反滲透水處理系統在電廠應用的研究分析

李國慶

摘? 要：文章介紹了反滲透技術的原理與用途，圍繞反滲透系統組成、整體運行過程、預處理工藝的應用、運維保障措施四個層面，探討了反滲透水處理系統設計及其在電廠中的具體應用策略。研究結果表明，該系統具有運行穩定、易于操作、產水質量高、運行成本低等性能優勢，可有效提升電廠水處理系統的綜合效能。

關鍵詞：電廠水處理;反滲透技術;預處理工藝

中圖分類號：X703? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）04-0172-02

Abstract： This paper introduces the principle and application of reverse osmosis technology， focusing on four aspects： the composition of reverse osmosis system， the overall operation process， the application of pretreatment process and the safeguard measures of operation and maintenance. the design of reverse osmosis water treatment system and its specific application strategy in power plant are discussed. The research results show that the system has the advantages of stable operation， easy operation， high water quality and low operating cost， and can effectively improve the comprehensive efficiency of the water treatment system of the power plant.

Keywords： power plant water treatment; reverse osmosis technology; pretreatment process

引言

反滲透技術的本質是膜分離技術，在壓力作用下利用反滲透膜將溶液中的溶劑、溶質有效分離。當前我國電廠普遍采用排水循環利用等節水措施補充日常運行所需水資源，借助循環冷卻水、鍋爐補充水等形式實現對污水的循環利用，但在污水回收處理效果上仍有待加強，對于反滲透技術的優化提出了迫切需求。

1 反滲透技術的基本原理與用途分析

1.1 基本原理

反滲透技術是一種新型膜分離技術，其應用原理是在高于溶液滲透壓的作用下，利用膜孔徑極小的反滲透膜攔截其他溶質，實現溶液中溶質與溶劑的有效分離，適用于溶解于水中的鹽類、膠體、微生物以及有機物等物質。

1.2 主要用途

1.2.1 循環冷卻水處理

通常在電廠運轉過程中需消耗大量的循環冷卻水，基于環保理念進行廢水處理需投入較大的成本，采用反滲透技術可實現對排污水的回收利用，為循環冷卻系統補充足量用水，且可實現對循環水的有效凈化處理、提升循環水水質，兼具經濟與生態效益。

1.2.2 鍋爐酸洗廢液處理

鍋爐酸洗廢液是在電廠鍋爐運行過程中產生的廢液，選取醋酸纖維素膜、低壓復合膜、海水膜針對廢液進行模擬實驗，實驗結果表明海水膜的處理效果最優，因此選用海水膜作為反滲透膜進行鍋爐酸洗廢液處理，可有效提升廢液的回收利用率，解決環境污染問題。

1.2.3 電廠運行廢水處理

采用反滲透技術進行酸堿廢水、場地沖洗水、日常生活污水等電廠運行廢水的處理，由于這類廢水呈酸性，因此需預先針對廢水進行弱酸處理，以此提升廢水回收利用率，滿足電廠用水需求[1]。

2 反滲透水處理系統設計及其在電廠中的具體應用探討

2.1 反滲透系統的組成

2.1.1 系統組成結構

反滲透系統主要由2套保安過濾器、2套高壓泵、反滲透膜組、2套阻垢劑投加系統與1套清洗裝置組成。其中保安過濾器是一種濾芯為5μm的立式柱狀設備，內部裝有57支長度為40inch、過濾精度為5μm的均孔PP熔噴濾芯，將其安裝在反滲透系統本體前，用于阻止水體中的大顆粒物通過反滲透膜，保護反滲透膜的完好性;高壓泵用于為裝置提供進水壓力，使水克服滲透壓順利通過反滲透膜進入產水側，滿足預設產水量需求;反滲透膜組用于將出水分為淡水、濃水兩部分，利用濃水調節閥調節產水/濃水比與反滲透回收率，保障回收率、脫鹽率分別達到75%、98%以上;阻垢劑投加系統用于將阻垢劑加入到反滲透系統的進水中，防范濃水中的CaCO3、MgCO3、CaSO4等難溶鹽析出結垢導致反滲透膜被堵塞，在配制阻垢劑時需結合水質情況進行配比、加藥量的合理設計;清洗裝置主要用于清洗反滲透膜，通常以6個月為期限進行定期清洗，并結合出力、膜上污染物類型進行清洗方案的合理設計。

2.1.2 系統運行方式

在反滲透水處理系統的運行方式上，原水經由生水泵依次經過多介質過濾器、活性炭過濾器，在加藥后進入到保安過濾器中，出水經由高壓泵進入反滲透膜組，一部分經由濃水閥轉變為濃水，另一部分通過反滲透處理后轉變為淡水，經由淡水泵進入到除鹽裝置中。其中2套保安過濾器與2臺高壓泵呈串聯運行，處于一用一備狀態，需每日針對備用反滲透裝置進行沖洗，并且確保系統出水中的SiO2小于20μg/L、導電度小于0.2μs/cm。

2.2 反滲透系統的整體運行過程

在自動運行情況下，首先將反滲透電磁閥箱開關、加藥控制柜開關旋至程控位置，點擊反滲透程控主圖面的自動按鈕完成裝置啟動;其次是正沖環節，點擊啟動步后使不合格水排放氣動門、濃水排水門、進水氣動門、供水泵、堿計量泵依次啟動，沖洗2min;再次進入到預啟階段，關閉濃水排放門，啟動高壓泵與阻垢劑計量泵，并分別啟動一段、二段增壓泵;接下來進入到制水環節，關閉產排閥，針對反滲透裝置各項參數進行檢查，調節濃水排水手動門將各項參數調至規定值;最后針對阻垢劑、氫氧化鈉加藥量進行檢查，并調至規定值。待水箱水位超過3.8m后，停止反滲透裝置運行[2]。

2.3 反滲透預處理工藝的實際應用

2.3.1 應用實例分析

以某電廠為例，該廠日常生產用水為市內一污水處理廠二級處理后的污水，將污水進行深度處理后轉化為工業水補給水源，并選取某水庫地表水、城市地下水分別作為電廠鍋爐補給水源與備用水源。在廠內設有水處理站，運用膜生物反應器處理工藝，但在水處理站最初設計階段未將地表水、中水納入到生產用水考慮范疇中，在后續處理污水、地表水時仍選取聚合氯化鋁加入到多介質過濾器中，導致在保安過濾器濾芯處附著大量的Al（OH）3膠體，使其運行壓差急劇上升、使用壽命大幅縮短，影響到反滲透水處理系統的運行性能。

2.3.2 預處理工藝

鑒于在反滲透處理過程中進水體積持續減小、水中的懸浮顆粒與溶解性物質濃度持續增大，導致懸浮物質在反滲透膜上不斷沉積、堵塞進水流道，由此增大其摩擦阻力;同時當濃水中的難溶性鹽類物質飽和度達到上限時將會沉淀出來，在反滲透膜表面形成結垢，導致反滲透膜的通量減小、運行壓力與摩擦阻力提升，進而使產水水質下降。基于上述兩項原因將造成膜污染現象，因此在反滲透水處理系統設計過程中需增加預處理工藝，降低懸浮物、有機物、難溶鹽等物質對反滲透膜造成污染的幾率，有效改善進水水質、提升反滲透膜的可靠性。

選取原水進入反滲透裝置前的時間節點運用預處理工藝，在系統中依次設置多介質過濾器、活性炭過濾器與保安過濾器，定期更換多介質過濾器與活性炭過濾器中的濾料、避免其失效，借此濾除原水中的溶解性有機物與余氯等雜質，降低出水COD含量;選用反洗型保安過濾器，定期進行反洗與超聲處理，防止細菌滋生與雜質沉積，采用15t/（h，1TI）濾元過濾面積，借此減少濾元更換周期與更換數量，降低成本支出。同時，通過在反滲透系統中加酸調節入口處水的pH值，結合CaCO3垢沉積條件、膜元件最佳運行pH值進行加酸劑量調節，例如CA膜的最佳運行pH值約為5.5、TFC膜的pH值為6.0-7.0。此外，還需加強對反滲透加藥環節的精細化設計，注重結合電廠水質的實際特征進行混凝劑的合理選取，用于去除水體中的懸浮物、膠體顆粒等雜質，實現改善水質目標。例如在選用聚丙烯酸作為阻垢劑后，則不應再選用陽離子型聚電解質作為絮凝劑，避免對膜元件壽命造成影響[3]。

2.3.3 反滲透膜清洗處理

通常在反滲透水處理系統正常運行狀態下，需每年針對反滲透膜化學清洗1-2次，并結合膜元件的具體情況進行清洗配方的設計，例如當前普遍采用檸檬酸、鹽酸、十二烷基磺酸鈉等物質配制清洗液，能夠收獲良好的清洗效果。

2.4 相關保障措施與運維要點

2.4.1 運行指標與影響因素界定

膜透水通量、超濾截留率、系統進水壓力、反沖洗壓力等指標均會影響到反滲透系統的運行效能，而超濾過程、水質變化兩項因素將直接影響到出水量，因此在反滲透水處理系統運行過程中需重點關注上述指標與因素，實現相關控制量的合理調節。

2.4.2 保障系統穩定運行的要點

為保障反滲透水處理系統的穩定運行，需遵循以下五項技術要點：其一是定期采用逆向水力進行反滲透膜的反沖洗，清除膜表面的雜質與截留物質，并結合進水水質合理調節清洗時間;其二是選取水質在線監測儀器安裝在進水側，在進水污染指數超出規定范圍后發出警報，避免因水體濁度升高影響到產水量;其三是加強對保安過濾器的合理設計，結合運行實際條件調節其壓降極限值;其四是采取停運保護措施，控制進水水質;其五是做好反滲透膜的及時清洗，以系統最初投運時的指標作為參考值，經由歸一化后在鹽通量達到15%時進行膜的清潔處理。

2.4.3 運行維護管理措施

一方面，應注重結合電廠實際運行情況采取運行維護措施，加強對反滲透水處理系統出水量穩定性的管控，嚴格執行預處理工藝，通過定期巡查、清洗防止反滲透膜出現堵塞或污染問題，延長反滲透膜的使用壽命，確保滿足反滲透水處理系統的進水要求。另一方面，還應合理進行系統運行成本的把控，在保障系統運行效能的基礎上進行能耗、更換膜費用、化學清洗費用的節約，將反滲透膜處理系統的運行總成本控制在每噸2元以下，增強系統的綜合使用效益。

3 結束語

據前瞻統計，2018年我國水污染防治設備產量約為28.5萬臺，水處理行業市場規模達4200億元。在生態環境部“打好污染防治攻堅戰”號召深入貫徹實施的背景下，應進一步加強對反滲透技術的研發與創新，提升電廠水處理系統的應用效能，實現廢水循環利用、節約電廠投入成本，進一步提升企業綜合效益。

參考文獻：

[1]林紹忠.基于電廠水處理系統運行消耗的研究[J].應用能源技術，2017（5）：45-47.

[2]李新望，谷曉娟，左大海，等.陶瓷超濾膜在電廠化學水處理系統改造中的應用[J].工業水處理，2019（8）：107-110.

[3]張楊.反滲透技術在污廢水深度處理中的應用及研究進展[J].科學與信息化，2018（6）：115.