全膜法水處理工藝系統分析

陳桂蘭

摘 要：本論文全膜法水處理技術的概述出發，系統闡述了全膜法水處理工藝設計優化。接著研究了全膜法水處理工藝應用。

關鍵詞：全膜法 水處理 系統應用

一、前言

全膜法水處理工藝是將超濾、微濾、反滲透、EDI等不同的膜工藝有機地組合在一起，達到高效去除污染物以及深度脫鹽的目的一種水處理工藝。

全膜法水處理工藝是將超濾、微濾、反滲透、EDI等不同的膜工藝有機地組合在一起，達到高效去除污染物以及深度脫鹽的目的一種水處理工藝。全膜法處理后的出水可直接滿足鍋爐補給水、工藝用水、電子超純水、回用水、循環用水等要求該工藝已成功應用于電力、冶金、石化等多個領域。該工藝的關鍵技術EDI系電滲析（ED）和離子交換技術（DI）有機結合，達到連續除鹽、運行維護簡單、無酸堿排放污染。而超/微濾、反滲透已廣泛應用于海水（苦咸水）淡化及廢水回用。

二、全膜法水處理技術的概述

目前膜法水處理技術在環境過程中的應用，主要是超濾、反滲透、滲析和電滲析等方法用于處理各工業廢水。

1、UF技術

UF是以機械篩分原理為基礎，以膜兩側壓差為驅動力的膜分離技術。它是一種流體切向流動和壓力驅動的過濾過程，并按分子量大小來分離顆粒，通常超UF的孔徑為25～30nm。UF能夠有效去除水中的懸浮物、膠體、有機大分子、細菌、微生物等雜質。

2、RO技術

RO膜是一種具有選擇性透過性能的半透膜，某些分子透過膜的速率較大，其他分子透過膜的速率則相對較小，從而達到淡化、凈化或濃縮分離的目的。目前國內大部分電廠僅把RO當作預脫鹽，后面仍然采用離子交換技術，即RO+二級除鹽系統或RO+混床除鹽系統。此時廢酸堿的排放量與原來離子交換系統相比減少了約90%。

3、EDI技術

EDI技術解決了酸堿再生的問題，更符合環保要求。EDI是將電滲析與離子交換相結合的新型水處理方法，利用選擇性膜和離子交換樹脂組成填充床，通過電滲析中的極化現象對離子交換樹脂進行電化學持續再生，從而制取超純水。

三、全膜法水處理工藝設計優化

1、超濾系統

選擇性能優良的膜元件，膜通量按照低值設計，且系統運行方式設計為錯流過濾，每個運行周期上下端交替進水，以最大限度地避免膜污染現象。超濾給水泵和超濾反洗水泵增設變頻器，以減緩泵啟動時對膜絲的瞬間大流量沖擊，防止斷絲。設置加強反洗，每個運行周期反洗時根據水質情況酌情加入殺菌劑、酸或堿，以保持膜元件表面清潔。膜通量的選擇按照不大于膜元件制造廠商《導則》中進水水質規定的水通量低值的60～80%選取

2、反滲透系統

考慮到水源水質較惡劣，一級反滲透選用渦卷式抗污染復合膜元件，抗污染復合膜不但降低了膜表面的粗糙度、提高了膜的親水性、改善了水流通道，而且膜表面帶有電，能有效地削弱濃差極化和減緩有機物、微生物、陽離子聚合物、表面活性劑集膠體對膜的污染。考慮到二級反滲透進水水質較潔凈，二級反滲透選用較為經濟的渦卷式超低壓反滲透膜元件。膜的水通量是膜元件的重要指標，膜的污染速度隨水通量遞增，膜通量的選擇按照不大于膜元件制造廠商《導則》中進水水質規定的水通量低值的70～90%選取。高壓泵設置變頻器（或軟啟動）或電動慢開門，以降低啟泵時對高壓泵對反滲透膜元件的沖擊。

3、EDI系統

通過對比分析幾種不同EDI系統運行情況，以確定EDI系統膜塊的選型。通過對現有投入運行較好的EDI膜塊進行技術經濟比較，選擇單塊膜塊出力較大的產品，以降低造價和簡化系統。水中CO2的存在，會嚴重影響EDI裝置產水品質。為消除CO2對EDI裝置的影響，工程在二級RO裝置進水中加堿，這樣不但不會引起反滲透結垢，而且可以將CO2轉化為CO32-和HCO3-，提高了RO膜對碳酸的脫除率，使EDI系統進水中CO2含量<2mg/L，從而確保了EDI系統的產水品質。取消了濃水加鹽設備，利用EDI膜塊本身的技術特點確保濃水的導電性，從而使系統簡單，操作方便，易于控制。

4、系統整體設計優化

合并系統中的化學清洗裝置。由于超濾、反滲透、EDI運行一定時間后，均需要化學清洗，因此在開始設計時各系統分別設計了1套清洗裝置。考慮到超濾的化學清洗藥品中含有氧化性物質，而氧化性物質是反滲透膜元件的致命威脅，因此單獨設超濾化學清洗裝置，而將EDI化學清洗裝置取消，和反滲透清洗裝置共用，并將反滲透清洗裝置中的保安過濾器濾芯由5μm改為1μm，以滿足EDI進水水質要求。自清洗過濾器和超濾按照單元制一對一設計，控制簡單。自清洗過濾器反洗水、超濾反洗水回收至地下回收水池，用回收水泵送至疏矸水預處理系統原水池處理后回用。一級反滲透濃水、EDI極水回收至反滲透濃水箱直接用作脫硫系統用水；二級反滲透濃水、EDI濃水回至超濾水箱回用；系統化學清洗廢水回收至地下廢水池，用廢水泵打至工業廢水處理站處理后回用。將反滲透系統單元制進水改為母管制進水，從而簡化了反滲透進水加藥設備和進水水質分析儀表的設置。除鹽水泵設置變頻裝置，提高了泵運行的經濟性。除鹽水箱設置浮頂，以隔絕空氣，防止空氣中的CO2對除鹽水造成污染。

四、全膜法”水處理的分析

1、“全膜法”水處理工藝改造方案

工程改造在原水處理位置上進行，為確保C廠發電機組在水處理工藝技改過程中能夠正常穩定運行，采用先建兩套臨時的“全膜法”水處理工藝系統，設計出力為160t/h。待臨時系統投入穩定運行后，將室內離子交換工藝系統全部拆除，再在室內建造2套永久“全膜法”水處理系統，設計出力為160t/h。室內永久系統調試投運正常后，將臨時系統退出運行，將相應設備拆除移至原水處理車間，水處理工藝系統技術升級改造工程結束，4套永久“全膜法”水處理系統采用并聯運行方式，確保電廠鍋爐具有較高穩定運行性能水平。endprint

2、“全膜法”水處理系統設計

進行技術升級改造的“全膜法”水處理系統主要包括：UF超濾、RO反滲透、以及電去離子等先進技術工藝。考慮到珠江水水質在海水倒灌期含鹽量高等因素影響，在設計時采用了一級和二級反滲透裝置，即允許水源最高含鹽量可以在9500mg/L范圍內。系統改造完成后，因其具有無廢酸堿排放特性，減少和避免電廠化學廢水排放對環境的污染，同時電廠全年均可以采用珠江水直接制水，每年大約可以減少購自來水量在150萬t左右，對電廠的安全、綠色生產及經濟運行提供了有力的保障。

3、“全膜法水處理”系統改造技術經濟效益分析

（一）技術性分析

水處理系統工藝進行技術升級改造后，系統因自動化程度高，能及時將出水水質不符合要求的設備從系統中隔離，產水水質得到有效保障。系統的穩定性在這幾年的運行中也得到驗證，在海水倒灌期，由于珠江水的含鹽量大，按以往的離子交換處理工藝，嚴重影響到系統的制水量，在運行床失效時，短時的水質惡化間接影響到產水水質。現在用“全膜法”工藝，已不存在該問題。

（二）經濟性分析

“全膜法”水處理系統設備與傳統離子交換水處理設備相比，一次性投入資金較大，且膜的運行壽命較離子交換樹脂短，折算到制水成本約較高。按目前恒運電廠的運行模式，膜壽命按3年計算，年平均制水成本約為8.0元·t-1，而傳統離子交換水處理設備折舊年限較長，制水成本相對較低。但因離子交換水處理工藝，在海水倒灌時，必需采用自來水作為水源進行制水，每年需要從自來水水廠購買500萬元以上的自來水，而改用“全膜法”后，雖每年仍會產生約100萬元自來水費用，已大量節約了該筆費用，從而提高了“全膜法”制水的經濟性。

4、長距離供熱擴建需求

恒運電廠正準備實行對開發區東區長距離供熱，供熱量將從目前100t·h-1增加至400t·h-1左右，化學水處理再次面臨擴建需求，按目前提供的設計方案中，仍將“全膜法”處理工藝作為主要考慮對象。

五、結束語

從實踐出發對當前全膜法水處理工藝應用的相關知識，進行了粗略的分析和研究。綜上分析，全膜法水處理工作的主要任務是運用科學的方法，促進工作的開展。

參考文獻

[1]周本省.工業水處理技術[M].北京：化學工業出版社，2010.

[2]張葆宗.反滲透水處理應用技術[M].北京：中國電力出版社，2010.endprint