全膜法水處理技術在電廠中的應用研究

楊若雪

（湖北省電力勘測設計院，湖北 武漢 430040）

在電廠的水處理中采用全膜法水處理技術，可降低水處理的成本，提升出水水質的可靠性和穩定性，增強自動化水平和節能環保效果。因此我們建議在電廠的水處理中全面推廣和應用全膜法技術，完善技術的應用機制和體系，發揮全膜法水處理技術在電廠水處理中的優勢。

1 全膜法水處理技術在電廠中的應用價值

近年來，我國電廠水處理技術快速發展，在電廠鍋爐補給水處理和其他水處理工作中，我們開始重點采用全膜法水處理技術：即將反滲透技術作為核心部分，利用膜分離的技術方式進行水處理。目前，全膜法技術在電廠水處理方面的應用主要采用的超濾、反滲透、電除鹽等設備。超濾是設在反滲透前的預處理系統，反滲透膜運行良好的先決條件是做好系統進水的預處理，避免反滲透膜的污堵。原水被水泵輸送到過濾器，經過濾處理后再輸入到超濾設備，超濾膜能截留水體之內細菌、膠體、顆粒和分子量相對較高的物質，水和小顆粒溶質透過超濾膜后再被輸送到反滲透設備預脫鹽。為了反滲透膜的良好運行，我們會在反滲透系統進水加阻垢劑處理防止反滲透膜表面因濃水側離子濃度升高而結垢，加還原劑降低水體中的余氯。經過反滲透預脫鹽處理之后的水再被輸送到電除鹽設備進行最后一步的除鹽處理。和傳統類型的水處理工藝技術相對比，全膜法水處理技術應用在電廠中的制水系統相對簡單，操作非常靈活，應用的成本較低，無需設置樹脂再生的裝置沒有樹脂再生所產生的酸堿廢水，減輕環境污染問題，具備環境效益和經濟效益。同時，為避免系統排放廢水造成環境污染，還可對反滲透濃水回收利用。綜上，全模法水處理系統出水質量較高，幾乎不會再次產生廢水，生態環保的效果明顯，值得在電廠的水處理領域推廣應用。

2 全膜法水處理技術在電廠中的應用措施

2.1 過濾器的應用

近年來，在全膜法水處理工藝技術領域中，纖維過濾器設備受到廣泛應用，此類過濾器設備屬于孔隙調節類型的裝置，每臺設備的水處理能力高達150m3/h，設備采用的是pp材質纖維絲纏繞的過濾芯，水處理過濾精確度能夠達到5μm，因此，建議電廠在采用全膜法水處理技術的過程中重點引進纖維過濾器設備，采用自動化控制的系統，按照過濾器裝置的應用原理，在水過濾的過程中，對纖維絲進行回轉機具壓榨，使得纖維絲縱向孔隙降低，將水體的懸浮物擋在纖維絲外部，使水體經過過濾之后更為清潔。在過濾器設備鎖截留，懸浮污染物或是雜質數量增多的情況下，可能會出現處理水量降低的問題，壓差達到預先設定的數據值，此時，設備能自動化反沖洗，放松壓榨機具，松弛過濾纖維孔隙，通過風機設備的空氣和反洗水共同進行清洗，通過管道排出污染物，之后自動化進入到水體過濾的程序。但是需要注意的是，要想確保纖維過濾器設備的良好運行，就應做好以下幾點工作。

設備最初運行的階段壓差指標到達0.08MPa的情況下，就會進入自動反洗的程序，在此期間，應將反洗壓差控制為0.05～0.12MPa之間，避免壓力差異過高導致過濾水量降低或是排放管路異常的問題。等待纖維過濾器設備運行半年之后，如果設備的壓差達到0.05MPa之前，系統的懸浮物超出500mg/L，就應人工清洗處理，按照具體情況設定反洗的時間，建議每1h自動化反洗1次。

設備反洗操作的過程中，使用氣、水結合清洗的技術，將反洗水數量控制為每分鐘19m3，壓力控制為0.05MPa，通過底部進氣口進氣，通過空氣進行纖維的清洗，同時，借助空氣上升的動力促使纖維絲震動，使不同纖維絲相互之間摩擦，快速去除纖維絲粘附的固體。與此同時，擦洗的環節，通過脈沖式放松和旋緊的方式進行纖維絲處理，連續性放松25s之后，旋緊5s，之后反復循環4次，達到過濾器清潔的目的。

2.2 超濾系統的應用

電廠全膜法水處理系統中，超濾系統屬于非常重要的部分，建議采用錯流過濾的措施，在整體工藝中配置2套超濾系統，每套系統的水處理量設定為56m3/h，采用中空纖維膜組件，構建PLC自動化控制系統，自動化進行超濾系統啟動控制、運行控制、沖洗控制和停機備用控制等。超濾系統在實際運行的過程中，遠水會在中空纖維之內流動，逐漸從內壁向著外壁透過，對經過處理的水進行收集，成為超濾產水，在鏟水的一端排出。為確保超濾系統的良好運行，應嚴格進行膜過濾壓差的控制，將壓差設定在0.08MPa之內，最高不可以超過0.1MPa，以免黏膜的表面區域形成不能徹底反洗的污垢。

由于超濾系統在運行一段時間之后，纖維內表面會堆積大量懸浮物、細菌和膠體等，膜的進水一側和產水一側壓力差異增加，需要快速進行清洗。其一，通過PLC自動化控制設定系統每運行0.5h水力清洗1次，采用正沖擦洗和反洗的措施，正沖擦洗的過程中，水流量控制為56m3/h，壓縮空氣的壓力控制為0.1MPa，空氣的流量控制為150m3/h，擦洗的時間為10s，而在反洗方面，則將水流量控制為240m3/h，壓力為0.25MPa，反洗的時間為0.5min，確保徹底清除膜系統的污染物；其二，如果在水利清洗之后，超濾系統依然存在不能去除的污染物，就應采用化學加強反洗的方式，通過堿洗和酸洗有機整合，增強膜的清洗效果，堿洗可去除膜的有機污染物成分，酸洗能去除膜的金屬氧化污染物，經過3次堿洗和1次酸洗以后，可確保膜的清洗效果。

2.3 反滲透系統的應用

電廠水處理中的全膜法水處理技術，反滲透系統也是十分重要的裝置，主要是兩級膜處理裝置所組合而成的脫鹽系統，一級反滲透設備設置2個列，每一列的產水數量為42m3/h，每一列都要配置60支聚酰胺復合膜元件，脫鹽率控制為97%以上，回收率控制為76%以上。二級反滲透設備中同樣設置2個系列，每一個系列的產水數量為36m3/h，每一列配置36支聚酰胺復合膜元件，脫鹽率設計為99.9%以上，回收率控制為86%以上，所有系統的過濾精度都應控制為5μm。

電廠在應用全膜法技術中反滲透脫鹽系統的過程中，應采用計算機系統、儀表設備、PLC系統等進行運行的控制與監督，利用工藝流程模擬屏全過程監管反滲透脫鹽的流程，在高壓泵設備啟動之后，為預防高壓水源直接對膜元件造成沖擊導致元件破裂，應在高壓泵的出口采用電動慢開門的處理方式，逐漸將高壓泵打開，穩定提升水壓，自動化啟動加藥泵設備，如果系統處于正常運行的狀態，給水水流和濃水水流就會沿著膜表面勻速流動，污染物難以沉積，但是如果系統突然停止運行，污染物就會在膜表面區域沉積，出現膜元件的污染問題。因此在反滲透系統停止運行之前，應設置自動化沖洗的裝置，借助清潔的水進行膜表面沖洗，以免污染物沉積。同時還需注意以下幾點事項。

反滲透系統實際運行，反滲透系統應用期間，入口壓力應控制為1MPa，保安過濾器的進口和出口壓力差異控制為0.2MPa以內，如果壓力差異高出控制標準，要及時進行濾芯的更換，并將產出水平的壓力維持在給水壓力或是濃水壓力指標以內，以免引發反滲透系統的運行問題。為確保高壓泵設備的安全穩定運作，應在系統中設置高壓泵設備入口壓力和出口壓力的保護功能，一旦設備入口和出口壓力不良，觸發低壓信號或是高壓信號，就應自動化停止高壓泵設備的運行。與此同時，雖然反滲透系統中的膜元件，能在短時間之內承受氯和次氯酸根所帶來的沖擊，但是如果連續性接觸此類物質，將會導致膜元件的分離性能降低，因此，在應用反滲透系統期間，并嚴格進行膜元件和氯、次氯酸根接觸的控制，將膜入口區域的氯元素參與量控制為每升水0.1mg，為預防游離氯超出標準要求，還需將還原劑加藥管路設置在反滲透系統的入口位置，安裝ORP表設備，用來進行加藥數量的調整控制，其中還原劑使用亞硫酸氫鈉，質量分數控制為10%，利用加藥裝置對添加數量進行調控。如果ORP表設備顯示的數據值為＜150mV，就要立刻停止加藥泵設備的運行。如果ORP表顯示的數據值是150mV＜ORP＜250mV，就要將加藥泵設備頻率控制為25Hz，通過設備頻率的控制，避免加藥泵振動力過高對膜元件造成破壞。

在反滲透系統的入口區域采用加堿設備，投放質量分數為20%的氫氧化鈉，將反滲透的入口pH數據值控制為8.2，首先，考慮到反滲透膜元件對水體之內的二氧化碳透過率為100%，但是分析碳酸電離度和水pH數據值的關系可以發現，在水pH數據值為8.2的情況下，溶液中多數成分都是碳酸氫根成分，利用反滲透系統能快速去除，間接大大去除水體二氧化碳的目標，增強脫鹽的效果。其次，在水pH數據值為8以內的情況下，溶解硅處于硅酸的形式，如若濃度超出溶解度的指標，就會出現硅元素沉積的問題。而水pH數據值超過8，硅元素的溶解難度就會提升，此情況下硅酸電離成為硅酸根，不會沉積在膜元件表面，因此應將二級反滲透系統中的進水pH數據值控制為8以上。

2.4 EDI電除鹽設備的應用

電除鹽設備主要是將電滲析和離子交換原理有機整合的現代化膜分離水處理技術，整體系統的構造和電滲析器設備較為相似，存在不同的是電除鹽設備的淡水室之內填充了陰離子和陽離子的交換樹脂，高純水之內離子交換樹脂的導電性能，比高純水的導電性能高兩級到三級，所有從溶液到脂面的離子遷移，都能夠利用樹脂進行處理。電廠水處理的全膜法水處理系統中，電除鹽設備的應用，可使水體之內的離子先被樹脂顆粒吸附，之后在電場的影響下，經過樹脂顆粒組合而成的離子傳播渠道，遷移到膜元件的表面區域，透過離子選擇性進入到濃水室內部。與此同時，在樹脂與水、膜元件與水接觸的位置，會產生界面擴散的極化作用，使得水被解離成為氫離子和氫氧根離子，一部分成分會參與負載電流，其他的部分還能進行樹脂再生，使樹脂循環利用。

建議電廠在應用全膜法去電離子設備的過程中，將進水的部分劃分成為2個系統，使得多數水都能進入到淡水室之中脫鹽，少數水當做是濃水循環回路系統的補充水資源，濃水經過系統進入到濃水室以后，進入到循環泵設備的入口位置，經過升壓處理以后，進入到系統的下部分，為預防由于膜元件兩側區域的壓力差異過高導致出現泄漏的問題，應將濃水壓力和淡水壓力控制為0.05MPa左右。而濃水系統中的多數濃水都需要輸送到濃水室之內，參與濃水循環，少數的水輸送到積水室內當做是電解液，進行電解之后將攜帶電極反應的產物排放。

由于EDI系統在應用的過程中會受到進水水質、濃水流量、操作電流等因素的影響，因此電廠水處理部門應重點控制EDI系統的進水水質，將濃水流量和操作電流維持在合理范圍內，設定相應的調控標準和規范，確保EDI系統的良好運行和應用。

3 結語

綜上所述，全膜法水處理技術在電廠中的應用不僅能提升水處理效果，還具備節能環保的優勢，可降低電廠的水處理成本，提升經濟效益水平。因此建議電廠根據水處理的工作特點和需求，制定完善的全膜法水處理技術應用方案和體系，合理采用纖維過濾器設備、超濾設備、反滲透設備和EDI設備，增強水處理的有效性和可靠性，預防系統運行問題。