電廠循環(huán)排污水處理超濾-反滲透膜組合工藝

　　火力發(fā)電廠蒸汽冷卻主要有循環(huán)冷卻、直流冷卻和空冷等幾種不同形式，循環(huán)冷卻排污水用量很大，占到電廠總水耗量的12%以上，研究冷卻排污水的循環(huán)處理工藝，對降低火電廠用水量，節(jié)約用水有著重要意義。

　　1、超濾與反滲透膜技術(shù)

　　1.1 超濾膜分離技術(shù)

　　膜分離是一種廣泛存在的自然現(xiàn)象，法國學(xué)者AbbeNollet在1784年首次發(fā)現(xiàn)膜分離現(xiàn)象，并提出osmosis學(xué)說，是人類對膜與膜過程的最早期研究。1861年，Schmidt提出超濾的概念，1925年，德國Sartorius公司開始生產(chǎn)微濾膜，1953年，美國學(xué)者Reid提出反滲透理論，并在水淡化處理中得以應(yīng)用。1958年，國內(nèi)開始進行關(guān)于離子交換膜的相關(guān)研究，1966年開始研究反滲透膜與超濾膜，現(xiàn)階段，我國苦咸水、海水淡化、廢水制備、純水制備中都開始使用國產(chǎn)反滲透與超濾裝置。膜分離技術(shù)按照原理不同可以劃分為微濾、超濾、納濾以及反滲透四種不同形式，有不同的過濾精度，分別對應(yīng)不同尺寸顆粒過濾處理需求，幾種不同的膜分離技術(shù)中，反滲透膜分離技術(shù)精度最高，尺寸超過100分子量有機物以及可溶性鹽均無法穿過反滲透膜，廣泛應(yīng)用于鍋爐補給水處理、水淡化以及廢水處理。超濾膜分離技術(shù)使用網(wǎng)格尺寸在微濾和納濾之間的超濾半透膜，能夠阻隔溶液中的膠體、懸浮物、微生物以及其他大粒徑溶質(zhì)，孔徑5nm-0.1μm左右，壓力作用下，膜孔徑物質(zhì)以下物質(zhì)可以穿過超濾膜到達另一側(cè)，超過孔徑尺寸物質(zhì)不能穿過，被截留在加壓側(cè)。

　　1.2 反滲透膜分離技術(shù)

　　如圖，反滲透膜分離技術(shù)在濃溶液側(cè)施加壓力，抵消自然滲透壓，操作壓力比水分子自然滲透壓高，水分子將從高壓側(cè)向低壓側(cè)滲透，濃溶液端水分子會經(jīng)過膜到達凈化側(cè)，上世紀50年代之后，隨著反滲透膜分離技術(shù)的快速發(fā)展，反滲透膜透過機理與模型種類也隨之增多。

　　(1)優(yōu)先吸附-毛細孔流動模型該模型由S.Sourirajan在1970年提出，假定水優(yōu)先在膜表面吸附，排斥NaCl，濃溶液側(cè)施加壓力作用，膜表面吸附水分子將優(yōu)先通過，脫除溶解鹽。

　　(2)氫鍵形成模型1959年，Reid等人提出氫鍵形成模型，認為反滲透膜表面精密，膜表面活化點位置無機鹽不能溶解，而水分子則可以在壓力作用下與活化點形成氫鍵，水在膜外凝結(jié)并逐步滲透進膜內(nèi)，穿過膜并脫離活化點，形成脫鹽過程。

　　2、電廠循環(huán)排污水超濾-反滲透膜組合處理工藝

　　2.1 工藝設(shè)計

　　(1)循環(huán)排污水情況分析

　　火電廠循環(huán)冷卻排污水懸浮物量很大，堿度硬度都很高，循環(huán)處理過程中控制和調(diào)節(jié)方式不合理，有可能造成反滲透膜、超濾膜結(jié)垢，造成透膜毒害，縮短透膜使用壽命，導(dǎo)致系統(tǒng)運行異常。因此，使用超濾-反滲透膜組合工藝處理電廠循環(huán)排污水，首先要進行預(yù)處理，清理容易結(jié)垢的硬度物質(zhì)和懸浮物等無機成分。循環(huán)排污水中還殘留一定藥劑以及濁度較高的生物黏泥，影響膜系統(tǒng)運行穩(wěn)定性，還要加設(shè)強化預(yù)處理模塊，循環(huán)排污水加藥成分比較復(fù)雜，藥劑電荷特性有所不同，選擇型號不合適的反滲透膜可能造成膜系統(tǒng)不可逆損傷與污染，因此需要根據(jù)循環(huán)水冷卻水殘余藥劑情況選擇合適的反滲透膜型號。

　　(2)工藝流程設(shè)計

　　經(jīng)過分析，確定如下設(shè)計工藝流程：機械攪拌澄清池→重力無閥濾池→清水箱清水泵→多介質(zhì)過濾器→二級清水箱清水泵→超濾水泵→超濾裝置/儲水箱→反滲透高壓泵→反滲透膜。火電廠一期鍋爐補給水為地下水，機械攪拌、重力處理以及多介質(zhì)過濾器對一期鍋爐水進行預(yù)處理，二期水為循環(huán)冷卻排污水，需接受加強預(yù)處理，機械攪拌澄清器架直徑50mm長100mm斜管機進一步強化沉淀處理效果，并添加NaCO3、FeCl3藥劑，脫除懸浮劑、硬度物質(zhì)以及可溶SiO2，機械攪拌處理后出水接受重力過濾與多介質(zhì)過濾，清理懸浮物之后加壓膜處理。

　　2.2 膜系統(tǒng)設(shè)計

　　(1)超濾系統(tǒng)設(shè)計

　　超濾是一個物理分離過程，和濾池、砂濾以及活性炭過濾相比有很多優(yōu)勢，超濾膜孔徑僅有0.002-0.1μm，受到外界推動力作用，能夠有效隔離大粒徑的膠體、顆粒、細菌以及其他原生動物。

　　超濾系統(tǒng)由多套超濾裝置組成，每套裝置都設(shè)置有38層超濾膜，單臺超濾裝置處理水量100m3/h，運行壓力最低0.15MPa，水回收率高達90%。選擇美國DOW公司SPR2860型中空超濾膜，PVDF聚偏二氟乙烯材質(zhì)，物理化學(xué)性能穩(wěn)定，有較強抗酸堿與抗氧化性能，方便清洗維護，使用壽命更長。

　　超濾裝置采用DCS控制系統(tǒng)，按照正常產(chǎn)水→正沖→氣反洗→水反洗→正沖的時間循環(huán)工作，運行過程長期控制在0.1NTU以下，保護后續(xù)返滲系統(tǒng)運行安全。

　　(2)反滲透系統(tǒng)

　　反滲透技術(shù)是現(xiàn)階段最節(jié)能高效的水除鹽技術(shù)，使用膜分離方法，在壓力作用下，原水經(jīng)反滲透膜，截留水中雜質(zhì)與鹽分，產(chǎn)出純水。根據(jù)火電廠循環(huán)排污水量確定反滲透裝置產(chǎn)能，回收率一般在75%左右，為了應(yīng)對加藥和復(fù)雜污染物的處理問題，選擇美國DOW公司BW30-365FR反滲膜，10:6排列膜殼，膜元件總計96支。超濾系統(tǒng)出水能夠滿足反滲透進水水質(zhì)要求，高壓泵升壓至1.0MPa，反滲透系統(tǒng)可穩(wěn)定運行，70t/h產(chǎn)水量下，脫鹽率達到98.5%，可以直接用于冷卻排污水循環(huán)。

　　3、結(jié)語

　　超濾-反滲透組合工藝處理電廠循環(huán)冷卻排污水應(yīng)用潛力很大，經(jīng)過處理水可直接回用，生產(chǎn)出的濃水也可以用于輸煤站噴淋，實現(xiàn)電廠排污水真正意義上的循環(huán)利用。(來源：佛山市南海長海發(fā)電有限公司)