全膜法水處理工藝系統(tǒng)分析

陳桂蘭

摘 要：本論文全膜法水處理技術(shù)的概述出發(fā)，系統(tǒng)闡述了全膜法水處理工藝設(shè)計優(yōu)化。接著研究了全膜法水處理工藝應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：全膜法 水處理 系統(tǒng)應(yīng)用

一、前言

全膜法水處理工藝是將超濾、微濾、反滲透、EDI等不同的膜工藝有機地組合在一起，達(dá)到高效去除污染物以及深度脫鹽的目的一種水處理工藝。

全膜法水處理工藝是將超濾、微濾、反滲透、EDI等不同的膜工藝有機地組合在一起，達(dá)到高效去除污染物以及深度脫鹽的目的一種水處理工藝。全膜法處理后的出水可直接滿足鍋爐補給水、工藝用水、電子超純水、回用水、循環(huán)用水等要求該工藝已成功應(yīng)用于電力、冶金、石化等多個領(lǐng)域。該工藝的關(guān)鍵技術(shù)EDI系電滲析（ED）和離子交換技術(shù)（DI）有機結(jié)合，達(dá)到連續(xù)除鹽、運行維護簡單、無酸堿排放污染。而超/微濾、反滲透已廣泛應(yīng)用于海水（苦咸水）淡化及廢水回用。

二、全膜法水處理技術(shù)的概述

目前膜法水處理技術(shù)在環(huán)境過程中的應(yīng)用，主要是超濾、反滲透、滲析和電滲析等方法用于處理各工業(yè)廢水。

1、UF技術(shù)

UF是以機械篩分原理為基礎(chǔ)，以膜兩側(cè)壓差為驅(qū)動力的膜分離技術(shù)。它是一種流體切向流動和壓力驅(qū)動的過濾過程，并按分子量大小來分離顆粒，通常超UF的孔徑為25～30nm。UF能夠有效去除水中的懸浮物、膠體、有機大分子、細(xì)菌、微生物等雜質(zhì)。

2、RO技術(shù)

RO膜是一種具有選擇性透過性能的半透膜，某些分子透過膜的速率較大，其他分子透過膜的速率則相對較小，從而達(dá)到淡化、凈化或濃縮分離的目的。目前國內(nèi)大部分電廠僅把RO當(dāng)作預(yù)脫鹽，后面仍然采用離子交換技術(shù)，即RO+二級除鹽系統(tǒng)或RO+混床除鹽系統(tǒng)。此時廢酸堿的排放量與原來離子交換系統(tǒng)相比減少了約90%。

3、EDI技術(shù)

EDI技術(shù)解決了酸堿再生的問題，更符合環(huán)保要求。EDI是將電滲析與離子交換相結(jié)合的新型水處理方法，利用選擇性膜和離子交換樹脂組成填充床，通過電滲析中的極化現(xiàn)象對離子交換樹脂進(jìn)行電化學(xué)持續(xù)再生，從而制取超純水。

三、全膜法水處理工藝設(shè)計優(yōu)化

1、超濾系統(tǒng)

選擇性能優(yōu)良的膜元件，膜通量按照低值設(shè)計，且系統(tǒng)運行方式設(shè)計為錯流過濾，每個運行周期上下端交替進(jìn)水，以最大限度地避免膜污染現(xiàn)象。超濾給水泵和超濾反洗水泵增設(shè)變頻器，以減緩泵啟動時對膜絲的瞬間大流量沖擊，防止斷絲。設(shè)置加強反洗，每個運行周期反洗時根據(jù)水質(zhì)情況酌情加入殺菌劑、酸或堿，以保持膜元件表面清潔。膜通量的選擇按照不大于膜元件制造廠商《導(dǎo)則》中進(jìn)水水質(zhì)規(guī)定的水通量低值的60～80%選取

2、反滲透系統(tǒng)

考慮到水源水質(zhì)較惡劣，一級反滲透選用渦卷式抗污染復(fù)合膜元件，抗污染復(fù)合膜不但降低了膜表面的粗糙度、提高了膜的親水性、改善了水流通道，而且膜表面帶有電，能有效地削弱濃差極化和減緩有機物、微生物、陽離子聚合物、表面活性劑集膠體對膜的污染?？紤]到二級反滲透進(jìn)水水質(zhì)較潔凈，二級反滲透選用較為經(jīng)濟的渦卷式超低壓反滲透膜元件。膜的水通量是膜元件的重要指標(biāo)，膜的污染速度隨水通量遞增，膜通量的選擇按照不大于膜元件制造廠商《導(dǎo)則》中進(jìn)水水質(zhì)規(guī)定的水通量低值的70～90%選取。高壓泵設(shè)置變頻器（或軟啟動）或電動慢開門，以降低啟泵時對高壓泵對反滲透膜元件的沖擊。

3、EDI系統(tǒng)

通過對比分析幾種不同EDI系統(tǒng)運行情況，以確定EDI系統(tǒng)膜塊的選型。通過對現(xiàn)有投入運行較好的EDI膜塊進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟比較，選擇單塊膜塊出力較大的產(chǎn)品，以降低造價和簡化系統(tǒng)。水中CO2的存在，會嚴(yán)重影響EDI裝置產(chǎn)水品質(zhì)。為消除CO2對EDI裝置的影響，工程在二級RO裝置進(jìn)水中加堿，這樣不但不會引起反滲透結(jié)垢，而且可以將CO2轉(zhuǎn)化為CO32-和HCO3-，提高了RO膜對碳酸的脫除率，使EDI系統(tǒng)進(jìn)水中CO2含量<2mg/L，從而確保了EDI系統(tǒng)的產(chǎn)水品質(zhì)。取消了濃水加鹽設(shè)備，利用EDI膜塊本身的技術(shù)特點確保濃水的導(dǎo)電性，從而使系統(tǒng)簡單，操作方便，易于控制。

4、系統(tǒng)整體設(shè)計優(yōu)化

合并系統(tǒng)中的化學(xué)清洗裝置。由于超濾、反滲透、EDI運行一定時間后，均需要化學(xué)清洗，因此在開始設(shè)計時各系統(tǒng)分別設(shè)計了1套清洗裝置?？紤]到超濾的化學(xué)清洗藥品中含有氧化性物質(zhì)，而氧化性物質(zhì)是反滲透膜元件的致命威脅，因此單獨設(shè)超濾化學(xué)清洗裝置，而將EDI化學(xué)清洗裝置取消，和反滲透清洗裝置共用，并將反滲透清洗裝置中的保安過濾器濾芯由5μm改為1μm，以滿足EDI進(jìn)水水質(zhì)要求。自清洗過濾器和超濾按照單元制一對一設(shè)計，控制簡單。自清洗過濾器反洗水、超濾反洗水回收至地下回收水池，用回收水泵送至疏矸水預(yù)處理系統(tǒng)原水池處理后回用。一級反滲透濃水、EDI極水回收至反滲透濃水箱直接用作脫硫系統(tǒng)用水；二級反滲透濃水、EDI濃水回至超濾水箱回用；系統(tǒng)化學(xué)清洗廢水回收至地下廢水池，用廢水泵打至工業(yè)廢水處理站處理后回用。將反滲透系統(tǒng)單元制進(jìn)水改為母管制進(jìn)水，從而簡化了反滲透進(jìn)水加藥設(shè)備和進(jìn)水水質(zhì)分析儀表的設(shè)置。除鹽水泵設(shè)置變頻裝置，提高了泵運行的經(jīng)濟性。除鹽水箱設(shè)置浮頂，以隔絕空氣，防止空氣中的CO2對除鹽水造成污染。

四、全膜法”水處理的分析

1、“全膜法”水處理工藝改造方案

工程改造在原水處理位置上進(jìn)行，為確保C廠發(fā)電機組在水處理工藝技改過程中能夠正常穩(wěn)定運行，采用先建兩套臨時的“全膜法”水處理工藝系統(tǒng)，設(shè)計出力為160t/h。待臨時系統(tǒng)投入穩(wěn)定運行后，將室內(nèi)離子交換工藝系統(tǒng)全部拆除，再在室內(nèi)建造2套永久“全膜法”水處理系統(tǒng)，設(shè)計出力為160t/h。室內(nèi)永久系統(tǒng)調(diào)試投運正常后，將臨時系統(tǒng)退出運行，將相應(yīng)設(shè)備拆除移至原水處理車間，水處理工藝系統(tǒng)技術(shù)升級改造工程結(jié)束，4套永久“全膜法”水處理系統(tǒng)采用并聯(lián)運行方式，確保電廠鍋爐具有較高穩(wěn)定運行性能水平。endprint

2、“全膜法”水處理系統(tǒng)設(shè)計

進(jìn)行技術(shù)升級改造的“全膜法”水處理系統(tǒng)主要包括：UF超濾、RO反滲透、以及電去離子等先進(jìn)技術(shù)工藝?？紤]到珠江水水質(zhì)在海水倒灌期含鹽量高等因素影響，在設(shè)計時采用了一級和二級反滲透裝置，即允許水源最高含鹽量可以在9500mg/L范圍內(nèi)。系統(tǒng)改造完成后，因其具有無廢酸堿排放特性，減少和避免電廠化學(xué)廢水排放對環(huán)境的污染，同時電廠全年均可以采用珠江水直接制水，每年大約可以減少購自來水量在150萬t左右，對電廠的安全、綠色生產(chǎn)及經(jīng)濟運行提供了有力的保障。

3、“全膜法水處理”系統(tǒng)改造技術(shù)經(jīng)濟效益分析

（一）技術(shù)性分析

水處理系統(tǒng)工藝進(jìn)行技術(shù)升級改造后，系統(tǒng)因自動化程度高，能及時將出水水質(zhì)不符合要求的設(shè)備從系統(tǒng)中隔離，產(chǎn)水水質(zhì)得到有效保障。系統(tǒng)的穩(wěn)定性在這幾年的運行中也得到驗證，在海水倒灌期，由于珠江水的含鹽量大，按以往的離子交換處理工藝，嚴(yán)重影響到系統(tǒng)的制水量，在運行床失效時，短時的水質(zhì)惡化間接影響到產(chǎn)水水質(zhì)?，F(xiàn)在用“全膜法”工藝，已不存在該問題。

（二）經(jīng)濟性分析

“全膜法”水處理系統(tǒng)設(shè)備與傳統(tǒng)離子交換水處理設(shè)備相比，一次性投入資金較大，且膜的運行壽命較離子交換樹脂短，折算到制水成本約較高。按目前恒運電廠的運行模式，膜壽命按3年計算，年平均制水成本約為8.0元·t-1，而傳統(tǒng)離子交換水處理設(shè)備折舊年限較長，制水成本相對較低。但因離子交換水處理工藝，在海水倒灌時，必需采用自來水作為水源進(jìn)行制水，每年需要從自來水水廠購買500萬元以上的自來水，而改用“全膜法”后，雖每年仍會產(chǎn)生約100萬元自來水費用，已大量節(jié)約了該筆費用，從而提高了“全膜法”制水的經(jīng)濟性。

4、長距離供熱擴建需求

恒運電廠正準(zhǔn)備實行對開發(fā)區(qū)東區(qū)長距離供熱，供熱量將從目前100t·h-1增加至400t·h-1左右，化學(xué)水處理再次面臨擴建需求，按目前提供的設(shè)計方案中，仍將“全膜法”處理工藝作為主要考慮對象。

五、結(jié)束語

從實踐出發(fā)對當(dāng)前全膜法水處理工藝應(yīng)用的相關(guān)知識，進(jìn)行了粗略的分析和研究。綜上分析，全膜法水處理工作的主要任務(wù)是運用科學(xué)的方法，促進(jìn)工作的開展。

參考文獻(xiàn)

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[2]張葆宗.反滲透水處理應(yīng)用技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2010.endprint