全膜水處理技術在熱電廠中的應用

摘 要：文章介紹了膜分離技術的定義，膜的種類、特點以及全膜水處理工藝在我廠2×135MW機組鍋爐補給水處理中的實際應用。結果表明：全膜水處理工藝的出水水質完全符合我廠鍋爐補給水水質標準。全膜水處理可連續制水，出水質量好，節能環保。

關鍵詞：超濾；反滲透；EDI

1 電廠水處理的重要性

電廠生產過程中，水是主要的介質，汽水質量的好壞直接影響著鍋爐和汽輪機的安全經濟運行，如果水處理不當，就會對熱力設備造成結垢、腐蝕、積鹽。結垢直接影響傳熱和汽水正常循環，輕則造成垢下腐蝕、燃料浪費，嚴重則引發脹管、變形或爆管事故，影響熱力設備的安全經濟運行，所以選擇合適的化學水處理工藝及嚴格監督汽水品質，非常重要。

2 全膜水處理技術

2.1 膜分離技術

膜分離技術是一類技術的總稱，其原理是在外力推動下，利用一種具有選擇透過性的特制薄膜作為選擇障礙層，使混合物中某些組分易透過，其它組分難透過而被截留，來達到分離、提純、濃縮作用的技術。根據膜上孔徑大小可分為反滲透膜（0.0001～0.005？滋m）、納濾膜（0.001～0.005？滋m）、超濾膜（0.001～0.1？滋m）微濾膜（0.1～1？滋m）、電滲析膜等。

2.2 全膜分離技術

以膜技術為主要水處理手段的水處理系統稱為全膜水處理系統，該系統所涉及到的膜技術稱全膜水處理技術。目前電廠水處理中，鍋爐補給水已逐步采用全膜分離技術，即俗稱的三膜處理工藝（UF-RO-EDI），它的出水水質可以達到陰、陽、混床出水水質。

3 全膜水處理技術在我廠中的應用

我廠四期擴建工程為2×135MW雙抽凝汽式供熱機組，2×440噸/小時循環流化床鍋爐，鍋爐補給水量115.2t/h（冬季采暖期最大），鍋爐補給水處理系統出力124t/h，原水為地下水。采用盤式過濾器-UF-雙級RO-EDI處理方式，設計產品水質量：二氧化硅≤20mg/L，電導率<0.2us/cm，YD≈0。

工藝流程：地下水→盤式過濾器→蒸汽混合式加熱器→升壓泵→超濾循環泵→超濾裝置（UF）→超濾水箱→一級反滲透高壓泵→一級反滲透裝置→緩沖水箱→二級反滲透高壓泵→二級反滲透裝置→滲透水箱→EDI升壓泵→EDI保安過濾器→EDI裝置→除鹽水箱→除鹽泵至廠房。現就主要設備及其運行情況做以介紹。

3.1 超濾

超濾（UF）是一種壓力型驅動膜，屬多孔膜上的機械節流，用以分離大分子物質、病毒、膠體等，屬預處理設備。我廠選用美國進口KOCH公司生產的超濾膜組件，中空纖維結構，能截留0.002～0.1微米之間的大分子物質和雜質，切割分子量為10萬道爾頓。膜型號為V1072-35-PMC，材質為親水性的聚砜（PS）。共設4臺，每臺出力為53m3/h。

超濾是一個錯流和切向流的過程，在一定的外界壓力作用下，當待分離溶液以一定的流速沿著膜一側表面流動時，溶劑和低分子溶質將透過膜微孔至膜的另一側，而溶液中的高分子物質、膠體微粒、熱原質及細菌、微生物等被膜截流下來，從而實現分離、濃縮與提純、凈化的目的。當超濾裝置運行一段時間后，會有一些雜質粘附在膜表面，此時通過反沖洗將雜質沖出膜元件，使之恢復原有過濾性能。超濾裝置采用定期反洗的辦法，我廠根據調試確定每隔30min，自動進行沖洗，反洗水采用超濾的產品水，進行快速的沖洗，然后投入運行，根據時序控制，循環進行。經統計，從2007年6月至2011年12月，超濾出水最大濁度0.12NTU、SDI<1.0、余氯<0.1mg/L，保證后續設備長期穩定運行。

3.2 反滲透

RO作為預脫鹽設備，其原理為在外界壓力作用下，濃溶液中的溶劑通過半透膜向稀溶液中滲透，即半透膜只透過水不透過溶質，從而使水得到凈化。它可以將水中97-98%的鹽類除去。

我廠一級反滲透膜元件選用美國DOW公司生產的BW30-365FR芳香聚酰胺復合膜，出力2×77m3/h。二級反滲透膜元件選用美國DOW公司生產的BW30-LE440芳香聚酰胺復合膜，出力2×69m3/h。

反滲透膜元件給水的流動與傳統的過濾流方向不同，反滲透給水從膜元件端部引入，給水沿著膜表面平行的方向流動，被分離的產品水垂直于膜表面，透過膜進入產品水膜袋，如此形成一個垂直、橫向相互交叉的流向，此時鹽類及各種污染物被膜截留下來，被沿與膜面平行方向流動的剩余的另一部分原水攜帶出反滲透裝置，也就是過濾和清洗同步進行但這種同步清洗方式并不能完全將膜表面污染物除掉，隨著時間的推移，膜表面殘留的污染物會逐漸增多，以至于膜透水速度下降，水流阻力增加，脫鹽率降低，這時就需要化學清洗以恢復其性能。根據運行經驗，為了保證RO膜的使用壽命，一定要做好預處理工作，嚴格控制入口水各項指標并做好系統維護，避免頻繁清洗，但如果設備運行正常但運行一年以上，也應清洗保養。實際運行過程中，經過二級反滲透后水質指標已經達到硬度≈0，電導率<0.5？滋s/cm，二氧化硅<300？滋g/l、TDS<3.1mg/l。

3.3 EDI

EDI為精除鹽設備，其工作原理：以離子交換樹脂作為離子遷移的載體，以陽膜和陰膜作為鑒別陽離子和陰離子通過的關卡，在直流電場推動下實現鹽與水的分離。EDI裝置包括陰、陽離子交換膜、離子交換樹脂、直流電源等設備，離子交換樹脂充夾在陰陽離子交換膜之間形成單個處理單元，并構成淡水室，單元與單元之間用網狀物隔開，形成濃水室，在單元組兩端的直流電源陰陽電極形成電場。來水流經淡水室，水中的陰陽離子在電場作用下通過陰陽離子交換膜進入濃水室，在離子交換膜之間填充的離子交換樹脂大大提高了離子被清除的速度，同時水分子在電場作用下產生氫離子和氫氧根離子，這些離子對離子交換樹脂進行連續再生，使離子交換樹脂保持最佳狀態。EDI設備由一系列模塊并聯組裝而成，每個模塊有一定的產水量，可根據需要進行組裝，如果其中的一個模塊出現故障，在不影響其他模塊運行的情況下可對故障模塊進行維修或更換。

我廠EDI裝置選用美國E-CELL公司生產，本套裝置由18個MK-2ST的模塊組成，出力為2×62m3/h，采用濃水循環式。運行時產水回收率達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。運行采用自動程序化操作控制，非常簡單。經過本套水處理工藝制出的補給水硬度≈0、電導率<0.1？滋s/cm，二氧化硅<10μg/L。從2007年12月至2012年11月的運行數據看，給水、爐水、過熱蒸汽品質都非常好而且穩定，合格率均達到99.8%，熱力設備運行穩定。

4 結束語

采用全膜水處理工藝生產出的水質完全能達到我廠對鍋爐補給水的水質要求。設備運行自動化程度高，操作簡單，可連續制水，節能環保，出水質量好。化學凈水室每班僅一人值守，大大提高了生產效益和社會效益。

參考文獻

[1]周柏青.全膜水處理技術[M].北京：中國電力出版社.

[2]周柏青.電廠化學[M].北京：中國電力出版社.

作者簡介：韓鳳麗（1967，11-），女，內蒙古赤峰市，現職稱：技師，學歷：大專，研究方向：電廠化學水處理。