1、問題的提出
    我國沿海地區由于受海水影響，地表水的水質指標處于海水、淡水之間，俗稱“陰陽水”。通常硬度在6～9mmol/L的水為硬水，硬度高于9mmol/L的水為極硬水，硬水與極硬水不宜作為鍋爐用水的原水，而“陰陽水”不僅硬度很高，堿度、氯離子含量均很高，且“陰陽水”水質變化較大，受氣候影響，水質一年四季都有變化，受海水漲落的影響，水質在一天之內都有變化，我市沿海地區“陰陽水”水質指標詳見表1采樣分析報告。
    我市沿海地帶的鍋爐用水由于無其它水源，不得不采用“陰陽水”，由于技術、經濟等多種原因，目前大部分企業采用傳統的鈉離子交換軟化法進行處理，雖然能降低部分硬度，但處理后的水質尚不能滿足鍋爐給水標準要求，實際情況是：一方面排污率很大，浪費大量燃料，另一方面鍋爐結垢嚴重，不能保證工廠安全及生產的需要，如某廠一臺10t/h鍋爐由于采用“陰陽水”作為鍋爐用水，鍋爐結垢厚度達8~ 14mm，致使鍋爐爆管頻繁，最頻繁時爆管10次之多，嚴重影響工廠的安全生產。針對上述情況，筆者通過對沿海地帶在用鍋爐進行運行跟蹤統計，以及對鍋爐內、外部檢驗情況分析后，提出了比較適用的水處理方案，并進行了實踐。
2、“陰陽水”水處理模式及技術經濟比較分析
    為使鍋爐給水水質符合GB 1576 - 2001《工業鍋爐水質》標準，對目前采用的幾種水處理方式進行技術經濟比較分析，情況如下。
2.1  水的預處理
    (1)機械過濾+吸附式過濾處理法
    采用機械過濾器將水中粗大懸浮物除去后，再采用吸附劑（一般為活性炭）進行吸咐處理，該方案不僅可以除去水中粗大懸浮物、部分膠體微粒，而且可除去水中的大部分有機物，在理論上是可行的，但該法受原水水質波動影響較大，出水水質難以穩定，而“陰陽水”的特點恰恰是水質波動較大，且價格昂貴的吸附劑因運行消耗較高需定期添加更換，再生操作工藝要求高，因此運行成本相對較高，在經濟上不可行。
    (2)化學混凝+沉淀澄清+機械過濾法
    該法系用聚合鋁為混凝劑，粘土為助凝劑，對“陰陽水”進行混凝處理，經沉淀、過濾后，可將水中的懸浮物、膠體除去，由于聚合鋁受水溫影響較小，水的pH值適應范圍廣，對水的適應性較強，混凝效果較小，一定程度上滿足了“陰陽水”的水質變化較大的特點，因此在理論上是可行的。
    該方法一次投資較機械過濾+吸附過濾處理法少，設備占地面積較小，安裝施工周期短，運行成本低（處理每噸水僅幾分錢），因此在經濟上也是可行的。
2.2  除鹽處理
    (1)鈉離子交換法
    采用鈉離子交換法，只能除去鈣、鎂離子，不能除去堿度和Cl-離子，處理后水質在實際運行中難以滿足鍋爐用水標準要求，如“陰陽水”僅采用該法處理后進入鍋爐，不僅鍋爐結垢嚴重，影響安全運行，而且鍋爐運行排污率將高達30%，由此引起燃料損失高達每蒸噸1.7萬元／年，該法在經濟上不可行。
    (2)氫鈉離子部分除鹽法
    該法不僅可除去水中硬度，而且可除去水中堿度，在理論上是可行的，但由于“陰陽水”硬度、堿度高，變化范圍廣，使該法設備投資大，運行參數調整頻繁，出水水質難以穩定，且運行成本高，每噸水運行成本為1.5～2元，在經濟上不可行。
    (3)陰陽離子交換法
    該法采用陰陽離子交換的原理，將水中幾乎所有的溶解鹽分全部除去，出水水質好，無須其它軟化裝置，在理論上是可行的。
    但該法因其設備、管道須耐酸、耐堿，且陰樹脂價格遠高于陽樹脂．設備投資大，由于采用鹽酸和燒堿再生，加上鹽酸運輸和儲存極為不便，每噸水的運行成本高達4元以上，因此運行費用高，工業鍋爐水處理采用該法極不經濟。
    (4)電滲析+鈉離子交換法
    該方法先采用電滲析器除去50%～90%的鹽分，如“陰陽水”水質最差時硬度高達22. 6mmol/L，如除去90%的鹽分，則經電滲析器處理后硬度剩下2.3 mmol/l，再用鈉離子交換器處理，處理后的水質能滿足GB 1756標準要求，因此在理論上是可行的。
    電滲析除鹽是一種極為靈活的除鹽方法，其除鹽程度可根據“陰陽水”水質變化的特點而設定，一般采用兩組電滲析器運行，在“陰陽水”水質較好時，可用電滲析器并聯運行，在“陰陽水”水質較差時，可用二級電滲析器串聯運行，無論“陰陽水”水質好或差時，均能將水中50%~90%鹽分除去，另外，電滲析還具有以下優點：
    ①能耗低
    將原水中的鹽分除去70%以上，每噸水運行成本只有0.2元。
    ②耗酸量低
    電滲析器在脫鹽過程中不需要酸、堿液，僅在清洗時需要少量酸液進行清洗，耗用藥劑少，污染小，利于環保。
    ③設備緊湊耐用，相對費用低。
    電滲析器是用塑料隔板、離子交換膜及電極組裝而成的，其耐蝕和耐化學污染性較好，隔板和膜鄉層疊加而成，結構緊湊耐用，占地小，同時由于其對進水水質要求不高，所以預處理輔助設備少，設備投資相對較少。
    ④電滲析控制程序可根據電導率自動檢測裝置的在線測試數據，通過微機自動調整運行參數，以保證出水水質符合設計要求，避免人工操作失誤，從而大大提高系統運行的穩定性。
    綜上所述，從設備投資及運行成本綜合比較，對“陰陽水”處理采用水的預處理+電滲析除鹽+鈉離子交換軟化處理這套方案較為合理。
3、實際采用的方案及運行情況評析
    我市沿海某廠2000年新上36蒸噸的鍋爐，擬上一個50 t/h的水處理車間，考慮到“陰陽水”的水質特點，設備投資成本及運行成本，采用以下具體的處理方案：
    “陰陽水”作為原水經過機械式水力循環加速，澄清塔到斜板沉淀池到雙流式機械過濾器，將“陰陽水”中懸浮物及膠體除去，經過預處理后的水，至EDR電滲析器進行除鹽處理，最后經鈉離子交換器處理使之達到鍋爐水質標準要求。
    綜合三年來的運行情況，統計分析如下：
    (1)該方案包括水的預處理，電滲析除鹽及鈉離子交換全套設備及安裝費用總計62萬元，相對于陰、陽離子除鹽法投資要求低，安全性好，自動化程度高。
    (2)該方案的運行成本包括混凝劑的費用、電滲析除鹽耗電費用，電滲析器酸洗費用，鈉離子交換器再生鹽耗費用及各種動力設備的電費，實際運行成本在0.5~0.7元／噸，比氫鈉離子部分除鹽法及陰陽離子除鹽法的實際運行成本要低。
    (3)適應“陰陽水”水質變化大、鹽分高的特點，水處理效果好。
    “陰陽水”經預處理后，混濁度由原水的8～38mg/L，下降至0.6~1.Img/L，基本滿足了鍋爐用水對懸浮物的要求。
    “陰陽水”經預處理后，通過電滲析除鹽去除70%~90%的鹽分，使原水的總硬度由5—22. 6mmol/L下降到1.5～2.3mmol/L，總堿度由3.1～10.5 mmol/L下降到1.0～2.Immol/L，電滲析除鹽后的水經過鈉離子交換器處理后硬度小于0. 03 mmol/L，達到了鍋爐用水標準要求，電滲析器處理后的出水水質情況如表2。
    (4)采用EDR，克服了普通電滲析器出現的極化現象。
    普通電滲析器在運行過程中，會出現極化現象，且易在膜面上結垢，使脫鹽效果變差。針對這一缺點，本方案采用頻繁倒極電滲析裝置即EDR，該裝置操作穩定，采用分極倒極的程序控制，每隔15~30min倒換極一次，同時調換濃、淡水路系統，實行全自動清洗離子交換膜和電極表面形成的污垢，以確保離子交換膜的長期穩定性及出水的水質和水量。
    (5)采用微機控制，實現自動化操作。
    用電導率儀測試經電滲析器處理后的水（簡稱淡水）的電導率經數模轉換器，將模擬信號轉換為數字信號，輸入計算機中，在計算機中設定淡水的電導率在300~ 600μs/cm（因電導率與含鹽量、硬度無線性比例關系，300~ 600μs/cm電導率其硬度在1．5~2. 5mmol/L，該類比只做參考之用），如淡水的電導率高于或低于上述設定值，測計算機自動調整電滲器的電源電流、電壓，使淡水電導率在設定值區間（具體程序如圖1）。
    用電導率儀測試經預處理后的水，根據電導率的大小由計算機自動調整電滲析器的電流、電壓，還可以通過計算機來控制閥門自動切換電滲析器的串聯、并聯方式，使“陰陽水”無論其總硬度高或低時都能經電滲析器處理后達到設定的電導率值。
    另外，還可以用計算機來自動控制倒極時間，實行濃、淡水自動切換，使EDR自動化。
    (6)鍋爐達到安全、經濟的運行目的。
    采用該方案后，該爐運行了近3年，其間未出現因水質原因而引起的事故，經過2次內部檢驗，鍋爐內部基本無水垢。由于鍋爐內無水垢，與原來的鍋爐相比，一年可節約煤炭折合人民幣60萬元，達到了安全、經濟運行的目的。
4、結束語
    采用電滲析器和水的預處理、鈉離子交換串聯全流程對“陰陽水”進行處理，具有一次性投資省、運行費用低、安裝周期短、運行操作方便、環境污染小、出水水質穩定、自動化程度高的優點，尤其是對含鹽量大、水質指標波動較大的原水，經濟效益更佳，目前己被實踐證明，取得了良好的社會和經濟效益。