簡析反滲透技術(shù)在電廠中的應(yīng)用

摘要：簡析反滲透技術(shù)在大唐洛河發(fā)電廠水處理中的應(yīng)用，從反滲透系統(tǒng)設(shè)備、處理技術(shù)等方面論述反滲透技術(shù)在該廠的應(yīng)用情況，分析反滲透應(yīng)用中存在的問題及改進措施。

關(guān)鍵詞：反滲透 電廠水處理 超濾

隨著大型電廠機組參數(shù)與容量不斷提高，電廠化學(xué)水處理技術(shù)也發(fā)生了很大變化，這種變化源于高參數(shù)大容量機組對水質(zhì)的高要求需要，另外膜技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用又為電廠水處理技術(shù)的發(fā)展提供了可行性[1]。同時，在劇烈的電力市場競爭中，企業(yè)面臨著生產(chǎn)流程優(yōu)化重組、減員增效的壓力。

反滲透（reverse osmosis，RO）是上世紀60年代迅速發(fā)展起來的一種水處理工藝。在壓力驅(qū)動下，溶劑（水）通過半透膜進入膜的低壓側(cè)，而溶液中的其他組分（如鹽）被阻擋在膜的高壓側(cè)并隨濃縮水排出，從而達到有效分離的過程[2]。也是以壓力為推動力的篩分過程。海水淡化時，于海水一側(cè)施加一大于海水滲透壓的外壓，則海水中的純水將反向滲透至淡水中，此即反滲透海水淡化原理。目前，在城市用水、電廠鍋爐補給水、工業(yè)廢水處理以及海水淡化和各種溶液中溶質(zhì)分離等方面均得到了應(yīng)用，在電廠中也很快受到青睞。反滲透作為目前水處理應(yīng)用最廣泛的一種脫鹽技術(shù)，在電廠鍋爐補給水預(yù)脫鹽處理技術(shù)方面，反滲透技術(shù)的發(fā)展更暫露頭角，電力行業(yè)最早使用反滲透技術(shù)的是天津軍糧城電廠，隨后陸續(xù)在鄭州熱電、彰化電廠、寶鋼電廠等電廠也得到了應(yīng)用[3]。反滲透水處理最大的特點是具有出水水質(zhì)穩(wěn)定，脫鹽率極高，運行安全，操作簡單等優(yōu)勢。另外，反滲透技術(shù)具有極強的除去有機物和除硅能力，COD的脫除率可達83%，可滿足高參數(shù)大容量機組對水質(zhì)中有機物和硅含量嚴格要求的需要。其次，反滲透由于除去了水中的大部分離子（一般為90%左右），大大減輕了下一步離子交換系統(tǒng)的除鹽負擔，延長除鹽系統(tǒng)的運行周期，提高制水量，減少酸、堿廢液排放量，提高了電廠經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。

但現(xiàn)有文獻對反滲透技術(shù)在我國火力發(fā)電廠中應(yīng)用現(xiàn)狀的統(tǒng)計和分析總體來說依然較少。故本文以反滲透技術(shù)在大唐洛河發(fā)電廠水處理中的應(yīng)用為例，從反滲透系統(tǒng)裝置情況及實際運行中出現(xiàn)的一些問題，進行介紹和分析，以供總結(jié)反滲透技術(shù)在電廠水處理應(yīng)用經(jīng)驗。

大唐淮南洛河發(fā)電廠采用淮河水作為水源，水質(zhì)差，原水中泥沙多，顆粒物含量高，夏季溫度高，水中澡類物質(zhì)大量繁殖。

該廠三期#5、6機組為600MW超臨界參數(shù)變壓運行直流爐，對水質(zhì)要求比較嚴格。為提高鍋爐化學(xué)補給水水質(zhì)，故該廠三期化學(xué)一級除鹽系統(tǒng)前增加了超濾、反滲透系統(tǒng)。三期自2007年2月化學(xué)超濾、反滲透投運以來，出水水質(zhì)基本達到設(shè)計要求，并且水質(zhì)優(yōu)于一、二期除鹽系統(tǒng)出水，一級除鹽運行周期大大高于一、二期一級除鹽系統(tǒng)（一、二期無此設(shè)備）。

1 系統(tǒng)裝置

反滲透裝置對預(yù)處理水質(zhì)的要求比較嚴格，鑒于淮河水質(zhì)較差，反滲透預(yù)處理進水若采用常規(guī)的多介質(zhì)過濾器和活性炭過濾器，過濾后仍含有較多的懸浮物和膠體，這些雜質(zhì)和污染物會增加反滲透膜裝置的清洗頻率和減短膜的使用壽命，嚴重影響反滲透系統(tǒng)的運行，需要通過超濾處理來完全濾除，故該廠采用過濾效果更好的超濾工藝用于反滲透預(yù)處理。

超濾采用全流過濾，布置三套，豎直安裝。淮河水經(jīng)預(yù)處理后，由化學(xué)清水泵升壓后經(jīng)過濾器后進入超濾裝置，除去水中大部分懸浮、固體、膠體、大分子物質(zhì)和細菌，其出水進入超濾產(chǎn)水箱。超濾產(chǎn)水箱的出水經(jīng)升壓后進入保安過濾器。保安過濾器截留來自預(yù)處理出水中大于5μm的顆粒進入反滲透系統(tǒng)。這種顆粒經(jīng)高壓泵加壓后可能擊穿反滲透膜組件，造成大量漏鹽的情況，同時可能會劃傷高壓泵的葉輪。保安過濾器的出水進入反滲透裝置，除去大部分溶解鹽類，其出水進入反滲透產(chǎn)水箱。

反滲透處理裝置同樣為三個系列單元，每列都能單獨運行，也可同時運行，其凈水去反滲透產(chǎn)水箱。整體采取一級兩段處理方式，系統(tǒng)正常運行時，超濾裝置、反滲透裝置均采用并聯(lián)運行的方式。裝置具有高低壓保護裝置，慢起動裝置。高壓部分采用不銹鋼，低壓采用硬PVC，以保證系統(tǒng)高壓運行及產(chǎn)水水質(zhì)不受污染。系統(tǒng)包括保安過濾器、高壓泵、反滲透膜組、清洗系統(tǒng)及控制儀表五部分。為了控制、監(jiān)測反滲透系統(tǒng)正常運行，配有一系列在線測試儀表，包括電導(dǎo)率儀、流量表、壓力表、取樣裝置和高低壓保護開關(guān)等控制和監(jiān)測儀表。反滲透操作為全自動，濃水排放流量根據(jù)管線上安裝的穩(wěn)流閥來固定，產(chǎn)水設(shè)高壓保護爆破膜。在反滲透膜組長期運行后，會受到污染，如長期的微量鹽份結(jié)垢和有機物的積累而造成膜組件性能的下降，運行壓力升高，采用清洗以恢復(fù)其正常除鹽能力。

三期化學(xué)超濾、反滲透自2007年2月投運以來，較一、二期一級除鹽系統(tǒng)（一、二期無此設(shè)備）效果顯著，該廠預(yù)處理后的水經(jīng)過超濾后電導(dǎo)率為228us/cm，再經(jīng)過反滲透處理后降為3us/cm效果極為明顯，出水水質(zhì)基本達到設(shè)計要求，反滲透系統(tǒng)出水使一二級除鹽系列運行達一月之久。

2 常見問題原因分析及處理措施

2.1 系統(tǒng)產(chǎn)水量下降

反滲透保安過濾器進水是超濾水箱出水，超濾水箱腐蝕嚴重導(dǎo)致保安過濾器濾芯被堵造成反滲透裝置進口流量下降。

原因分析：

①入冬原水水質(zhì)惡化，冬季是淮河水的枯水季節(jié)，水質(zhì)差。

②超濾反洗加藥程序不合理，超濾系統(tǒng)運行方式為程序自動控制，根據(jù)設(shè)計要求，每運行60分鐘反洗一次，反洗時由計量泵輪流加入鹽酸和氫氧化鈉稀釋液，每反洗一個周期（六次后），加次氯酸鈉。超濾反洗后藥液不能清洗干凈直接投運導(dǎo)致出水有少量余氯對系統(tǒng)造成腐蝕。超濾水箱管道是不銹鋼材質(zhì)，沒有村膠容易被氯離子腐蝕造成污染，腐蝕產(chǎn)物進入保安過濾器內(nèi)堵塞濾芯，對反滲透系統(tǒng)造成危害。

處理措施：

①提高對原水的預(yù)處理，加大空擦濾池的反洗次數(shù)，確保原水水質(zhì)穩(wěn)定。

②對超濾反洗加藥程序進行修改，在加藥反洗后增加“正沖→反洗→投運”運行流程。同時加強運行管理，加大巡查力度，及時調(diào)整加藥量。防止加入次氯酸鈉過量。

2.2 段間壓力上升

反滲透裝置出現(xiàn)濃水段和二段之間壓差升高。

原因分析：

反滲透裝置運行一定時間或膜污染后組件阻力升高。

處理措施：

①對組件進行反沖洗和化學(xué)清洗。

②加強預(yù)處理設(shè)備的運行監(jiān)督管理，防止結(jié)垢物質(zhì)、不溶性物質(zhì)、膠態(tài)物、有機物及微生物等對膜的污染和侵蝕。

③硫酸鈣、碳酸鈣、二氧化硅等若在膜面沉積，會使設(shè)備壓差增加，流量降低。加緩蝕阻垢劑同時加強pH值和硅含量的監(jiān)督，使pH值在設(shè)計范圍之內(nèi)，控制濃水側(cè)硅含量不超過100mg/L，否則應(yīng)加大排污，降低回收率，防止硅垢析出。

④地表水中含有膠體物和有機物等[4]，運行中應(yīng)及時嚴格控制FI（污染指數(shù)）值，以符合組件要求。當FI值超過要求時，應(yīng)及時檢查原因，不允許在FI值不合格的情況下長期運行。

⑤采用氯化處理除微生物、細菌等生物活性物質(zhì)[5]。生物活性（BOD）對膜的影響較大，它可引起膜的生物降解，而且生物的繁殖會導(dǎo)致膜通道的堵塞。

3 結(jié)論

該廠三期化學(xué)超濾、反滲透系統(tǒng)設(shè)備對于該廠來說尚屬新設(shè)備，在實際應(yīng)用中還需要進一步探索反滲透水處理技術(shù)應(yīng)用中存在的問題。自2007年2月投運以來，其運行和維護全憑值班工人的個人經(jīng)驗和書本上的知識決定，生產(chǎn)實踐經(jīng)驗還不豐富，需要在實際生產(chǎn)運行過程中總結(jié)積累運行經(jīng)驗。

另外，在安全運行的基礎(chǔ)上，本著創(chuàng)新、節(jié)能的原則，還需要通過生產(chǎn)實踐在保證設(shè)備安全運行，提高設(shè)備使用壽命同時進行技術(shù)革新，改進其運行和維護存在的不合理之處，降低生產(chǎn)成本，節(jié)能降耗損，創(chuàng)造更高經(jīng)濟效率。

參考文獻：

[1]于海琴，陶若虹.21世紀高參數(shù)機組電廠化學(xué)水處理技術(shù)發(fā)展探討[J].工業(yè)水處理，2000（08）.

[2]趙河立，尹建華，等.水處理膜的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].電力設(shè)備，2006（09）：104-105.

[3]朱小莎，和慧勇，羅獎合.反滲透技術(shù)在我國電廠中的應(yīng)用總結(jié)[J].熱力發(fā)電，1997（06）：38-43.

[4]楊忠蓮，高寶玉，岳欽艷.氯化鋁和聚合氯化鋁（PAC）在黃河水中的混凝效果與殘留鋁含量及組分[J].科學(xué)通報，2011（05）：15.

[5]楊久坡.反滲透膜微生物污染特性及其控制研究[D].2007.

作者簡介：胡軍（1973-），男，本科，助工，研究方向：熱動。