0.02 mmol/l
以酚酞作指示剂 酸度约0.02 mmol/l
碱度无
由此，我们可以看出，原公式表述不准确，可以把酸耗公式改写成另一形式：
酸耗=
其中，阳离子含量可以根据RO出水全分析数据得出。
阳离子含量=阳床进水阳离子总量-阳床出水Na+含量≈阳床进水阳离子总量
2：需要澄清的认识
RO应用后，阴阳床的周期制水量大大增加，酸碱用量极大的减少，但是作为运行管理标准的酸碱耗也是增加的。因为RO脱盐率为98％以上，如果假定原来阴阳床的周期制水量为1000吨，因为床子的交换容量不变，那么应用RO 后周期制水量为50000吨以上(假设再生剂用量一定)。但是会带来以下后果：
1．运行周期过长，达到数百小时以上，运行床的进出口压降增加，出水流量逐渐降低，还会使一些强度较低的树脂破碎。
2．树脂容易结块，运行中易引起偏流，反洗时增加难度且不易再生。
3．压降增加，对中排及进酸碱装置产生力矩，易于对内部装置产生损害。
说明：阳树脂工作交换容量与进水硬度分率成反比，进水硬度分率越小，阳树脂工作交换容量越高。阴树脂工作交换容量与进水中阴离子总浓度成反比，阴离子总浓度越低，阴树脂工作交换容量越高。故以RO产水为进水的一级除盐设备的运行周期还要进一步延长，制水量还可能更高。(在不考虑上述三个因素的条件下。)
结论：
1 RO后阴阳床需要进行强制反洗.再生，实际周期制水量控制在使用RO前制水量的35-40倍为宜(以RO装置脱盐率98%计)。
2使用RO装置后，对阴阳床的再生要求可以适当降低。(在*底端树脂再生度98.2％左右即可达到出水3 g/l以下)
3考虑到RO每次再生前须进行大反洗，再生剂用量约为原来的1.2-1.5倍，则一级除盐系统应用RO后酸碱耗控制标准为：酸耗≤120g/mol
(酸耗=原标准Х再生剂用量倍数Х理论制水量 /实际制水量)
碱耗≤160g/mol(同上)
(以
RO装置脱盐率98%计，酸碱耗的确定主要取决于RO装置的脱盐率，如脱盐率更高，则酸碱耗更高，应以各厂的实际情况确定。实际计算结果可根据以上提出的公式来求出。)