關(guān)于電廠化學(xué)水處理中反滲透膜技術(shù)的應(yīng)用探討

＊陳建花

（山西兆豐鋁電有限責(zé)任公司自備電廠 山西 045200）

引言

在電廠的發(fā)電系統(tǒng)中，水品質(zhì)的好壞直接影響到了電廠發(fā)電的經(jīng)濟(jì)效益。如果存在沒(méi)有完全凈化處理的水，水中所含的雜質(zhì)就會(huì)通過(guò)設(shè)備的循環(huán)系統(tǒng)造成熱力設(shè)備的腐蝕和破壞，在影響電力設(shè)備運(yùn)行的同時(shí)，還降低了運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益，這無(wú)形中增加了運(yùn)行成本。

1.電廠化學(xué)水處理現(xiàn)狀

電能作為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要能源保障，這就需要電廠在確保自身發(fā)展的同時(shí)，還要保證能源供應(yīng)[1]。由于沒(méi)有經(jīng)過(guò)完全凈化的水會(huì)影響到電廠的經(jīng)濟(jì)效益，因此，電廠選擇一個(gè)合適的化學(xué)水處理工藝就十分重要。在電力系統(tǒng)中的化學(xué)水處理工藝有很多種，通常情況下，電廠會(huì)采用機(jī)械過(guò)濾的方式來(lái)去除水中的懸浮物和雜質(zhì)，然后再通過(guò)軟化水的方式來(lái)去除水中的硬度，在這個(gè)過(guò)程中可以通過(guò)離子交換的方式去除掉水中的離子，在這一系列的工藝方法中，也可以采用離子交換樹(shù)脂工藝。在電廠的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，十分容易出現(xiàn)化學(xué)廢液，同時(shí)也很難保證其工藝的連續(xù)進(jìn)行和能源的連續(xù)生產(chǎn)，這就會(huì)增加工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí)，在設(shè)備的操作和維護(hù)方面也需要較高的專(zhuān)業(yè)技術(shù)，設(shè)備的安裝和使用需要一個(gè)較大的空間，導(dǎo)致制水成本進(jìn)一步升高。

2.反滲透膜技術(shù)的概念

（1）基本原理。反滲透膜是反滲透技術(shù)中的核心部分，這是一種具有特殊性質(zhì)的半透膜。反滲透又稱(chēng)逆滲透，將水的壓力差作為推動(dòng)力，通過(guò)這一推動(dòng)力來(lái)將水溶液中分離出來(lái)溶劑，這也是實(shí)現(xiàn)過(guò)濾雜質(zhì)的過(guò)程。由于反滲透膜技術(shù)與自然滲透的方向不同，因此稱(chēng)為反滲透。其技術(shù)原理在于溶液在高滲透壓的作用下，會(huì)對(duì)半透膜的一側(cè)施加壓力，當(dāng)壓力超過(guò)滲透壓后，溶劑就會(huì)像反方向滲透，從而將水與其他物質(zhì)分離。

（2）系統(tǒng)組成。反滲透系統(tǒng)主要包括了過(guò)濾器、高壓泵、反滲透膜組、阻垢劑以及清洗系統(tǒng)。其中過(guò)濾器為一種立式柱狀設(shè)備，其內(nèi)部具有許多熔噴濾芯，在安裝到反滲透系統(tǒng)中之前，用于阻止水中的大顆粒物質(zhì)通過(guò)反滲透膜，從而保證膜的完整性；高壓泵主要作用在于為裝置提供壓力，從而使水能夠克服滲透壓，在通過(guò)反滲透膜之后進(jìn)入產(chǎn)水側(cè)，從而滿(mǎn)足預(yù)產(chǎn)水量的需求；反滲透膜組主要是將水分成淡水和濃水兩種，利用濃水調(diào)節(jié)裝置來(lái)保證水的回收率和脫鹽率能夠達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；阻垢劑的最主要作用就是防止?jié)馑幸恍╇y溶鹽在析出之后導(dǎo)致反滲透膜被堵塞，在調(diào)配阻垢劑時(shí)需要結(jié)合實(shí)際的水質(zhì)情況來(lái)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)[2]。

（3）發(fā)展前景和主要優(yōu)勢(shì)。反滲透技術(shù)是目前純水制備中應(yīng)用最為廣泛的一種脫鹽技術(shù)，其所針對(duì)的分離對(duì)象是溶液中的一些離子和一些有機(jī)物。隨著近年來(lái)反滲透技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了工業(yè)領(lǐng)域，具有十分廣泛的發(fā)展前景。反透膜技術(shù)能夠連續(xù)運(yùn)行，從而保證水質(zhì)始終處于一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，其使用不需要通過(guò)酸堿再生的手段來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且也不會(huì)因?yàn)樗釅A再生而停機(jī)，由于反透膜系統(tǒng)具備清潔系統(tǒng)，因此也節(jié)省了清洗用水，在提高設(shè)備運(yùn)行效率的同時(shí)，通過(guò)提高水的純度來(lái)提高了水的產(chǎn)率。

3.反滲透膜技術(shù)的應(yīng)用

(1)預(yù)處理工藝的應(yīng)用

反滲透裝置是鍋爐補(bǔ)給水處理的預(yù)脫鹽部分，其原理為水與溶液以滲透膜相隔，水則向溶液滲透，兩相之間有滲透壓，若在溶液相上加壓大于滲透壓，則溶液相中的水就會(huì)向水相反向滲透過(guò)去，利用反滲透而取得脫鹽水，即原水在足夠的壓力下，通過(guò)滲透膜變成純凈的水，沒(méi)有通過(guò)膜的水溶液物，懸浮物濃度逐漸增大而排放。反滲透技術(shù)在處理水的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)進(jìn)水體積持續(xù)減小和溶解性物質(zhì)濃度持續(xù)增大的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致懸浮顆粒在反透膜上不斷的沉積，最終堵塞進(jìn)水流道；同時(shí)當(dāng)濃水中的一些難溶解的物質(zhì)飽和度達(dá)到上限后就會(huì)出現(xiàn)物質(zhì)沉淀，在反透膜的表面會(huì)形成垢狀物，降低了反透膜的流通量，進(jìn)而影響到了產(chǎn)水水質(zhì)?；谶@些問(wèn)題需要在反滲透系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中增加預(yù)處理工藝，從而降低污染，有效改善反滲透膜的工作效率。預(yù)處理工藝應(yīng)該使用在選取原水進(jìn)入反滲透裝置前這一時(shí)間點(diǎn)，在系統(tǒng)中加入多種過(guò)濾器的濾料，從而避免裝置失效，通過(guò)過(guò)濾器的運(yùn)行從而減少原水中具有溶解性的有機(jī)物等雜質(zhì)；也可以選擇反洗型保安過(guò)濾器，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)定期進(jìn)行反洗和超聲處理，從而降低細(xì)菌滋生和雜質(zhì)沉積，增加過(guò)濾元件的過(guò)濾面積，從而減少過(guò)濾元件的更換周期和數(shù)量，減少凈水運(yùn)行成本。同時(shí)，通過(guò)反滲透系統(tǒng)中加入一些合適的試劑來(lái)調(diào)節(jié)水的酸堿度，結(jié)合垢狀物的沉積條件以及元件最佳運(yùn)行酸堿度來(lái)進(jìn)行酸堿調(diào)節(jié)。

(2)膜濃水及脫硫廢水工藝應(yīng)用

脫硫廢水及膜濃水水質(zhì)差，故設(shè)計(jì)脫硫廢水工藝為脫硫廢水池+脫硫廢水提升泵+中和箱（氫氧化鈉）+絮凝箱（高效絮凝劑）+沉淀箱+澄清濃縮池+砂濾罐+活性炭過(guò)濾罐+普通超濾進(jìn)行軟化除硬度預(yù)處理，超濾出水采用RO（海水淡化）+DTRO深度脫鹽。膜濃水來(lái)自工業(yè)廢水復(fù)用站的反滲透，濃水處理工藝采用高密度沉淀池+砂濾罐+活性炭過(guò)濾罐+普通超濾進(jìn)行軟化除硬度預(yù)處理，超濾出水采用RO（海水淡化）+DTRO深度脫鹽?？梢钥闯霾粌H地表水地下水通過(guò)反滲透技術(shù)進(jìn)行處理，以及沿海地區(qū)的海水淡化處理均使用反滲透膜，由于我們?cè)趦?nèi)陸，水資源短缺，全廠實(shí)現(xiàn)零外排的情況下，所有工業(yè)所排廢水實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)處理，這就迫切需要三聯(lián)箱加藥、澄清、過(guò)濾及反滲透膜及超濾膜、碟濾膜的深度脫鹽處理。

處理后的水用于脫硫系統(tǒng)，地表沉積的泥通過(guò)真空皮帶脫水機(jī)脫水后成石膏進(jìn)行綜合利用。如果活性炭過(guò)濾罐出水水質(zhì)清澈，但污染指數(shù)不達(dá)標(biāo)則禁止去后續(xù)反滲透系統(tǒng)，以防膜污堵結(jié)垢，期間處理的水可以用于灰渣抑塵用水。如何確保進(jìn)入反滲透膜前水質(zhì)穩(wěn)定并符合要求，其一就是藥劑配置及時(shí)及投加過(guò)程必須實(shí)現(xiàn)程控連鎖。其二就是監(jiān)督過(guò)濾器及澄清池及三聯(lián)箱的進(jìn)出水水質(zhì)符合要求，及時(shí)反洗和沖洗系統(tǒng)，反洗后的水回收，加高效絮凝劑后，攪拌均勻使藥劑和懸浮物充分接觸形成大顆粒絮凝沉積澄清底部，通過(guò)污泥輸送泵至真空皮帶脫水機(jī)處理；澄清水用于抑塵及反滲透膜系統(tǒng)深度處理。

(3)反滲透膜的日常監(jiān)督

①預(yù)處理來(lái)水水質(zhì)應(yīng)達(dá)到反滲透裝置進(jìn)水指標(biāo)要求，其中最主要的是SDI＜4.0。②當(dāng)反滲透系統(tǒng)在運(yùn)行中出現(xiàn)故障停運(yùn)時(shí)，不可馬上復(fù)位運(yùn)行，必須先開(kāi)啟保安過(guò)濾器前排污門(mén)泄壓，并查清楚反滲透停運(yùn)原因，處理后再恢復(fù)系統(tǒng)，啟動(dòng)反滲透。③在一般情況下，反滲透運(yùn)行不允許用手動(dòng)方式運(yùn)行，因?yàn)榉礉B透系統(tǒng)在手動(dòng)方式運(yùn)行時(shí)，高壓泵將無(wú)高、低壓保護(hù)，如出現(xiàn)異常，高壓泵容易燒壞。④在反滲透產(chǎn)水達(dá)到額定出力時(shí)，可適當(dāng)降低一段壓力和回收率，這樣有利于反滲透膜的長(zhǎng)期運(yùn)行。⑤運(yùn)行中要注意阻垢劑加藥量，頻率，行程控制正常，計(jì)量箱液位下降有規(guī)律。如加藥泵故障，應(yīng)及時(shí)采取措施以防反滲透結(jié)垢。⑥反滲透在自動(dòng)控制運(yùn)行中，阻垢劑加藥泵停運(yùn)，反滲透將自動(dòng)停運(yùn)。⑦高壓給水泵進(jìn)水裝有低壓開(kāi)關(guān)，出水裝有高壓開(kāi)關(guān)，當(dāng)泵進(jìn)水壓力低于或出水壓力高出設(shè)備設(shè)定參數(shù)時(shí)，泵會(huì)自動(dòng)停運(yùn)并發(fā)出報(bào)警。⑧反滲透設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中觀察濃水排水管附近設(shè)施結(jié)垢情況，判斷阻垢劑的質(zhì)量好壞，以及近期加藥量。

(4)反透膜裝置的清洗處理

污染判斷及清洗液選擇：

①反滲透裝置運(yùn)行一段時(shí)間后，當(dāng)產(chǎn)水量明顯下降，或在特定條件下當(dāng)產(chǎn)品水含鹽量明顯上升或各段壓差增加到0.2MPa時(shí)，膜元件即需要清洗。②反滲透設(shè)備運(yùn)行正常，但運(yùn)行一年以上，膜元件即需要清洗。③打開(kāi)壓力容器端板，通過(guò)目測(cè)或化學(xué)實(shí)驗(yàn)分析判斷污染種類(lèi)和污染原因。如果是金屬氧化物或碳酸鈣，就需用酸洗，酸洗一般用鹽酸或檸檬酸。鹽酸洗碳酸垢效果好，檸檬酸洗鐵的氧化物較好，如果是有機(jī)物或微生物污染，就用堿洗。如果是二氧化硅污染，則需用氫氟酸清洗。

通常反滲透水處理系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，需要每年針對(duì)其裝置進(jìn)行化學(xué)清理2次左右，并且要結(jié)合反滲透膜運(yùn)行元件的具體情況來(lái)設(shè)計(jì)清洗方案。雖然對(duì)反透膜裝置的清洗處理工作有著十分重要的意義，但工作人員仍需要進(jìn)行日常維護(hù)，其中主要包括定期化驗(yàn)水質(zhì)情況，根據(jù)水質(zhì)的實(shí)際情況來(lái)調(diào)整加藥量，從而防止水質(zhì)突然出現(xiàn)污染反滲透膜的現(xiàn)象，并且還要記錄和分析儀表的運(yùn)行數(shù)據(jù)，如果出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常要及時(shí)進(jìn)行處理。

4.結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，反滲透水處理技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到電廠化學(xué)水處理甚至脫硫廢水及膜濃水處理工藝中，同時(shí)反滲透水處理技術(shù)依托科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新正在不斷的走向成熟。不同于傳統(tǒng)的離子交換技術(shù)，反透膜技術(shù)能夠完全達(dá)到電廠化學(xué)水處理的最終要求，同時(shí)也能很好地解決傳統(tǒng)工藝中存在的一些問(wèn)題，電廠只有充分發(fā)揮反滲透膜技術(shù)的作用，才能夠在更好地提高電廠經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，提高污染水的利用價(jià)值，從而減少環(huán)境污染問(wèn)題的發(fā)生率。