關于電廠化學水處理中反滲透膜技術的應用探討

＊陳建花

（山西兆豐鋁電有限責任公司自備電廠 山西 045200）

引言

在電廠的發電系統中，水品質的好壞直接影響到了電廠發電的經濟效益。如果存在沒有完全凈化處理的水，水中所含的雜質就會通過設備的循環系統造成熱力設備的腐蝕和破壞，在影響電力設備運行的同時，還降低了運行的經濟效益，這無形中增加了運行成本。

1.電廠化學水處理現狀

電能作為社會經濟發展的重要能源保障，這就需要電廠在確保自身發展的同時，還要保證能源供應[1]。由于沒有經過完全凈化的水會影響到電廠的經濟效益，因此，電廠選擇一個合適的化學水處理工藝就十分重要。在電力系統中的化學水處理工藝有很多種，通常情況下，電廠會采用機械過濾的方式來去除水中的懸浮物和雜質，然后再通過軟化水的方式來去除水中的硬度，在這個過程中可以通過離子交換的方式去除掉水中的離子，在這一系列的工藝方法中，也可以采用離子交換樹脂工藝。在電廠的整個生產過程中，十分容易出現化學廢液，同時也很難保證其工藝的連續進行和能源的連續生產，這就會增加工作人員的勞動強度。同時，在設備的操作和維護方面也需要較高的專業技術，設備的安裝和使用需要一個較大的空間，導致制水成本進一步升高。

2.反滲透膜技術的概念

（1）基本原理。反滲透膜是反滲透技術中的核心部分，這是一種具有特殊性質的半透膜。反滲透又稱逆滲透，將水的壓力差作為推動力，通過這一推動力來將水溶液中分離出來溶劑，這也是實現過濾雜質的過程。由于反滲透膜技術與自然滲透的方向不同，因此稱為反滲透。其技術原理在于溶液在高滲透壓的作用下，會對半透膜的一側施加壓力，當壓力超過滲透壓后，溶劑就會像反方向滲透，從而將水與其他物質分離。

（2）系統組成。反滲透系統主要包括了過濾器、高壓泵、反滲透膜組、阻垢劑以及清洗系統。其中過濾器為一種立式柱狀設備，其內部具有許多熔噴濾芯，在安裝到反滲透系統中之前，用于阻止水中的大顆粒物質通過反滲透膜，從而保證膜的完整性；高壓泵主要作用在于為裝置提供壓力，從而使水能夠克服滲透壓，在通過反滲透膜之后進入產水側，從而滿足預產水量的需求；反滲透膜組主要是將水分成淡水和濃水兩種，利用濃水調節裝置來保證水的回收率和脫鹽率能夠達到相關標準；阻垢劑的最主要作用就是防止濃水中一些難溶鹽在析出之后導致反滲透膜被堵塞，在調配阻垢劑時需要結合實際的水質情況來進行合理設計[2]。

（3）發展前景和主要優勢。反滲透技術是目前純水制備中應用最為廣泛的一種脫鹽技術，其所針對的分離對象是溶液中的一些離子和一些有機物。隨著近年來反滲透技術已經進入了工業領域，具有十分廣泛的發展前景。反透膜技術能夠連續運行，從而保證水質始終處于一個穩定狀態，其使用不需要通過酸堿再生的手段來實現，并且也不會因為酸堿再生而停機，由于反透膜系統具備清潔系統，因此也節省了清洗用水，在提高設備運行效率的同時，通過提高水的純度來提高了水的產率。

3.反滲透膜技術的應用

(1)預處理工藝的應用

反滲透裝置是鍋爐補給水處理的預脫鹽部分，其原理為水與溶液以滲透膜相隔，水則向溶液滲透，兩相之間有滲透壓，若在溶液相上加壓大于滲透壓，則溶液相中的水就會向水相反向滲透過去，利用反滲透而取得脫鹽水，即原水在足夠的壓力下，通過滲透膜變成純凈的水，沒有通過膜的水溶液物，懸浮物濃度逐漸增大而排放。反滲透技術在處理水的過程中會出現進水體積持續減小和溶解性物質濃度持續增大的現象，從而導致懸浮顆粒在反透膜上不斷的沉積，最終堵塞進水流道；同時當濃水中的一些難溶解的物質飽和度達到上限后就會出現物質沉淀，在反透膜的表面會形成垢狀物，降低了反透膜的流通量，進而影響到了產水水質。基于這些問題需要在反滲透系統的設計過程中增加預處理工藝，從而降低污染，有效改善反滲透膜的工作效率。預處理工藝應該使用在選取原水進入反滲透裝置前這一時間點，在系統中加入多種過濾器的濾料，從而避免裝置失效，通過過濾器的運行從而減少原水中具有溶解性的有機物等雜質；也可以選擇反洗型保安過濾器，通過對系統定期進行反洗和超聲處理，從而降低細菌滋生和雜質沉積，增加過濾元件的過濾面積，從而減少過濾元件的更換周期和數量，減少凈水運行成本。同時，通過反滲透系統中加入一些合適的試劑來調節水的酸堿度，結合垢狀物的沉積條件以及元件最佳運行酸堿度來進行酸堿調節。

(2)膜濃水及脫硫廢水工藝應用

脫硫廢水及膜濃水水質差，故設計脫硫廢水工藝為脫硫廢水池+脫硫廢水提升泵+中和箱（氫氧化鈉）+絮凝箱（高效絮凝劑）+沉淀箱+澄清濃縮池+砂濾罐+活性炭過濾罐+普通超濾進行軟化除硬度預處理，超濾出水采用RO（海水淡化）+DTRO深度脫鹽。膜濃水來自工業廢水復用站的反滲透，濃水處理工藝采用高密度沉淀池+砂濾罐+活性炭過濾罐+普通超濾進行軟化除硬度預處理，超濾出水采用RO（海水淡化）+DTRO深度脫鹽。可以看出不僅地表水地下水通過反滲透技術進行處理，以及沿海地區的海水淡化處理均使用反滲透膜，由于我們在內陸，水資源短缺，全廠實現零外排的情況下，所有工業所排廢水實現達標處理，這就迫切需要三聯箱加藥、澄清、過濾及反滲透膜及超濾膜、碟濾膜的深度脫鹽處理。

處理后的水用于脫硫系統，地表沉積的泥通過真空皮帶脫水機脫水后成石膏進行綜合利用。如果活性炭過濾罐出水水質清澈，但污染指數不達標則禁止去后續反滲透系統，以防膜污堵結垢，期間處理的水可以用于灰渣抑塵用水。如何確保進入反滲透膜前水質穩定并符合要求，其一就是藥劑配置及時及投加過程必須實現程控連鎖。其二就是監督過濾器及澄清池及三聯箱的進出水水質符合要求，及時反洗和沖洗系統，反洗后的水回收，加高效絮凝劑后，攪拌均勻使藥劑和懸浮物充分接觸形成大顆粒絮凝沉積澄清底部，通過污泥輸送泵至真空皮帶脫水機處理；澄清水用于抑塵及反滲透膜系統深度處理。

(3)反滲透膜的日常監督

①預處理來水水質應達到反滲透裝置進水指標要求，其中最主要的是SDI＜4.0。②當反滲透系統在運行中出現故障停運時，不可馬上復位運行，必須先開啟保安過濾器前排污門泄壓，并查清楚反滲透停運原因，處理后再恢復系統，啟動反滲透。③在一般情況下，反滲透運行不允許用手動方式運行，因為反滲透系統在手動方式運行時，高壓泵將無高、低壓保護，如出現異常，高壓泵容易燒壞。④在反滲透產水達到額定出力時，可適當降低一段壓力和回收率，這樣有利于反滲透膜的長期運行。⑤運行中要注意阻垢劑加藥量，頻率，行程控制正常，計量箱液位下降有規律。如加藥泵故障，應及時采取措施以防反滲透結垢。⑥反滲透在自動控制運行中，阻垢劑加藥泵停運，反滲透將自動停運。⑦高壓給水泵進水裝有低壓開關，出水裝有高壓開關，當泵進水壓力低于或出水壓力高出設備設定參數時，泵會自動停運并發出報警。⑧反滲透設備運行過程中觀察濃水排水管附近設施結垢情況，判斷阻垢劑的質量好壞，以及近期加藥量。

(4)反透膜裝置的清洗處理

污染判斷及清洗液選擇：

①反滲透裝置運行一段時間后，當產水量明顯下降，或在特定條件下當產品水含鹽量明顯上升或各段壓差增加到0.2MPa時，膜元件即需要清洗。②反滲透設備運行正常，但運行一年以上，膜元件即需要清洗。③打開壓力容器端板，通過目測或化學實驗分析判斷污染種類和污染原因。如果是金屬氧化物或碳酸鈣，就需用酸洗，酸洗一般用鹽酸或檸檬酸。鹽酸洗碳酸垢效果好，檸檬酸洗鐵的氧化物較好，如果是有機物或微生物污染，就用堿洗。如果是二氧化硅污染，則需用氫氟酸清洗。

通常反滲透水處理系統在運行過程中，需要每年針對其裝置進行化學清理2次左右，并且要結合反滲透膜運行元件的具體情況來設計清洗方案。雖然對反透膜裝置的清洗處理工作有著十分重要的意義，但工作人員仍需要進行日常維護，其中主要包括定期化驗水質情況，根據水質的實際情況來調整加藥量，從而防止水質突然出現污染反滲透膜的現象，并且還要記錄和分析儀表的運行數據，如果出現數據異常要及時進行處理。

4.結束語

隨著社會的進步和科學技術的發展，反滲透水處理技術已經被廣泛應用到電廠化學水處理甚至脫硫廢水及膜濃水處理工藝中，同時反滲透水處理技術依托科學技術的創新正在不斷的走向成熟。不同于傳統的離子交換技術，反透膜技術能夠完全達到電廠化學水處理的最終要求，同時也能很好地解決傳統工藝中存在的一些問題，電廠只有充分發揮反滲透膜技術的作用，才能夠在更好地提高電廠經濟效益的同時，提高污染水的利用價值，從而減少環境污染問題的發生率。