電廠化學水處理中反滲透膜技術的應用研究

耿芳芳

（國能寧夏鴛鴦湖第一發電有限公司，寧夏 銀川 750000）

0 引言

電廠運營結構和發電系統內部當中，水資源質量高低與電廠發電經濟效益息息相關，如果水資源未經過一系列凈化處理，水中的雜質會經過循環系統對各類電力設備造成嚴重的腐蝕和破壞，不僅會對整體電力設備的運行效率造成負面影響，還會降低整個電廠機構的運行綜合效益，在一定程度上加大了火電廠的運行成本。基于此，本文通過合理的研究分析，介紹反滲透膜技術在電廠化學水處理中的實際應用。

1 反滲透膜技術基本原理

反滲透膜主要指全面展現反滲透技術性能的關鍵元件，表現為一項富有個性化特點的人工半透膜，通常由模擬生物半透膜材料及高分子材料等共同組建而成。反滲透也被稱為逆滲透，主要將壓力差作為主要動力源泉，在水溶液當中有效剝離，實現水與雜質的有效區分操作。由于反滲透膜技術與自然滲透的方向不一致，所以被稱為反滲透。在實際應用中的技術原理體現在超出溶液原有滲透壓的前提條件下對膜一側實施相應程度的壓力，當壓力高于標準滲透壓后，溶劑會在此情況下朝反方向加以滲透，進而將物質與水分有效分離。在膜的低壓側獲得的溶劑通常稱為滲透液。高壓側獲得濃縮的溶液被稱為濃縮液。如果采用反滲透技術開展海水項目處理，便可以在膜的低壓側獲取淡水資源，而高壓側則可以獲取鹵水資源，以此來促使反滲透壓力滿足提取、純化和濃縮分離等基本目標。反滲透是利用反滲透膜選擇性地只能透過溶劑（通常是水）而截留離子物質的性質，以膜兩側靜壓差為推動力，克服溶劑的滲透壓，使溶劑通過反滲透膜而實現對液體混合物進行分離的膜過程。它的操作壓差一般為1．5～10．5 MPa，截留組分的大小為1～10的小分子溶質。

2 反滲透膜技術應用及影響因素

2.1 應用概況

以北方某電廠為例，鍋爐補水的主要水源是地下水，最普遍使用的水處理工藝是MBR（膜生物反應器）處理工藝。使用的原水需要經過一系列的水處理設備才能融入反滲透膜技術，在經過一系列設備和反滲透裝置處理后的水被稱為淡水，其電廠應用的反滲透脫鹽系統主要應用表1中的設備。

表1 反滲透裝置材料

表1中使用的過濾器主要用于過濾水中殘留的機械雜質（主要有活性炭過濾器泄漏的大于5 μm活性炭粉末及其他的機械雜質），從而確保出水的清潔度，預防后級反滲透膜損壞。

2.2 性能的主要影響因素

進水的污染指數（SDI）：進水SDI是反映水中膠體含量的一種具有實際意義的量度，SDI不合格導致膜的頻繁清洗，影響膜的性能和使用壽命。不同結構的膜組件對SDI有不同的要求，復合膜要求進水SDI≤4。

進水溫度：水溫提高，產水量增加，脫鹽率降低，水溫下降產水量減小，脫鹽率增高，綜合考慮，最佳溫度為20～25 ℃，最高操作溫度不能超過40 ℃。

操作壓力：提高壓力能夠使脫鹽率和產水量提高，但壓力過高會使膜加劇壓密，尤其在較高溫度下操作，低壓復合膜最佳操作壓力為 1．3～1．8 MPa。

3 系統組成

反滲透系統通常由高壓泵、反滲透膜組、保安過濾器和清洗裝置等關鍵部位組建而成。保安過濾器為5 μ m濾芯的柱狀設備，其內部含有57支長度均勻、精度較高的均孔PP熔噴濾芯，將其安裝于反滲透系統結構前可以在根本上規避水體內部大規模顆粒物貫穿反滲透膜，確保反滲透膜的有效性及完整性。高壓泵裝置的功能效用一般體現在為裝置提供足夠的水資源壓力，促使水資源在抵擋滲透壓的同時順利融入產水側，滿足預設產水量的各項標準。反滲透膜組在實際應用期間可以將出水劃分為濃水與淡水兩種類型，采用濃水合理調整優化產水與濃水配比與反滲透回收率，確保整體回收率和脫鹽率達到具體規范標準，一般兩者分別可以高達75%及98%以上。阻垢劑投加系統的價值效用體現為將阻垢劑融入反滲透系統進水口位置后防止濃水中的CaSO4、MgCO3等過度析出，降低反滲透膜出現堵塞問題的概率，在科學配置阻垢劑期間需要將水質狀況充分納入考慮范圍內，進而結合實際情況有效設計加藥量[1]。

4 反滲透膜技術在電廠化學處理中的實踐應用

4.1 預處理工藝的應用

反滲透裝置是補給水預脫鹽的關鍵要素，其工作原理在于將水資源與溶液進行膜分離，水可以朝溶液方向不斷滲透，兩者彼此間產生強烈的滲透壓，如果溶液向上加壓超出滲透壓，則代表溶液中含有的水資源可以朝反方向流入，運用反滲透獲取脫鹽水。簡單來說，原水在標準壓力系數情況下，可以借助滲透膜的價值效用轉變為純凈、無害無毒水源，未經過膜分離的水溶液自身懸浮物濃度會日益增大。一般情況下，反滲透技術在處理水期間會產生進水體積減小、溶解物質濃度增大等現象，進而導致懸浮顆粒在反滲透膜上方位置發生大規模沉積狀況，最終對進水通道造成不可避免影響，嚴重可發生堵塞。與此同時，當濃水中所具備的難溶物質飽和度超出標準數值后，也會出現物質沉淀等狀況，隨著時間的推移，反滲透膜表層結構上將形成大量垢狀物質，直接削弱了反滲透膜的流通性能，對整體產水質量也會帶來負面影響。對此，相關人員需要在反滲透系統設計規劃環節中增設預處理工藝，以此將污染問題發生概率降低至最小，切實優化反滲透膜的工作效率與質量。處理工藝需要加入篩選原水融入反滲透裝置的階段中，在系統內增設多樣化過濾器的濾料，進而防止裝置出現功能失效等現象，通過過濾器的有效運用減少原水中溶解性有機物質的含量。同時，可運用反洗類保安過濾器等現代化裝置，通過對系統展開全面化反洗或超聲處理的方式，確保細菌滋生和雜質沉淀頻率有效降低，進而擴大過濾元件的覆蓋范圍，減少過濾元件的替換時間與數量，將凈水投入成本消耗量降低至最小。除此之外，通過在反滲透系統中投入適當的試劑，可以有效改變水資源的酸堿度，根據垢狀物的沉積狀況和元件運行狀況合理調節水資源整體酸堿性[2]。

4.2 膜濃水及脫硫廢水工藝應用

脫硫廢水和膜濃水的整體水體質量相對較低，因此構建一體化軟化除硬度預處理體系十分重要，超濾出水需要運用海水淡化+DTRO等方法加以脫鹽處理。一般情況下，膜濃水通常來自工業廢水的反滲透領域當中，濃水處理工藝需要結合砂濾罐、活性炭過濾罐及普通超濾等展開進一步優化處理。由此可以看出，地表水和地下水可以在完善的反滲透膜技術的應用下獲得顯著處理成效，沿海城市的海水淡化項目中，也可以積極運用反滲透膜技術，使其發揮自身的優勢及價值，內陸地區因水資源極度缺少，在實現零排放標準的前提下，各地區工業所排廢水需要滿足標準規范，這便要求采用澄清、過濾和反滲透膜、碟濾膜等方法展開進一步深度脫鹽處理。在運用反滲透膜技術期間，需要采用Qf=Qb+Qp精準計算給水、濃縮水和透過水的流量，上述公式中，Qf指的是給水流量，Qb指的是濃縮水流量，Qp指的是透過水流量，并采用SP=Cp/Cr×100%計算鹽透過率。脫硫廢水處理流程如圖1所示。

圖1 脫硫廢水處理流程

經過一系列處理后的水，可以有效運用于脫硫系統當中，地表沉積的泥會在真空皮帶脫水后形成穩定性較高的石膏。如果活性炭過濾罐出水整體質量相對較高，較為清澈，但污染指數并沒有達到具體標準，對于此種情況需要在第一時間規避其進入后續的反滲透系統內部，避免膜受到物質堵塞的影響。在此期間，經過處理的水資源可以運用于灰渣抑塵用水等環節當中。深入反滲透膜前保障水體環境的穩定性、安全性是需要重點關注的問題。其一，藥劑調配環節及其他環節可發生連鎖效應，需對此加以重視。其二，重點查看過濾器、澄清池和三聯箱等裝置的進出水質基本標準，相關人員需要在發現異常狀況后及時開展反洗或沖洗系統，當經過一系列反洗處理的水回收并加入適當數量絮凝劑后，需要對其展開攪拌處理，促使藥劑與懸浮物有效融合，進而形成大顆粒絮凝狀完全沉淀至底部空間范圍內，通過污泥輸送泵直至真空皮帶脫水機內部展開下一步驟的作業，澄清水可以用于反滲透膜系統的進一步處理環節中[3]。

4.3 反滲透膜的日常監督

預處理水質需要充分滿足反滲透裝置的進水標準需求和指標系數，要求SDI＜4．0。反滲透系統投入應用環節出現風險隱患或故障問題無法正常運作的情況下，工作人員不可擅自將其重新啟動，需要優先打開保安過濾器的排污門進行泄壓處理，并結合實際情況查詢反滲透系統停止運轉的具體緣由，通過一系列分析處理后方可將系統恢復至原本運行狀態。另外，反滲透運行不可采用手動模式，當出現異常問題后，高壓泵會出現破損及燒毀等不良現象。在反滲透產水滿足標準出力系數后，相關人員可以結合實際狀況有效降低回收率和壓力，以此來保障反滲透膜實現可持續性、良性運轉。在實際投入運行階段中需要重點查看阻垢劑的增添數量及施加頻率，確保計量箱的液位下降或上升秉持著相應的規律。如果加藥泵裝置出現故障問題，需要在第一時間采用針對性措施避免反滲透系統出現結垢現象。反滲透在自動化運轉階段中，阻垢劑加藥泵一旦處于停止運轉狀態，則代表反滲透也會隨之停止。高壓給水泵的進水裝置帶有低壓開關，出水位置具備高壓開關，當泵進水的整體壓力低于設備標準參數期間，泵便會自動減緩速度直至停止運行，并及時發出相應的預警信號。另外，在實際運用反滲透設備的過程中，相關工作人員需要全面查看濃水排水管周邊設備裝置的結垢發展趨勢，精準判斷阻垢劑的質量是否滿足反滲透系統的運行標準及最近的加藥數量要求。

4.4 反滲透膜的清洗處理

在經過長時間的運作后，反滲透膜產水量會有所降低，當產品水含鹽量顯著提升時，或不同電壓差增加至0．2 MPa時，則代表膜元件需要進行清潔處理。另外，如反滲透設備處于正常運行狀態，但整體使用年限超出1年或以上，則需要及時開展元件的清洗作業。在打開壓力容器短板裝置后，工作人員可以憑借自身的視覺感官查看，或采用化學實驗方法明確具體污染類型和形成原因，對于金屬氧化物或碳酸鈣而言，需要在第一時間對其展開酸洗處理。在此情況下，檸檬酸清洗鐵的氧化物可以凸顯出價值，如果是有機物或微生物遭受污染與影響，便需要對其展開堿洗處理，對于二氧化硅污染而言，則需要及時做好氫氟酸清洗作業[4]。

在反滲透水處理系統投入使用環節后，相關工作人員需要結合實際情況定期針對關鍵裝置展開一系列化學清理，清理頻率可控制在2次/年左右，并根據反滲透膜元件的運行狀態合理規劃整體清洗方案內容和程序。雖然反滲透膜裝置清洗處理工作占據著至關重要的地位，但是工作人員仍然需要在日常維護方面多下功夫，其中重點涉及檢驗水質狀況，結合水質基本情況合理調節加藥數量，進而從根本上規避水質環境出現污染反滲透膜等嚴重問題，還需要對各類儀器儀表運行數據展開精準化記錄和分析處理，一旦出現異常數據或偏差性數據則需要在第一時間加以解決與優化。

5 結論

在可持續發展的時代背景下，反滲透膜處理技術在電廠化學水處理等領域中獲得了全面運用和高度認可，它可以滿足電廠化學水處理作業的各項需求，并有效處理傳統工藝中存在的漏洞問題。各地區電廠只有全面提升反滲透膜技術的利用率，才可以有效降低環境污染問題。該技術目前還存在不足之處，為了延長反滲透膜的使用壽命，需定期對膜進行清洗，并加強濁度、pH值、殺菌等處理措施，從而提升整體的凈化效率。