淺析反滲透在電廠鍋爐補給水處理中的應用

河南省電力勘測設計院 河南鄭州

摘要：由于近年來水資源短缺及水污染嚴重，為節約用水，合理開發利用水資源，電廠鍋爐補給水水源采用循環水排污水。本文介紹了反滲透主要原理及發展，國內大型機組鍋爐補給水水源為經石灰軟化處理后的循環水排污水情況下，采用的不同處理工藝的經濟技術對比以及反滲透在此種水源運行中出現的主要問題及解決辦法。

關鍵詞：反滲透；電廠鍋爐；水處理；經石灰軟化處理后的循環水排污水

1.概述

技術上可行的鍋爐補給水處理系統方案有多種，通過技術經濟比較，選擇技術可行、經濟合理、節約用水、保護環境，水質適應性更廣的鍋爐補給水系統是必須的。反滲透水處理技術以其高脫鹽率、較高自動化程度、環保和低耗能等優勢，成為電廠鍋爐補給水處理系統的重要組成部分。對于經石灰軟化處理后的循環水排污水做為鍋爐補給水水源時，反滲透在電廠鍋爐補給水處理中的作用更為突出。

2.反滲透水處理技術發展

反滲透是一種利用物理原理進行水凈化的過程，在高于溶液滲透壓的作用下使溶液中的溶劑（一般指水）通過反滲透膜（一種半透膜）分離出來，從而去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物、熱源、有機物等，這樣就得到了純凈的水。

1950年代，人類發現硝酸纖維素有良好的半透性，制得了第一代反滲透膜；1960年代，用新的制膜工藝制得了第二代反滲透膜，醋酸纖維素不對稱膜；20世紀60年代中期，研發出新一代復合型滲透膜。在第三代反滲透膜的基礎上，人類又開發出各種具有良好性能，中壓、低壓及超低壓高脫鹽率，低污染等優點的聚酰胺復合膜，從而使反滲透技術廣泛應用在各個領域。作為一種新興的膜分離技術，反滲透的脫鹽率高達99%以上，反滲透技術在鍋爐補給水處理過程中發揮著重要作用。

3.反滲透在電廠鍋爐補給水處理中的應用

近幾年，我國水環境污染嚴重，地表水和地下水均出現不同程度污染，為節約用水，減少水體污染，各種用水的水源都發生了巨大變化，尤其在水資源短缺地區，電廠鍋爐補給水水源采用循環水排污水日趨成為主流趨勢。目前，反滲透技術在國內很多電廠的鍋爐補給水處理中得到應用，如開封火電廠2X600MW機組擴建，國電滎陽一期電廠，新密電廠二期2X1000MW，伊川龍泉金亨電廠2X600MW，焦作龍源電廠2X600MW，焦作電廠上大壓小2X300MW，焦作東區熱電聯產2X300MW等已經建成投運的電廠。這些電廠都是以石灰軟化處理后的循環水排污水做為鍋爐補給水水源。由于循環水的高濃縮倍率，排污水含鹽量高，微生物含量高，傳統的離子交換除鹽工藝已經不能滿足當前形勢下的水處理要求。根據《火力發電廠化學設計規范》（DL/T 5068-2006）里的規定，鍋爐補給水處理工藝流程可行的方案為方案一：預處理+反滲透預脫鹽+一級除鹽+混床處理，方案二：預處理+一級反滲透+二級反滲透+EDI處理系統。

3.1系統工藝選擇

方案一適用于原水含鹽量大于400mg/L，TOC含量高，對原水含鹽量適應范圍廣。流程為經石灰軟化澄清-過濾后的循環水排污水-活性炭過濾器 -超濾裝置-超濾裝置→超濾出水水箱→超濾出水升壓泵→保安過濾器→高壓泵→一級反滲透裝置→除碳器→中間水箱→中間水泵→逆流再生陽離子交換器→逆流再生陰離子交換器→混合離子交換器→除鹽水箱→除鹽水泵→主廠房。方案二適用于原水含鹽量高，電導率，堿度，硬度，二氧化硅中的一項或幾項指標高，對原水適應范圍廣。流程為經石灰軟化澄清-過濾后的循環水排污水→活性炭過濾器→超濾裝置→超濾出水水箱→超濾出水升壓泵→保安過濾器→一級高壓泵→一級反滲透裝置→滲透水箱→二級高壓泵→二級反滲透裝置→淡水箱→EDI升壓泵→EDI裝置→除鹽水箱→除鹽水泵→主廠房。文中以某電廠為例，鍋爐補給水水源為經石灰軟化處理后的循環水排污水，水量為160t/h，兩個系統的主要設備如表3.1所示。

由上表中數據可以看出，方案一的費用最低，在經濟上最為合理。本文中所列舉電廠均選用是技術上可行，經濟上最合理的方案一工藝。

3.2 運行中存在問題及解決措施

由于循環水排污水含鹽量高、易滋生微生物和水質復雜等特點，當經石灰軟化澄清、過濾后的循環水排污水做為鍋爐補給水水源時，反滲透設備在運行中存在的主要問題是膠體、顆粒和有機物污堵，尤其是當城市中水作為電廠水源的時候，問題更為突出，其次是難溶性鹽類結垢問題，這些污染物沉積在膜表面，不僅導致產水流量和系統脫鹽率分別下降或惡化，而且還會增加反滲透清洗頻率，降低膜的功能和使用壽命。

在膠體和顆粒污堵嚴重影響反滲透性能，會大幅降低產水量，有時會降低系統脫鹽率。一旦出現生物污染并產生生物膜，清洗就非常困難，反滲透膜元件的生物污染嚴重影響反滲透系統性能，出現進水至濃水間壓差的迅速增加，導致膜元件發生“望遠鏡”現象與機械損壞一級膜產水量下降，甚至導致產品水污染。當難溶鹽類在膜元件內不斷被濃縮且超過其溶解極限時，反滲透膜表面會發生結垢，反滲透膜產水量嚴重下降。

為了使系統正常運行，預防膠體、顆粒污染，微生物和不溶性有機物污染、膜結垢，需要采用以下措施，

a.嚴格控制預處理的運行、操作和管理。

b.選用抗污染膜元件。

c.要預防膜生物污染，進行周期性消毒以及選用抗污染膜元件。對反滲透預處理部分采用氯消毒以防止微生物污染。在進入膜元件之前加還原劑，控制余氯的含量小于0.1mg/L。

d.針對不同的膜污染問題采用相應的化學清洗方案。

e.根據水量和水質加入定量的酸、阻垢劑。

f.定期化驗水源水質，嚴格控制加藥的比例。

4.結語

經石灰軟化澄清、過濾后的循環水排污水做為鍋爐補給水水源時，選擇反滲透預脫鹽比傳統離子交換法延長了運行周期，減少了酸堿廢水排放。反滲透不僅具有經濟合理的優勢，還能夠提高水處理的水質質量，實現了水資源的循環利用，有效節約水資源。其次，選擇合理的預處理工藝是保證反滲透高效、正常運行的關鍵。

參考文獻：

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