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产品名称：电厂化学水设备产品简介：电厂化学水设备又叫化学水处理设备，主要是使用在发电厂方面的一种设备，对电厂用水进行处理，使经过处理的原水能够达到电厂设备使用的标准的一种设备。详细说明：主要为除掉天然水中所包含的各种杂质，需要对原水进行多重...
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尹林林, 陶逢春
Yin Linlin, Tao Fengchun
反渗透_+一级除盐系统中除碳器设置问题探讨
Discussion on the problem of setting decarbonator in the RO & primary demineralization system
尹林林,E-mail:
收稿日期：（修改稿）
尹林林, 陶逢春. 反渗透_+一级除盐系统中除碳器设置问题探讨[J]
工业水处理, ): 88-89.
Yin Linlin, Tao Fengchun. Discussion on the problem of setting decarbonator in the RO & primary demineralization system[J]
INDUSTRIAL WATER TREATMENT, ): 88-89.
反渗透_+一级除盐系统中除碳器设置问题探讨
尹林林, 陶逢春&&&&
国核电力规划设计研究院, 北京 100095
作者简介：尹林林(1980- )，工程师。电话：010-，E-mail：;
摘要：在反渗透+一级除盐系统中,反渗透出水中HCO3-及CO2含量分别决定除碳器的具体设置位置及是否设置除碳器,其结果影响到系统运行的经济性。对不同设置方式的系统进行分析,分别得出经济平衡点的HCO3-临界值和CO2临界值,确定反渗透+一级除盐系统中除碳器的具体设置位置及设置与否,为电厂水处理设计提供借鉴。
反渗透&&&&除碳器&&&&除盐&&&&
Discussion on the problem of setting decarbonator in the RO & primary demineralization system
Yin Linlin, Tao Fengchun&&&&
State Nuclear Electric Power Planning Design & Research Institute, Beijing 100095, China
Abstract: The contents of HCO3- and CO2 in RO effluent of the RO & primary demineralization system determines the specific position of decarbonator established and setting or not setting decarbonators，respectively. Its result has influence on the running economic efficiency of the system. Analysis on the system according to different setting modes is accomplished. And，critical values of HCO3-and CO2 of economic balance are obtained，respectively. Based on the analysis，the specific position of decarbonator established and setting or not setting in RO & primary demineralization systems are determined，providing reference for water treatment design in power plants.
Key words:
reverse osmosis&&&&decarbonator&&&&desalination&&&&
在除盐过程中，水中CO2
的去除方法主要有2
种，一种是物理法即采用除碳器（以大气式除碳器为
例）；一种是化学法及采用离子交换法。实际工程中
具体采用何种方法取决于系统运行经济性，而系统
运行经济性又取决于原水中的总无机碳（CO2+HCO3-+
CO32-）。在无反渗透预脱盐的一级除盐系统中，经阳
离子交换树脂处理后，水中阳离子全部转换为H+，
HCO3-全部转换为CO2，因此除碳器必须设在阳床之
后。在有反渗透预脱盐的一级除盐系统中，因脱盐过
程中浓水侧HCO3-经浓缩后部分转化为CO2，而反
渗透膜对气体没有脱除作用，故反渗透产水中含有
浓水侧等量的CO2，因此该一级除盐系统的进水水
质与没有采用反渗透预脱盐的一级除盐系统进水水
质相比，发生了质的变化，进水为含有CO2
水，这使得将除碳器设置在一级除盐系统的阳床之
前成为可能。笔者对不同除碳器设置方式的一级除
盐系统进行定量分析，找到经济平衡点，从而确定除
碳器的最佳设置位置，为电厂水处理设计提供借鉴。
除碳器的工作原理
CO 在水中的溶解度服从亨利定律，即一定温度下CO2
在水中的溶解度与水面上CO2
正比，当水中CO2
超过它在该分压时的溶解度就会
从水中析出。空气中CO2
很少，其分压约为大气压
力的0.03%，除碳器就是利用亨利定律及大气中
分压小的特点，向水面鼓入空气，降低水面上
分压，从而析出水中CO2，达到除去CO2
理论上，在水温20 ℃时水和空气中的CO2
平衡状态后，水中的CO2
约为0.5 mg/L。而实际除碳
器运行时，水与空气的接触时间有限，无法达到平
衡，所以通过除碳器后，出水中的CO2
要比理论值
（0.5 mg/L）大，一般约5 mg/L。
系统的设置
综上，对于含有反渗透预脱盐的一级除盐系统，
反渗透出水中含有CO2，系统可能的设置方式有：
统A： 反渗透—除碳器—除碳水箱—淡水
泵—阳床—阴床，见图 1。
系统A 流程
系统B： 反渗透—淡水箱—淡水泵—阳床—除
碳器—中间水箱—中间水泵—阴床，见图 2。
系统B 流程
上述系统设备配置的区别在于：（1）系统A 比
系统B 少设置了淡水箱和淡水泵；（2）系统A 中除
碳器设在阳床之前，系统B 中除碳器设在阳床之后。
系统A 和系统B 的选择
除碳器的设置位置不同，造成系统能耗及阴床
碱耗不同，系统的运行费也不同。系统A 中没有设
置淡水箱及淡水泵，减少了设备初投资，且无淡水
泵及淡水箱的运行费用（含能耗及设备折旧费），但
反渗透出水中的HCO3-将全部由阴床除去，阴床的
运行费将随反渗透出水中HCO3-的增加而增加。系
统B 中设有淡水箱及淡水泵，增加了设备初投资，
且增加了运行费用（包括能耗及设备折旧费），但反
渗透出水中HCO3-经阳床后转化为CO2
由除碳器除
去，由阴床除去的CO2
仅为除碳器出口的残留量，
减少了阴床的运行费，且阴床的运行费不随反渗透
出水中HCO3-的变化而变化。因此，选用系统A 或系
统B 是由反渗透出水中HCO3-含量决定的，当系统
A 和系统B 的运行费用相等时，反渗透出水中
HCO3-含量就是选择系统A 或系统B 的临界值。
由于除碳器出水CO2
量相同（约5 mg/L），故系
统A 比系统B 实际多出的运行费，就是系统A 中阴
床多除去的反渗透出水中HCO3-含量。若反渗透出
水中HCO3-质量浓度为x mg/L，则系统A 多出的运行费：
式中：E1———系统 A 多出的运行费，元/h；
Q———系统出力，m3/h；
61———HCO3-摩尔质量，g/mol；
65———阴床采用 NaOH 再生的再生耗量，g/mol；
32%———NaOH 的质量分数；
S———32%NaOH 的市场价格，元/t。
系统B 比系统A 多出的运行费主要为系统B
多设置的设备折旧费与系统B 中水泵较系统A 中
水泵多耗能源费之和。一般来说，工程多投资部分
的费用如果在5~6 a 内通过节省的运行费回收回
来，那么工程投资是合理的；系统B 比系统A 多消耗的能量主要用于克服除碳器进水口的高程及比系
统A 多出的管道及管道附件水力损失，一般约10 m
水柱。那么系统B 多出的运行费为：
时，可求出判断选择系统A 或B 的
HCO3-临界值x：
以出力Q 为70 t/h 的系统为例，W 约为10 万
元，32%NaOH 的市场价约为800 元/t，那么x=21.4
mg/L。针对我国的各种水源，反渗透出水中HCO3-一
般要比21.4 mg/L 少，所以，系统A 在绝大部分情况
下是经济合理的选择。
结论及后续工作
（1）当系统需设置除碳器时，通常情况下可按反
渗透出水中HCO3-质量浓度21.4 mg/L 作为临界点，
低于该值时采用系统A，否则采用系统B。（2）若实
际工程系统出力有较大不同，则可利用式（3），求出
所需的临界点。（3）相关计算建立在单元制系统、大
气式除碳器效果稳定的基础上，计算时仅考虑了最
基本的影响因素，对管道投资、反渗透前的加药等未
计入。为突出重点，假设系统已确定设置除碳器，未
对不设除碳器的系统与系统A、系统B 进行对比。
笔者旨在对除碳器设置位置进行初步定量判
断。在实际应用中，应结合具体工程情况，对设置除
碳器后增加的运行费用等因素进行细致分析，以确
定除碳器设置与否。您好！欢迎访问东莞市绿健水处理设备有限公司网站！
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水处理设备分类
&->&RO反渗透膜处理技术基础知识--超滤/微滤/软化
RO反渗透膜处理技术基础知识--超滤/微滤/软化
超滤UF（微滤 MF）处理
& & & 近年来，随着/微滤系统性价比的提高，其价格逐渐向传统预处理系统靠拢，UF/MF
已经越来越广泛用于地表水、污染地表水、市政废水回用、工业废水回用等方向作为RO的预处理。UF/MF
的主要作用是去除水中的胶体类大小的物质，诸如硅胶体、其他胶体、颗粒、藻类、菌类、大肠杆菌、病毒、热原体、原生动物、油脂、蛋白质及其他高分子有机物
等等；并协同絮凝剂等对 TOC、色素等有降低作用；但是对盐分、汽油、糖、酒精、小分子物质（有机和无机）等无去除作用。
& & & 是一层极薄而致密的薄膜，在原水和产水之间形成一种非常有效的屏障，过滤机理有三种：&
? &● 表面过滤---可去除比孔径大的一切杂质。
?& ● 深层过滤---可去除部分比孔径小的物质。
?& ● 吸附过程---大分子物质粘附在膜表面而被去除。
与传统水处理技术相比， 有其独到的优势，如下所述。
①、稳定的产水品质，不因进水水质而变化。即便在进水浊度达到250NTU时，出水浊度仍然 可以达到0.1 NTU。因此，可处理水源水质变化范围允许较大。如下图所示，不管进水浊度如何剧烈变化，其产品水浊度始终维持在0.1NTU以内，且其产水SDI15能做到绝大多数情况下小于3.0，这对RO系统来说是十分好的进水水质。具体来讲，UF产水呈现如下分布规律：如果进水为井水，那么UF出水SDI15 多数情况下能＜1.0；如果进水为地表水，那么UF出水SDI15 多数情况下能＜2.0；如果进水为市政废水或工业废水，那么UF出水SDI15多数情况下能＜3.0。UF的产水量一直维持稳定，并不随时间衰减。水量不够，提压补偿即可。
②、废水排放更少。UFMF的反洗/快冲/清洗废液、及其运行浓水等均可回到预处理的絮凝澄清 池进一步处理回用，因此其运行过程中水的损耗是非常小的。UF的经济性和环保性能诱人，可用于工艺废水的循环处理，是零排放工厂的重要选择。&
③、大大改善下游系统的工作情况 (RO, IX)。反渗透通量可适当提高10-30%；同时可提高反渗 透膜寿命，因为清洗频率减少，化学药品的消耗也减少了。的污染减少了，其动力学性能受到很好的保护，其更换周期也相应地延长。
④、UF可设计成全自动的系统，因此只需更少的人力来运行、管理、维护、清洗等。&
⑤、UF系统可简易扩容的模块化设计使得其在扩建时变得极为容易。因此，其扩建成本低、周 期短，是一种很方便的技术。&
软化处理-Softening
& & & 通过物理或化学的方法去除水中硬度而获得软化水的过程成为软化处理。
& & &&软化处理的物理方法主要是指纳滤膜软化、热软化。膜软化是利用纳滤膜对水中二价硬度离
子和一价阳离子的脱除率不同而实现软化目的，并且随着纳滤膜本身标称脱盐率的分级不同，其软化效果也有别。膜软化的好处是不论是碳酸盐还是非碳酸盐硬度，
都能一并去除。目前膜软化 主要用于中国北方高硬饮用水处理、海岛苦咸水处理、海水淡化的预处理等等。下面是一个国内膜软化的例子，硬度离子的脱除率高达96-98%。
NF进水（mg/l）
产品水（mg/l）
热软化主要是水中含有重碳酸盐硬度时，利用碳酸氢钙加热会分解成碳酸钙沉淀的现象，从 而降低水中重碳酸盐硬度的方法，实际上烧开水时就是一个典型的热软化过程。
& & & &软化处理的化学方法主要是指石灰软化、Na离子交换树脂软化。石灰软化可参考前面的论述。下面主要讨论一下 Na 型离子交换树脂软化。当含钙镁硬度离子的原水经过 Na 床时，会发生如下 反应：
&&&&& 2RNa+Ca2+ → R2Ca+2Na+
&&&& 2RNa+Mg2+ → R2Mg+2Na+
& & & &当交换柱运行到 Na 型树脂大都转变成Ca型，以致影响出水水质时，为了恢复阳树脂的交换能力，必须进行再生，使它重新转变成Na型。再生药品使用NaCl，其原理如下反应：
&&&&& R2Ca+2Na+ → 2RNa+Ca2+
&&&&& R2Mg+2Na+ → 2RNa+Mg2+
& & & &Na 型树脂软化的应用目前主要用于小型RO系统的预处理、低参数锅炉的给水处理等。但由 于其再生过程会产生大量高含盐量难于排放的废水，Na型树脂软化应用在高参数的锅炉上正变得 越来越不被接受。
脱碱处理-Dealkalization
& & & &将水中碱度去掉的过程称为脱碱处理。脱碱过程主要利用H型离子交换树脂来处理，脱碱的 同时还在进行软化。当 H 型树脂将原水软化后，其出水成酸性，因此紧接着需要借助除碳器将CO2去掉，从而实现脱碱的目的。脱碱工艺可大体分为两类：H型弱酸树脂+除碳器；H-Na离子联合系统+除碳器。
&A、H型弱酸树脂的脱碱时，只能去除碳酸盐硬度，原理如下：
&&& 2RCOOH + Ca(HCO3)2 → (RCOO)2Ca + 2H2CO3
&&& 2RCOOH + Mg(HCO3)2 → (RCOO)2Mg + 2H2CO3
&&& 除碳器吹脱：&&&&&& H2CO3 → 2H2O+2CO2↑
pH 调节（RO前、RO后）
pH值调节处理可分为RO前和RO后两个环节。下面分别加以论述。
& & & RO前的pH调节有3种主要作用。一、原水pH过高时，通过给水加酸以控制碳酸钙、氢氧化镁结垢；二、原水pH过低时，通过加碱以提高系统脱盐率或者控制SiO2结垢；三、特种分离体系，通过加酸/碱调节pH以使特定组分（比如氨基酸的分离）的脱除率提高或降低，从而达到分离和浓缩的目的。下面重点讨论一下，加酸抑制碳酸钙/氢氧化镁垢、加碱抑制SiO2垢的原理。
抑制碳酸钙垢：
& & & 当RO浓水中的Ca2+和CO32-的溶度积超过溶度积常数时，便有生成CaCO3沉淀的趋向；同样地，当Mg2+和OH-的溶度积超过溶度积常数时，便有生成Mg(OH)2 沉淀的趋向。如下式所示。
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& Ca2+ + CO32- → CaCO3↓
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& Mg2+ + 2OH- → Mg(OH)2↓
当向给水加酸时，便有如下反应发生，从而抑制垢的生成。
&&&&&& &&&& CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2↑
&&&&&&&&&&&&&&&& Mg(OH)2 + 2HCl → MgCl2 + 2H2O
& & & 宏观上，人们习惯用拉格朗日饱和（Langelier Saturated Index，简称 LSI）指数来描述水的结 垢趋向。
& & & 当 LSI=0 时，理论上认为水是稳定的，不会结垢；
& & & 当 LSI＞0 时，理论上认为水中碳酸钙呈过饱和状态，有结垢倾向；
& & & 当 LSI＜0 时，理论上认为水中碳酸钙呈溶解倾向，不会结垢，但水的腐蚀性会增强。
& & & 下面是一个加酸调节RO进水及其浓水的LSI的例子。系统的运行回收率为71.4%，水温21℃。 很明显，当用HCl将原水pH从8.7降到7.5后，RO浓水LSI从极为危险的3.27 降到了2.04，位于高效阻垢剂的安全范围内。
调节PH后RO进水
调节PH后RO浓水
抑制SiO2垢： 当向原水中加入碱时，SiO2的溶解度会随着pH值的升高而增大，从而抑制硅垢的生成。反应原理如下。
&&&&& SiO2 + 2NaOH → Na2SiO3 + H2O --东莞RO反渗透水处理设备，
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