反滲透膜在電廠脫硫廢水中的應(yīng)用

周光秋ZHOU Guang-qiu

（國能重慶電廠有限公司，重慶 400050）

1 現(xiàn)階段火電廠脫硫廢水處理工藝應(yīng)用舉例

表1 煤質(zhì)中重金屬含量資料

二期脫硫廢水零排放不僅要處理5、6 號(hào)機(jī)組產(chǎn)生的脫硫廢水，而且要處理一期來的脫硫廢水，調(diào)試期間一期工程脫硫廢水水質(zhì)全分析資料如表2 所示。

表2 調(diào)試期間一期工程脫硫廢水水質(zhì)全分析資料

廢水零排放所使用的主要工藝系統(tǒng)流程：

5～8 號(hào)機(jī)組脫硫廢水（48t/h）→初沉池→調(diào)節(jié)曝氣池（一期脫硫廢水（20t/h 也進(jìn)入此）→廢水提升泵→中和箱→沉降箱→絮凝箱→一級(jí)澄清池→一級(jí)清水池→一級(jí)清水泵→二級(jí)反應(yīng)池→二級(jí)澄清池→TMF 循環(huán)水箱（排放到污泥緩沖池）→TMF 循環(huán)水泵→TMF 機(jī)組→TMF 產(chǎn)水箱→高壓反滲透提升泵→STRO、DTRO 系統(tǒng)（濃水部分）→濃水箱→濃水輸送泵→至1～4 號(hào)機(jī)除渣系統(tǒng)和煤廠；STRO、DTRO 系統(tǒng)（淡水部分）→淡水箱→淡水輸送/沖洗泵→5、6 號(hào)機(jī)脫硫工藝水箱；系統(tǒng)內(nèi)初沉池內(nèi)污泥經(jīng)過初沉池泥水輸送泵，將污泥輸送至污泥緩沖池；一級(jí)澄清池、二級(jí)澄清池及TMF 系統(tǒng)的污泥重力排入污泥緩沖池內(nèi)。污泥緩沖池的污泥由高、低壓進(jìn)料泵加壓進(jìn)入板框壓濾機(jī)，進(jìn)行濃縮處理，變成泥餅（泥餅含水率≤60%）后外運(yùn)。

輔助系統(tǒng)作用及流程如下：

①混凝劑貯存及加藥系統(tǒng)用于去除水中的懸浮物，流程為：混凝劑卸藥泵—混凝劑貯存罐—混凝劑計(jì)量泵—絮凝箱。

②無機(jī)硫加藥系統(tǒng)用于去除水中的重金屬，流程為：插桶泵—無機(jī)硫攪拌箱—無機(jī)硫計(jì)量泵—沉降箱。

③鹽酸貯存及加藥系統(tǒng)用于反滲透進(jìn)水pH 調(diào)節(jié)、TMF 裝置和STRO+DTRO 化學(xué)清洗溶液配置，流程為：卸酸泵—鹽酸儲(chǔ)罐—鹽酸計(jì)量箱—鹽酸計(jì)量泵—化學(xué)清洗箱、TMF 產(chǎn)水箱。

④氫氧化鈉貯存及加藥系統(tǒng)用于pH 值調(diào)節(jié)、除去部分Mg2+和化學(xué)清洗溶液配置，流程為：卸堿泵—堿貯存罐—?dú)溲趸c計(jì)量泵—沉降箱、化學(xué)清洗箱。

⑤阻垢劑加藥系統(tǒng)用于消除反滲透裝置的結(jié)垢傾向，流程為：阻垢劑計(jì)量箱—阻垢劑加藥泵—STRO+DTRO 反滲透進(jìn)口管。

⑥還原劑加藥系統(tǒng)用于保證STRO+DTRO 反滲透裝置進(jìn)水游離余氯小于0.1mg/L，流程為：還原劑計(jì)量箱—還原劑加藥泵—STRO+DTRO 反滲透進(jìn)水管。

⑦石灰加藥裝置系統(tǒng)用于提高中和箱內(nèi)廢水的pH，以去除脫硫廢水中部分重金屬、CaSO4及部分Mg2+，流程為：石灰干粉料倉—石灰乳計(jì)量箱—石灰乳加藥泵—中和箱。

⑧碳酸鈉加藥裝置系統(tǒng)用于去除廢水中的Ca2+離子，流程為：碳酸鈉干粉料倉—碳酸鈉乳計(jì)量箱—碳酸鈉加藥泵—二級(jí)反應(yīng)池及沉淀箱。

⑨STRO+DTRO 反滲透化學(xué)清洗系統(tǒng)用于STRO+DTRO 反滲透裝置污堵時(shí)的化學(xué)清洗，流程為：清洗劑插桶泵—清洗罐（帶內(nèi)置電加熱器）—清洗泵—清洗過濾器—STRO+DTRO 清洗進(jìn)水管。

⑩曝氣系統(tǒng)用于脫硫廢水混合均勻及氧化脫硫廢水中還原性物質(zhì)，流程為：曝氣風(fēng)機(jī)—調(diào)節(jié)曝氣池（內(nèi)設(shè)曝氣頭）。

?污泥處理系統(tǒng)用于處理初沉池、一級(jí)澄清池、二級(jí)澄清池及TMF 系統(tǒng)排出的污泥，流程為：污泥緩沖池—高、低壓進(jìn)料泵—板框壓濾機(jī)—泥餅外運(yùn)。

?壓縮空氣系統(tǒng)用于污泥系統(tǒng)反沖洗、布袋除塵器用氣及氣動(dòng)閥用氣，流程為：廠區(qū)壓縮空氣來—空氣儲(chǔ)罐-各用氣點(diǎn)。

以上工藝工程中，在進(jìn)入反滲透膜之前，首先進(jìn)行了廢水兩級(jí)預(yù)處理，系統(tǒng)的功能是對(duì)脫硫廢水進(jìn)行半軟化處理，去除脫硫廢水中的懸浮物、全部Ca2+、部分Mg2+以及其他雜質(zhì)離子，其次進(jìn)行了TMF 超濾膜處理，降低濁度和SDI，再通過反滲透膜降低水中含鹽量，達(dá)到脫硫廢水回收再利用。

2 反滲透膜在電廠脫硫廢水中的應(yīng)用成果

要實(shí)現(xiàn)電廠脫硫廢水直接零排放，其工藝的最終目標(biāo)是通過蒸發(fā)結(jié)晶來實(shí)現(xiàn)的，而蒸發(fā)結(jié)晶的前一階段就是廢水減量濃縮工藝，反滲透膜濃縮技術(shù)就成為目前廢水減量濃縮工藝的主流技術(shù)。廣東華廈陽西電廠二期脫硫廢水處理系統(tǒng)采用反滲透膜對(duì)脫硫廢水進(jìn)行濃縮減量處理，成功實(shí)現(xiàn)了脫硫廢水的濃縮減量，使?jié)馑繚M足本工程濕渣系統(tǒng)和煤廠的使用要求。它的膜濃縮工藝采用了耐高壓抗污染的STRO+DTRO 膜濃縮技術(shù)（如圖1 所示）。

圖1 STRO+DTRO 膜濃縮處理系統(tǒng)示意圖

它的工藝過程是：TMF 產(chǎn)水箱的脫硫廢水經(jīng)過高壓反滲透提升泵提升，并經(jīng)過芯式過濾器保安過濾后進(jìn)入STRO+DTRO 膜系統(tǒng)。由于脫硫廢水含鹽量很高，并且容易污堵，為提高反滲透系統(tǒng)回收率，同時(shí)克服膜污染，STRO+DTRO 高壓反滲透膜系統(tǒng)采用濃水內(nèi)循環(huán)模式，經(jīng)過設(shè)置的循環(huán)泵將膜柱出口一部分濃縮液回流至循環(huán)泵入口，與進(jìn)水相混合后通過膜柱，以保證膜表面足夠的流量和錯(cuò)流流速，避免膜污染。膜系統(tǒng)產(chǎn)水進(jìn)入淡水池內(nèi)，然后通過淡水沖洗泵回用至5、6 號(hào)機(jī)脫硫工藝用水或回用于本系統(tǒng)。濃水進(jìn)入濃水池內(nèi)，通過濃水輸送泵輸送至一期濕渣系統(tǒng)和煤廠。膜裝置濃水排水裝設(shè)流量控制閥（穩(wěn)流閥），以控制水的回收率。膜裝置采用程序控制，自動(dòng)監(jiān)控，其監(jiān)控功能由脫硫廢水處理系統(tǒng)程控系統(tǒng)完成。膜系統(tǒng)進(jìn)水設(shè)有電導(dǎo)率表、pH 表、ORP 表、溫度表、流量計(jì)、壓力表、壓力變送器，出水設(shè)有電導(dǎo)率表、壓力表、壓力變送器、流量計(jì)。各段設(shè)有壓力表、壓力變送器、流量計(jì)，濃水設(shè)有壓力表和壓力開關(guān)，用于監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行及水質(zhì)。膜系統(tǒng)在入口TDS 為40000mg/L 左右時(shí)，除鹽率能達(dá)到95%以上，系統(tǒng)整體回收率＞70%以上,產(chǎn)水水質(zhì)在滿足《火電廠石灰石-石膏濕法脫硫廢水水質(zhì)控制指標(biāo)》（DL/T 997-2006）的情況下，同時(shí)滿足脫硫工藝用水水質(zhì)指標(biāo)，成功實(shí)現(xiàn)回收利用。

3 影響反滲透膜性能的因素

脫鹽率和產(chǎn)水率是反滲透膜的兩個(gè)主要性能指標(biāo)，脫鹽率的高低主要取決于膜元件表面的脫鹽層的致密度，同一壓力下，脫鹽層越致密，脫鹽率越高，產(chǎn)水率降低；溶液中物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和分子量、反滲透膜使用磨損情況、化學(xué)清洗方法、進(jìn)水pH 值對(duì)反滲透膜的脫鹽率也有較大的影響[2]；膜對(duì)不同的物質(zhì)有不同的脫鹽率，使用時(shí)間越長，化學(xué)清洗方法不對(duì)，都會(huì)對(duì)膜不同程度的損壞，降低脫鹽率；當(dāng)進(jìn)水pH 值在6-7 之間，ORP 值在200mv 以內(nèi)時(shí)，脫鹽率基本達(dá)到最高。影響膜產(chǎn)水率的主要因素是脫鹽層的致密度、進(jìn)水壓力、進(jìn)水溫度和膜污染，同一致密度下，隨著進(jìn)水側(cè)反滲透壓力的升高，膜兩側(cè)壓差增大，使得產(chǎn)水量加大，但是鹽透過量幾乎不變，但是當(dāng)壓差超過一定值時(shí)，又會(huì)導(dǎo)致鹽透過量增加，脫鹽率不再增加，這些都是由膜本身的特性決定的；反滲透膜隨著水溫的增加，水通量也會(huì)線性的增加，進(jìn)水水溫每升高1℃，通水量就增加2.5%-3.0%；（以25℃為標(biāo)準(zhǔn)）；膜污染產(chǎn)生的霉菌會(huì)降低反滲透膜的產(chǎn)水性量，因此在運(yùn)行中嚴(yán)格控制水中游離余氯的含量不得高于0.1mg/L，化學(xué)清洗、殺菌、保養(yǎng)都不得使用強(qiáng)氧化性介質(zhì)，比如次氯酸鈉、過氧化氫等，殺菌劑只能使用非氧化性殺菌劑，同時(shí)考慮生物降解，比如：卡松等。減少使用還原劑，防止膜生長細(xì)菌[3]。

4 結(jié)束語

由于反滲透膜具有過濾水中鹽離子的功能，它出水水質(zhì)好、低能耗、高效率、無污染等突出優(yōu)點(diǎn)，使得它在許多水處理工業(yè)中的應(yīng)用越來越被廣泛關(guān)注。隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，新型高分子材料的不斷涌現(xiàn)，石墨烯、碳納米管等新型材料的出現(xiàn)，更低操作壓力、更高脫鹽率和產(chǎn)水率的反滲透膜將會(huì)逐漸呈現(xiàn)在各個(gè)水處理工廠，它在燃煤火電廠脫硫中的治理能力將會(huì)大放光彩。