淺析反滲透在電廠鍋爐補給水處理中的應(yīng)用

河南省電力勘測設(shè)計院 河南鄭州

摘要：由于近年來水資源短缺及水污染嚴重，為節(jié)約用水，合理開發(fā)利用水資源，電廠鍋爐補給水水源采用循環(huán)水排污水。本文介紹了反滲透主要原理及發(fā)展，國內(nèi)大型機組鍋爐補給水水源為經(jīng)石灰軟化處理后的循環(huán)水排污水情況下，采用的不同處理工藝的經(jīng)濟技術(shù)對比以及反滲透在此種水源運行中出現(xiàn)的主要問題及解決辦法。

關(guān)鍵詞：反滲透；電廠鍋爐；水處理；經(jīng)石灰軟化處理后的循環(huán)水排污水

1.概述

技術(shù)上可行的鍋爐補給水處理系統(tǒng)方案有多種，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，選擇技術(shù)可行、經(jīng)濟合理、節(jié)約用水、保護環(huán)境，水質(zhì)適應(yīng)性更廣的鍋爐補給水系統(tǒng)是必須的。反滲透水處理技術(shù)以其高脫鹽率、較高自動化程度、環(huán)保和低耗能等優(yōu)勢，成為電廠鍋爐補給水處理系統(tǒng)的重要組成部分。對于經(jīng)石灰軟化處理后的循環(huán)水排污水做為鍋爐補給水水源時，反滲透在電廠鍋爐補給水處理中的作用更為突出。

2.反滲透水處理技術(shù)發(fā)展

反滲透是一種利用物理原理進行水凈化的過程，在高于溶液滲透壓的作用下使溶液中的溶劑（一般指水）通過反滲透膜（一種半透膜）分離出來，從而去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物、熱源、有機物等，這樣就得到了純凈的水。

1950年代，人類發(fā)現(xiàn)硝酸纖維素有良好的半透性，制得了第一代反滲透膜；1960年代，用新的制膜工藝制得了第二代反滲透膜，醋酸纖維素不對稱膜；20世紀60年代中期，研發(fā)出新一代復合型滲透膜。在第三代反滲透膜的基礎(chǔ)上，人類又開發(fā)出各種具有良好性能，中壓、低壓及超低壓高脫鹽率，低污染等優(yōu)點的聚酰胺復合膜，從而使反滲透技術(shù)廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域。作為一種新興的膜分離技術(shù)，反滲透的脫鹽率高達99%以上，反滲透技術(shù)在鍋爐補給水處理過程中發(fā)揮著重要作用。

3.反滲透在電廠鍋爐補給水處理中的應(yīng)用

近幾年，我國水環(huán)境污染嚴重，地表水和地下水均出現(xiàn)不同程度污染，為節(jié)約用水，減少水體污染，各種用水的水源都發(fā)生了巨大變化，尤其在水資源短缺地區(qū)，電廠鍋爐補給水水源采用循環(huán)水排污水日趨成為主流趨勢。目前，反滲透技術(shù)在國內(nèi)很多電廠的鍋爐補給水處理中得到應(yīng)用，如開封火電廠2X600MW機組擴建，國電滎陽一期電廠，新密電廠二期2X1000MW，伊川龍泉金亨電廠2X600MW，焦作龍源電廠2X600MW，焦作電廠上大壓小2X300MW，焦作東區(qū)熱電聯(lián)產(chǎn)2X300MW等已經(jīng)建成投運的電廠。這些電廠都是以石灰軟化處理后的循環(huán)水排污水做為鍋爐補給水水源。由于循環(huán)水的高濃縮倍率，排污水含鹽量高，微生物含量高，傳統(tǒng)的離子交換除鹽工藝已經(jīng)不能滿足當前形勢下的水處理要求。根據(jù)《火力發(fā)電廠化學設(shè)計規(guī)范》（DL/T 5068-2006）里的規(guī)定，鍋爐補給水處理工藝流程可行的方案為方案一：預處理+反滲透預脫鹽+一級除鹽+混床處理，方案二：預處理+一級反滲透+二級反滲透+EDI處理系統(tǒng)。

3.1系統(tǒng)工藝選擇

方案一適用于原水含鹽量大于400mg/L，TOC含量高，對原水含鹽量適應(yīng)范圍廣。流程為經(jīng)石灰軟化澄清-過濾后的循環(huán)水排污水-活性炭過濾器 -超濾裝置-超濾裝置→超濾出水水箱→超濾出水升壓泵→保安過濾器→高壓泵→一級反滲透裝置→除碳器→中間水箱→中間水泵→逆流再生陽離子交換器→逆流再生陰離子交換器→混合離子交換器→除鹽水箱→除鹽水泵→主廠房。方案二適用于原水含鹽量高，電導率，堿度，硬度，二氧化硅中的一項或幾項指標高，對原水適應(yīng)范圍廣。流程為經(jīng)石灰軟化澄清-過濾后的循環(huán)水排污水→活性炭過濾器→超濾裝置→超濾出水水箱→超濾出水升壓泵→保安過濾器→一級高壓泵→一級反滲透裝置→滲透水箱→二級高壓泵→二級反滲透裝置→淡水箱→EDI升壓泵→EDI裝置→除鹽水箱→除鹽水泵→主廠房。文中以某電廠為例，鍋爐補給水水源為經(jīng)石灰軟化處理后的循環(huán)水排污水，水量為160t/h，兩個系統(tǒng)的主要設(shè)備如表3.1所示。

由上表中數(shù)據(jù)可以看出，方案一的費用最低，在經(jīng)濟上最為合理。本文中所列舉電廠均選用是技術(shù)上可行，經(jīng)濟上最合理的方案一工藝。

3.2 運行中存在問題及解決措施

由于循環(huán)水排污水含鹽量高、易滋生微生物和水質(zhì)復雜等特點，當經(jīng)石灰軟化澄清、過濾后的循環(huán)水排污水做為鍋爐補給水水源時，反滲透設(shè)備在運行中存在的主要問題是膠體、顆粒和有機物污堵，尤其是當城市中水作為電廠水源的時候，問題更為突出，其次是難溶性鹽類結(jié)垢問題，這些污染物沉積在膜表面，不僅導致產(chǎn)水流量和系統(tǒng)脫鹽率分別下降或惡化，而且還會增加反滲透清洗頻率，降低膜的功能和使用壽命。

在膠體和顆粒污堵嚴重影響反滲透性能，會大幅降低產(chǎn)水量，有時會降低系統(tǒng)脫鹽率。一旦出現(xiàn)生物污染并產(chǎn)生生物膜，清洗就非常困難，反滲透膜元件的生物污染嚴重影響反滲透系統(tǒng)性能，出現(xiàn)進水至濃水間壓差的迅速增加，導致膜元件發(fā)生“望遠鏡”現(xiàn)象與機械損壞一級膜產(chǎn)水量下降，甚至導致產(chǎn)品水污染。當難溶鹽類在膜元件內(nèi)不斷被濃縮且超過其溶解極限時，反滲透膜表面會發(fā)生結(jié)垢，反滲透膜產(chǎn)水量嚴重下降。

為了使系統(tǒng)正常運行，預防膠體、顆粒污染，微生物和不溶性有機物污染、膜結(jié)垢，需要采用以下措施，

a.嚴格控制預處理的運行、操作和管理。

b.選用抗污染膜元件。

c.要預防膜生物污染，進行周期性消毒以及選用抗污染膜元件。對反滲透預處理部分采用氯消毒以防止微生物污染。在進入膜元件之前加還原劑，控制余氯的含量小于0.1mg/L。

d.針對不同的膜污染問題采用相應(yīng)的化學清洗方案。

e.根據(jù)水量和水質(zhì)加入定量的酸、阻垢劑。

f.定期化驗水源水質(zhì)，嚴格控制加藥的比例。

4.結(jié)語

經(jīng)石灰軟化澄清、過濾后的循環(huán)水排污水做為鍋爐補給水水源時，選擇反滲透預脫鹽比傳統(tǒng)離子交換法延長了運行周期，減少了酸堿廢水排放。反滲透不僅具有經(jīng)濟合理的優(yōu)勢，還能夠提高水處理的水質(zhì)質(zhì)量，實現(xiàn)了水資源的循環(huán)利用，有效節(jié)約水資源。其次，選擇合理的預處理工藝是保證反滲透高效、正常運行的關(guān)鍵。

參考文獻：

[1]仲惟雷，周艾蕾，康燕等.反滲透技術(shù)在電廠大型水處理項目中的應(yīng)用[J].工業(yè)水處理，2014，（9）：90-92.

[2]李靜.反滲透在熱電廠鍋爐補給水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].邢臺職業(yè)技術(shù)學院學報，2003，（5）：62-65.