全膜分離技術(shù)在電廠化學(xué)水處理中的應(yīng)用

（東仙坡京能涿州熱電廠，河北 涿州 072750）

電廠往往需要借助水來將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為電能，水作為重要的媒介，在電廠日常運行過程中有著十分關(guān)鍵的作用。水的質(zhì)量直接關(guān)系著電廠設(shè)備的運行效率以及使用壽命。因此，水質(zhì)量控制直接關(guān)系著電廠的生產(chǎn)效益和生產(chǎn)水平，全膜分離處理技術(shù)能夠有效實現(xiàn)水質(zhì)凈化，具有運行方便、環(huán)保性能高、設(shè)備要求低等特點，在當(dāng)前電廠化學(xué)水處理過程中有著十分廣泛的應(yīng)用。

1 全膜分離技術(shù)概述

1.1 全膜分離技術(shù)的概念

全膜分離技術(shù)是指利用膜的選擇透過性特點，以薄膜作為媒介，以一定壓力作為推動力，將液體中不同粒徑、不同成分粒子分離開來。膜分離法的核心在于膜本身的功能，可以充分結(jié)合薄膜內(nèi)壁的孔徑大小，從而實現(xiàn)水的合理凈化。原有的水處理方法通常采取機械方式，通過過濾以降低水的硬度，但是過濾對混床和陰陽床的要求比較高，持續(xù)時間較長，需要協(xié)同作用才能夠?qū)崿F(xiàn)水中雜質(zhì)的有效去除。其間會產(chǎn)生一定的化學(xué)污染物，影響后續(xù)的水處理和生產(chǎn)活動。

1.2 全膜處理技術(shù)原理

全膜處理技術(shù)指的是通過一定的薄膜將溶液中的溶質(zhì)或者雜質(zhì)與溶液進(jìn)行分離的一種新型分離技術(shù)，在20世紀(jì)初研發(fā)成功。全膜分離技術(shù)包含電滲析法、擴散滲析法、反滲透法以及超過濾法等，可以在環(huán)境中提供穩(wěn)定可靠的分離水條件，自身具有過濾操作簡便、節(jié)能環(huán)保、分離高效等優(yōu)勢，在各行各業(yè)有著十分廣泛的應(yīng)用，成為當(dāng)前分離技術(shù)的重要組成部分。相對于其他分離技術(shù)，全膜分離技術(shù)具有較高的透水性，有著更長的使用壽命，化學(xué)組分比較穩(wěn)定，可以合理地進(jìn)行生物污染的處理，對工作環(huán)境有著較強的適應(yīng)性，溫度、范圍以及壓力使用范圍比較廣泛，在粒子分離的過程中有著良好的適應(yīng)性和穩(wěn)定性。全膜分離技術(shù)基本原理在于通過泵增加液體的壓力，使得水在過濾中能夠以一定的流速通過濾膜表面。這時，比膜孔隙小的物質(zhì)將會透過濾膜流出，形成透析液，比膜孔隙大的物質(zhì)將會留在濾膜表面，實現(xiàn)過濾和水凈化的效果。

1.3 全膜分離技術(shù)應(yīng)用價值和用特點

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和人民生活水平的提高，電能已經(jīng)成為當(dāng)前人們生活必不可少的資源，直接關(guān)系著人們的生活質(zhì)量和工業(yè)發(fā)展水平。作為當(dāng)前重要的動力能源，電能使得人們的生活更加多元化，已經(jīng)成為推動社會進(jìn)步和提高人們生活質(zhì)量的重要因素。因此，加強電廠管理和廢水處置，對于電力的供應(yīng)具有十分重要的作用和價值。電場中廢水的有效處理能夠保證發(fā)電設(shè)備高效正常運行，延長發(fā)電設(shè)備的使用壽命，提高發(fā)電設(shè)備的使用價值，保證電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和科學(xué)性。全膜分離技術(shù)在電廠化學(xué)水處理過程中有著十分顯著的優(yōu)勢，通過對廢水中粒子與液體之間的選擇性分離，能夠?qū)崿F(xiàn)水的合理凈化。

基于半透膜原理，全膜分離技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵在于膜的選擇，它會影響最終的分離效果。傳統(tǒng)的電廠化學(xué)水處理技術(shù)包括沉降技術(shù)和過濾技術(shù)，但是難以有效分離水中的污染物，只能分離水中的大顆粒和懸浮物，處理效果不徹底，會造成二次污染，對生產(chǎn)設(shè)備帶來一定的損害。所以，全膜分離技術(shù)的有效應(yīng)用可以彌補傳統(tǒng)的機械處理方式的不足，有著良好的作用。全膜分離技術(shù)比較靈活，可以結(jié)合實際電廠化學(xué)水處理要求，選擇具體的處理方式，能夠選擇性地進(jìn)行有機物的處理，使其去除率達(dá)到97%。全膜處理技術(shù)分離后的水質(zhì)可以達(dá)到過濾補給水要求，實現(xiàn)水資源的有效利用。全膜分離技術(shù)操作比較簡便，使用設(shè)備少，結(jié)構(gòu)簡單，處理過程環(huán)保，得到的是純凈水，可以在生產(chǎn)過程中避免使用強堿和強酸，不會產(chǎn)生二次污染，環(huán)保性能高。

2 全膜分離技術(shù)在電廠化學(xué)水處理過程中的應(yīng)用

2.1 反滲透技術(shù)

結(jié)合當(dāng)前電廠化學(xué)水處理的需求和具體處理情況來看，工作人員可以結(jié)合全膜處理技術(shù)的透過選擇特性進(jìn)行水分子的過濾以及其他分子的有效攔截。在全膜處理過程中，膜的兩側(cè)會形成一定的靜力壓差，利用靜壓力差作為過濾的推動力可以實現(xiàn)滲透壓力的克服，從而完成電廠水的分離以及處理。根據(jù)電廠化學(xué)水處理的實際要求，需要合理設(shè)置靜壓力差，一般情況下，靜壓力差最小值不能小于1.5 MPa，最大不能高于10.5 MPa，以保證過濾效率。在合理的靜壓力差范圍之內(nèi)，有效分離電廠化學(xué)水的不同粒子，有效清除大顆粒物和大分子物質(zhì)。反滲透技術(shù)在當(dāng)前電廠化學(xué)水處理中的應(yīng)用效果很理想，能夠有效去除水中的細(xì)菌，但是反透滲對反滲透膜的功能提出了更高的要求，人們需要結(jié)合水分子的特性和電廠化學(xué)水處理的實際要求，合理設(shè)置反滲透膜。反滲透設(shè)備直接關(guān)系著水的凈化效果以及處理質(zhì)量，反滲透技術(shù)利用人為干擾滲透作用，能夠提高滲透效率，耗能比較少，操作簡單，廢水處理效率比較高[1]。

2.2 超濾膜技術(shù)

電廠化學(xué)水處理應(yīng)用超濾膜技術(shù)，可以有效地截住水中的粒子，實現(xiàn)水的分離、濃縮和凈化。超濾膜技術(shù)主要靠外力改變膜兩邊的壓力來凈化水。因為合適的壓力作用，液體中的溶劑和顆粒較小的溶質(zhì)穿過膜壁上的小孔進(jìn)行分離，從而將溶液中不同粒徑的物質(zhì)分離。電廠化學(xué)水處理主要使用中空纖維超濾膜，這種膜的篩孔分離只需要較低的壓差作為推動力，其分離機理有3種：溶質(zhì)吸附在微孔內(nèi)部和膜表面；顆粒直徑略小于膜孔的溶質(zhì)可能會停留在微孔內(nèi)部造成堵塞；顆粒直徑大于膜孔的則被篩分在膜的表面。在電廠化學(xué)水處理中，這種中空纖維超濾膜有錯流過濾和終端過濾兩種工作方式。傳統(tǒng)的終端過濾因為隔開的液體處于靜止?fàn)顟B(tài)，因此隨著工作時間的變長，已經(jīng)截留的物質(zhì)會黏附在膜表面形成污染層。在沒有改變兩邊壓力的情況下，過濾阻力將會隨著時間推移逐漸增多，導(dǎo)致膜滲透率下降。錯流過濾則是讓分開的液體交錯對流，使得隔離的物質(zhì)因為對流而被帶走，黏附在膜表面的物質(zhì)減少，最終比終端過濾保持更高的滲透率。因此，錯流過濾應(yīng)用更加廣泛。

2.3 超過濾技術(shù)的應(yīng)用

在電廠化學(xué)水處理過程中，超過濾技術(shù)是全膜分離技術(shù)的第一道工序，超過濾技術(shù)運用的過濾膜孔隙較大，通常濾膜孔徑為0.05～1.00 μm，可以有效過濾電廠化學(xué)水中的大分子物質(zhì)和顆粒物。在實際應(yīng)用的過程中，超過濾技術(shù)的應(yīng)用效果與濾膜孔徑尺寸有密切聯(lián)系，主要的推動力為濾膜兩側(cè)的壓力。在壓力的驅(qū)動下，化學(xué)水會不斷流經(jīng)濾膜，小于濾膜孔徑的分子會通過濾膜，大于孔徑濾膜的分子就會被阻隔到濾膜表面，從而實現(xiàn)電廠化學(xué)水的凈化、隔離以及濃縮。通常將標(biāo)準(zhǔn)分子有機物的截留量作為超過濾膜的截留特征，其一般保持在1 000～30 000[2]。

2.4 電除鹽技術(shù)

電除鹽技術(shù)主要采取電力作為動力來源進(jìn)行離子交換，在電場作用下，水能夠?qū)崿F(xiàn)分解，從而達(dá)到水資源凈化的目的。離子交換膜的載體是一種離子交換樹脂，屬于有機材料，能夠有效提升水中離子的遷移能力，從而實現(xiàn)離子與水的有效分離，達(dá)到水處理要求和凈化效果，有效彌補傳統(tǒng)過濾技術(shù)的不足，不會受到酸堿度、溫度等因素的影響。

3 全膜分離技術(shù)在電廠化學(xué)水處理中的應(yīng)用實例

以廣東省某小型生活垃圾焚燒發(fā)電廠為例，該電廠在生產(chǎn)過程中使用全膜技術(shù)對水資源進(jìn)行處理，配置了兩套生活垃圾焚燒鍋爐，以焚燒生活垃圾為熱源進(jìn)行熱能轉(zhuǎn)換。每臺生活垃圾焚燒鍋爐每天處理能力為500 t，中壓單缸沖動凝汽式汽輪機組設(shè)計的供水量為24 t/h，以河水為水源，采用預(yù)處理技術(shù)和全膜處理技術(shù)進(jìn)行水處理。全膜分離技術(shù)是一種新型水處理技術(shù)，其原理是對廢水中液體與粒子進(jìn)行選擇性分離。全膜分離技術(shù)利用半透膜基本原理，薄膜可以讓部分物質(zhì)選擇性通過，其他物質(zhì)則不能通過，從而實現(xiàn)濃縮或提純的目的。

首先，結(jié)合工程項目的建設(shè)要點和處理需求，合理配置處理系統(tǒng)，包括蓄水池調(diào)節(jié)、水泵安裝、多介質(zhì)過濾器設(shè)置、活性炭過濾器安裝、超濾系統(tǒng)設(shè)計、反滲透系統(tǒng)設(shè)計、二氧化碳去除器設(shè)置、反滲透裝置二級控制、電除鹽裝置設(shè)計和鍋爐補水設(shè)計等環(huán)節(jié)。該電廠的預(yù)處理系統(tǒng)選擇活性炭過濾器、多介質(zhì)過濾器進(jìn)行處理，濾膜可以將絕大多數(shù)膠體物質(zhì)和懸浮物截留，使得出水凈化。同時，可以有效去除水中各種有機物、余氯等，保證超濾進(jìn)水的水質(zhì)。超濾應(yīng)用的材料薄膜為PVDF，進(jìn)水控制在室溫狀態(tài)，要求最大顆粒粒徑小于200 μm。反滲透膜材料為芳香族聚酰胺。在全膜分離技術(shù)應(yīng)用的過程中，首先需要對蓄水池中的廢水進(jìn)行沉降處理，過濾大顆粒物質(zhì)和懸浮物質(zhì)。然后，利用活性炭進(jìn)行廢水脫色處理，再進(jìn)入超濾裝置進(jìn)行處理。接著進(jìn)入反滲透階段進(jìn)入滲透處理，進(jìn)入水箱進(jìn)行除鹽和電除鹽處理，最后從水泵流出形成鍋爐補水，實現(xiàn)水凈化和重復(fù)利用。

在電廠化學(xué)水處理中，全膜處理技術(shù)采用物理手段，不會加入化學(xué)試劑，使得操作流程快捷和方便，避免化學(xué)試劑對水源造成二次污染，減少投入成本，保證過濾水的質(zhì)量，提高應(yīng)用效率和應(yīng)用價值。在實際化學(xué)水處理過程中，膜容易污染，清理比較困難，因此要結(jié)合膜的應(yīng)用情況合理控制膜污染。膜污染的主要原因是溶液濃差極化現(xiàn)象導(dǎo)致膜表面會附著一定雜質(zhì)，影響實際處理。所以，要根據(jù)清洗難度和附著物性質(zhì)進(jìn)行有效清洗，有效清理附著物，提高濾膜使用壽命，和溶液過濾速度。

4 結(jié)語

本文主要探究了全膜分離技術(shù)在電廠化學(xué)水處理中的應(yīng)用特點和優(yōu)勢，結(jié)合實例分析了具體的應(yīng)用方法，以期有效處理電廠化學(xué)水，提高全膜分離技術(shù)的應(yīng)用價值，保證電廠生產(chǎn)效益，實現(xiàn)我國電力行業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。