全膜分離技術(shù)在電廠化學(xué)水處理中的應(yīng)用
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目前在我國的電廠生產(chǎn)運(yùn)行中，水是一種非常重要的生產(chǎn)介質(zhì)，很多生產(chǎn)環(huán)節(jié)都需要用水為媒介來實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。而水在蒸發(fā)后所產(chǎn)生的水蒸氣的質(zhì)量更是會對電廠生產(chǎn)設(shè)備的使用壽命和運(yùn)行效率產(chǎn)生直接影響。因此在對電廠的水進(jìn)行處理時，必須要確保處理的科學(xué)性和有效性，不得使含有腐蝕性成分的水體進(jìn)入鍋爐或汽輪機(jī)內(nèi)，以免對設(shè)備造成腐蝕性損害。因此，采用科學(xué)合理的化學(xué)水處理工藝是非常有必要的。而全膜分離技術(shù)正是這樣一種具有很好優(yōu)良特性的先進(jìn)化學(xué)水處理工藝，值得在電廠生產(chǎn)中大力推廣應(yīng)用。
1、全膜分離技術(shù)概述
所謂膜分離技術(shù)，就是借助一定的外力，通過特殊的薄膜來對混合物進(jìn)行物質(zhì)分離的技術(shù)。這種薄膜要求能夠具備一定的選擇透過性，能夠使混合物中的部分物質(zhì)透過，剩余部分物質(zhì)不能透過，以此來實(shí)現(xiàn)提純或濃縮的效果。一般來講，膜分離技術(shù)中所使用的薄膜都會在內(nèi)壁上布滿各種各樣的小孔。不同孔徑的薄膜所具備的選擇透過性也有很大差異。例如反滲透膜的孔徑一般在0.0001~0.005um 之間， 而納濾膜的孔徑則多在0.01~0.005um 之間，超濾膜的孔徑在0.001~0.1um 之間，微濾膜的孔徑在0.1~1um 之間等等。
2、全膜分離技術(shù)在電廠化學(xué)水處理中的應(yīng)用方式
目前在電廠的化學(xué)水處理中，對于全膜分離技術(shù)的應(yīng)用主要是用于鍋爐補(bǔ)給水的過濾和凈化。應(yīng)用方式有超濾、反滲透和電除鹽等三種，即俗稱的三膜處理工藝。在對鍋爐補(bǔ)給水進(jìn)行全膜分離技術(shù)處理之后，所得出的水質(zhì)純度較高，能夠達(dá)到陰陽混床的水處理效果，且無須使用酸堿再生，極大的簡化了水處理工序，且不會產(chǎn)生廢液污染，具有很大的環(huán)保意義，自動化程度也相對更高。
2.1 超濾技術(shù)（UF）
這是一種利用超濾膜實(shí)現(xiàn)去除水中大分子效果的水處理技術(shù)，所使用的超濾膜孔徑相對較大，僅僅只能夠?qū)⑺械哪z體、病毒、顆粒等大分子截留在膜內(nèi)，不能將水中溶解的鹽類等分子截留在內(nèi)，因此常被用作電廠水處理的第一道工序中。
2.2 反滲透技術(shù)（RO）
這是一種利用反滲透膜進(jìn)行水處理的技術(shù)方法，所采用的反滲透膜多是由高分子材料制成，其所具備的選擇透過性主要是針對水分子，即只有水分子可以通過，其他物質(zhì)則被截留在膜內(nèi)。反滲透膜的孔徑非常小，約為1nm，因此可以在很大程度上將水中所含有的鹽類、微生物或有機(jī)物等雜質(zhì)都去除干凈，去除率一般都能達(dá)到97%以上。
2.3 電除鹽技術(shù)（EDI）
對水體進(jìn)行電除鹽處理是電廠化學(xué)水處理中應(yīng)用全膜分離技術(shù)的最后一道工序。這種技術(shù)主要是利用電場的作用來對水進(jìn)行分解，通過離子交換膜的離子選擇通過功能，結(jié)合陰陽樹脂的加速離子遷移能力，去除進(jìn)水中大部分的離子，以使產(chǎn)水達(dá)到電導(dǎo)率低于0.2uS/cm，符合鍋爐補(bǔ)給水的要求。它把傳統(tǒng)的電滲析技術(shù)和離子交換技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，既克服了電滲析不能深度脫鹽的缺點(diǎn)，又彌補(bǔ)了離子交換不能連續(xù)工作、需消耗酸堿再生的不足。
3、全膜分離技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
與傳統(tǒng)的電廠鍋爐補(bǔ)給水化學(xué)處理方式相比，采用全膜分離技術(shù)進(jìn)行化學(xué)水處理具有很大的優(yōu)越性。傳統(tǒng)工藝一般先用機(jī)械過濾方法去除水中懸浮物及膠體類雜質(zhì)，再軟化去除水中的硬度，如采用陽床、陰床、混床、電滲析、反滲透等技術(shù)去除水中的離子，在這些工藝中都存在用酸堿再生離子交換樹脂，使其性能恢復(fù)的過程，整個生產(chǎn)過程既有酸堿化學(xué)污染廢液的排放，又不能連續(xù)生產(chǎn)，運(yùn)行操作復(fù)雜，勞動強(qiáng)度高，日常維護(hù)復(fù)雜，制水成木高，同時設(shè)備占地面積大，最重要的是酸堿廢液的排放，不符合當(dāng)今環(huán)保要求。而采用全膜分離技術(shù)正好克服了傳統(tǒng)水處理技術(shù)的缺陷，具有以下優(yōu)點(diǎn):
首先，全膜分離技術(shù)在應(yīng)用中所使用的設(shè)備較少，且結(jié)構(gòu)相對更為簡單，維修和操作都要比傳統(tǒng)化學(xué)水處理設(shè)備更方便，有利于實(shí)現(xiàn)電廠水處理的自動化。
其次，采用全膜分離技術(shù)所得到的水質(zhì)更為純凈，性能更加穩(wěn)定，且該技術(shù)在生產(chǎn)的過程中不會產(chǎn)生各種污染，也不用使用濃酸或濃堿，節(jié)省了處理成本，實(shí)現(xiàn)了零污染零排放。再者，全膜分離技術(shù)只需要在常溫下進(jìn)行即可，無需再營造高溫環(huán)境或?qū)σ后w進(jìn)行冷卻處理，因此這種處理方法更加的安全，且耗能更少。
最后，采用全膜分離技術(shù)能夠達(dá)到較高的水處理效率，且耗能很低，設(shè)備體積不大，無需占用太多土面積，節(jié)約了電廠的土地成本。
目前在我國的電廠生產(chǎn)運(yùn)行中，水是一種非常重要的生產(chǎn)介質(zhì)，很多生產(chǎn)環(huán)節(jié)都需要用水為媒介來實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。而水在蒸發(fā)后所產(chǎn)生的水蒸氣的質(zhì)量更是會對電廠生產(chǎn)設(shè)備的使用壽命和運(yùn)行效率產(chǎn)生直接影響。因此在對電廠的水進(jìn)行處理時，必須要確保處理的科學(xué)性和有效性，不得使含有腐蝕性成分的水體進(jìn)入鍋爐或汽輪機(jī)內(nèi)，以免對設(shè)備造成腐蝕性損害。因此，采用科學(xué)合理的化學(xué)水處理工藝是非常有必要的。而全膜分離技術(shù)正是這樣一種具有很好優(yōu)良特性的先進(jìn)化學(xué)水處理工藝，值得在電廠生產(chǎn)中大力推廣應(yīng)用。
1、全膜分離技術(shù)概述
所謂膜分離技術(shù)，就是借助一定的外力，通過特殊的薄膜來對混合物進(jìn)行物質(zhì)分離的技術(shù)。這種薄膜要求能夠具備一定的選擇透過性，能夠使混合物中的部分物質(zhì)透過，剩余部分物質(zhì)不能透過，以此來實(shí)現(xiàn)提純或濃縮的效果。一般來講，膜分離技術(shù)中所使用的薄膜都會在內(nèi)壁上布滿各種各樣的小孔。不同孔徑的薄膜所具備的選擇透過性也有很大差異。例如反滲透膜的孔徑一般在0.0001~0.005um 之間， 而納濾膜的孔徑則多在0.01~0.005um 之間，超濾膜的孔徑在0.001~0.1um 之間，微濾膜的孔徑在0.1~1um 之間等等。
2、全膜分離技術(shù)在電廠化學(xué)水處理中的應(yīng)用方式
目前在電廠的化學(xué)水處理中，對于全膜分離技術(shù)的應(yīng)用主要是用于鍋爐補(bǔ)給水的過濾和凈化。應(yīng)用方式有超濾、反滲透和電除鹽等三種，即俗稱的三膜處理工藝。在對鍋爐補(bǔ)給水進(jìn)行全膜分離技術(shù)處理之后，所得出的水質(zhì)純度較高，能夠達(dá)到陰陽混床的水處理效果，且無須使用酸堿再生，極大的簡化了水處理工序，且不會產(chǎn)生廢液污染，具有很大的環(huán)保意義，自動化程度也相對更高。
2.1 超濾技術(shù)（UF）
這是一種利用超濾膜實(shí)現(xiàn)去除水中大分子效果的水處理技術(shù)，所使用的超濾膜孔徑相對較大，僅僅只能夠?qū)⑺械哪z體、病毒、顆粒等大分子截留在膜內(nèi)，不能將水中溶解的鹽類等分子截留在內(nèi)，因此常被用作電廠水處理的第一道工序中。
2.2 反滲透技術(shù)（RO）
這是一種利用反滲透膜進(jìn)行水處理的技術(shù)方法，所采用的反滲透膜多是由高分子材料制成，其所具備的選擇透過性主要是針對水分子，即只有水分子可以通過，其他物質(zhì)則被截留在膜內(nèi)。反滲透膜的孔徑非常小，約為1nm，因此可以在很大程度上將水中所含有的鹽類、微生物或有機(jī)物等雜質(zhì)都去除干凈，去除率一般都能達(dá)到97%以上。
2.3 電除鹽技術(shù)（EDI）
對水體進(jìn)行電除鹽處理是電廠化學(xué)水處理中應(yīng)用全膜分離技術(shù)的最后一道工序。這種技術(shù)主要是利用電場的作用來對水進(jìn)行分解，通過離子交換膜的離子選擇通過功能，結(jié)合陰陽樹脂的加速離子遷移能力，去除進(jìn)水中大部分的離子，以使產(chǎn)水達(dá)到電導(dǎo)率低于0.2uS/cm，符合鍋爐補(bǔ)給水的要求。它把傳統(tǒng)的電滲析技術(shù)和離子交換技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，既克服了電滲析不能深度脫鹽的缺點(diǎn)，又彌補(bǔ)了離子交換不能連續(xù)工作、需消耗酸堿再生的不足。
3、全膜分離技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
與傳統(tǒng)的電廠鍋爐補(bǔ)給水化學(xué)處理方式相比，采用全膜分離技術(shù)進(jìn)行化學(xué)水處理具有很大的優(yōu)越性。傳統(tǒng)工藝一般先用機(jī)械過濾方法去除水中懸浮物及膠體類雜質(zhì)，再軟化去除水中的硬度，如采用陽床、陰床、混床、電滲析、反滲透等技術(shù)去除水中的離子，在這些工藝中都存在用酸堿再生離子交換樹脂，使其性能恢復(fù)的過程，整個生產(chǎn)過程既有酸堿化學(xué)污染廢液的排放，又不能連續(xù)生產(chǎn)，運(yùn)行操作復(fù)雜，勞動強(qiáng)度高，日常維護(hù)復(fù)雜，制水成木高，同時設(shè)備占地面積大，最重要的是酸堿廢液的排放，不符合當(dāng)今環(huán)保要求。而采用全膜分離技術(shù)正好克服了傳統(tǒng)水處理技術(shù)的缺陷，具有以下優(yōu)點(diǎn):
首先，全膜分離技術(shù)在應(yīng)用中所使用的設(shè)備較少，且結(jié)構(gòu)相對更為簡單，維修和操作都要比傳統(tǒng)化學(xué)水處理設(shè)備更方便，有利于實(shí)現(xiàn)電廠水處理的自動化。
其次，采用全膜分離技術(shù)所得到的水質(zhì)更為純凈，性能更加穩(wěn)定，且該技術(shù)在生產(chǎn)的過程中不會產(chǎn)生各種污染，也不用使用濃酸或濃堿，節(jié)省了處理成本，實(shí)現(xiàn)了零污染零排放。再者，全膜分離技術(shù)只需要在常溫下進(jìn)行即可，無需再營造高溫環(huán)境或?qū)σ后w進(jìn)行冷卻處理，因此這種處理方法更加的安全，且耗能更少。
最后，采用全膜分離技術(shù)能夠達(dá)到較高的水處理效率，且耗能很低，設(shè)備體積不大，無需占用太多土面積，節(jié)約了電廠的土地成本。
4、全膜分離技術(shù)在電廠化學(xué)水處理中的應(yīng)用實(shí)例分析
某生活垃圾焚燒發(fā)電小型電廠，配備兩套往復(fù)爐排式生活垃圾焚燒鍋爐，以焚燒生活垃圾為主，單臺處理能力為500t/d;兩臺9MW 中壓單缸沖動凝汽式汽輪機(jī)組，鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)設(shè)計規(guī)模為供水量2x12t/h，原水為當(dāng)?shù)睾铀?，采用預(yù)處理+ 全膜處理工藝(UF-RO-EDI)，控制部分為DCS 自動控制系統(tǒng)，產(chǎn)水水質(zhì)要求符合中壓鍋爐給水規(guī)范:電導(dǎo)率<0.2uS/cm，SiO2<20ug/L，硬度≈0。
工藝流程:調(diào)節(jié)蓄水池→原水泵→多介質(zhì)過濾器→活性炭過濾器→超濾→超濾水箱→一級反滲透裝→除二氧化碳器→淡水箱→二級反滲透裝置→中間水箱→電除鹽裝置→除鹽水箱→除鹽水泵→鍋爐補(bǔ)水。
預(yù)處理系統(tǒng)選用了多介質(zhì)過濾器和活性炭過濾器，使原水中的大部分懸浮物和膠體狀物被截留于濾層，使出水澄清，保證出水的濁度≤5.0mg/L，同時去除水中各種有機(jī)物、異味、色度、余氯、微量油等，保證滿足超濾進(jìn)水水質(zhì)。
該廠選用美國進(jìn)口KOCH 公司生產(chǎn)的超濾膜組件，中空纖維結(jié)構(gòu)，能截留0.002～0.1 微米之間的大分子物質(zhì)和雜質(zhì)，切割分子量為10 萬道爾頓。膜型號為V1072-35-PMC，材質(zhì)為親水性的聚砜（PS）。共設(shè)4 臺，每臺出力為53m3/h。在調(diào)試后確定每隔30min，自動進(jìn)行沖洗，反洗水采用超濾的產(chǎn)品水，進(jìn)行快速的沖洗，然后投入運(yùn)行，根據(jù)時序控制，循環(huán)進(jìn)行。一級反滲透膜元件選用美國DOW 公司生產(chǎn)的BW30-365FR 芳香聚酰胺復(fù)合膜，出力2×77m3/h。二級反滲透膜元件選用美國DOW 公司生產(chǎn)的BW30-LE440 芳香聚酰胺復(fù)合膜，出力2×69m3/h。為了保證RO膜的使用壽命，一定要做好預(yù)處理工作，嚴(yán)格控制入口水各項(xiàng)指標(biāo)并做好系統(tǒng)維護(hù)，避免頻繁清洗。實(shí)際運(yùn)行過程中，經(jīng)過二級反滲透后水質(zhì)指標(biāo)已經(jīng)基本相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。選用美國E-CELL 公司生產(chǎn)的EDI 裝置，本套裝置由18 個MK-2ST 的模塊組成，出力為2×62m3/h，采用濃水循環(huán)式。運(yùn)行時產(chǎn)水回收率達(dá)90～95%，濃水排放量為5～10%全部回收至超濾水箱，只有1%極水排放，自耗用水量非常低。運(yùn)行采用自動程序化操作控制，非常簡單。經(jīng)過本套水處理工藝制出的補(bǔ)給水電導(dǎo)率<0.2uS/cm，SiO2<20ug/L，硬度≈0。從運(yùn)行數(shù)據(jù)看，給水、爐水、過熱蒸汽品質(zhì)非常好而且穩(wěn)定，合格率均達(dá)到99.8%，熱力設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。
結(jié)束語
總之，目前電廠生產(chǎn)過程中還離不開對各種生產(chǎn)用水進(jìn)行處理，而其處理技術(shù)水平的高低直接影響到電廠生產(chǎn)環(huán)保效益的高低。在當(dāng)前環(huán)境污染極其嚴(yán)重的情況下，做好電廠的水處理工作，積極引進(jìn)各種先進(jìn)環(huán)保的水處理技術(shù)，不但能夠解決傳統(tǒng)化學(xué)水處理所帶來的各種環(huán)境污染問題，還可以極大的節(jié)約電廠的生產(chǎn)成本，減少水處理的占地面積，提高電廠水處理的自動化水平，簡化處理操作手段，減少處理工作人員，從而增大電廠的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)環(huán)保效益。
(審核編輯: 小王子)
