超滤反渗透膜组合工艺处理电厂循环排污水

高新技术2017年2期︱3︱超滤-反渗透膜组合工艺处理电厂循环排污水黎思华佛山市南海长海发电有限公司，广东佛山528200摘要：主要研究电厂循环排污水超滤-反渗透膜组合处理工艺，分析了超滤-反渗透膜水处理技术原理，并对电厂循环排污水超滤-反渗透膜组合处理工艺进行了研究。关键词：超滤-反渗透膜；电厂循环排污水中图分类号：U664.9+2文献标识码：B文章编号：1006-8465（2017）02-0003-01火力发电厂蒸汽冷却主要有循环冷却、直流冷却和空冷等几种不同形式，循环冷却排污水用量很大，占到电厂总水耗量的12%以上，研究冷却排污水的循环处理工艺，对降低火电厂用水量，节约用水有着重要意义。1超滤与反渗透膜技术1.1超滤膜分离技术膜分离是一种广泛存在的自然现象，法国学者AbbeNollet在1784年首次发现膜分离现象，并提出osmosis学说，是人类对膜与膜过程的最早期研究。1861年，Schmidt提出超滤的概念，1925年，德国Sartorius公司开始生产微滤膜，1953年，美国学者Reid提出反渗透理论，并在水淡化处理中得以应用。1958年，国内开始进行关于离子交换膜的相关研究，1966年开始研究反渗透膜与超滤膜，现阶段，我国苦咸水、海水淡化、废水制备、纯水制备中都开始使用国产反渗透与超滤装置。膜分离技术按照原理不同可以划分为微滤、超滤、纳滤以及反渗透四种不同形式，有不同的过滤精度，分别对应不同尺寸颗粒过滤处理需求，几种不同的膜分离技术中，反渗透膜分离技术精度最高，尺寸超过100分子量有机物以及可溶性盐均无法穿过反渗透膜，广泛应用于锅炉补给水处理、水淡化以及废水处理。超滤膜分离技术使用网格尺寸在微滤和纳滤之间的超滤半透膜，能够阻隔溶液中的胶体、悬浮物、微生物以及其他大粒径溶质，孔径5nm-0.1μm左右，压力作用下，膜孔径物质以下物质可以穿过超滤膜到达另一侧，超过孔径尺寸物质不能穿过，被截留在加压侧。1.2反渗透膜分离技术图1反渗透膜分离技术原理如图，反渗透膜分离技术在浓溶液侧施加压力，抵消自然渗透压，操作压力比水分子自然渗透压高，水分子将从高压侧向低压侧渗透，浓溶液端水分子会经过膜到达净化侧，上世纪50年代之后，随着反渗透膜分离技术的快速发展，反渗透膜透过机理与模型种类也随之增多。（1）优先吸附-毛细孔流动模型该模型由S.Sourirajan在1970年提出，假定水优先在膜表面吸附，排斥NaCl，浓溶液侧施加压力作用，膜表面吸附水分子将优先通过，脱除溶解盐。（2）氢键形成模型1959年，Reid等人提出氢键形成模型，认为反渗透膜表面精密，膜表面活化点位置无机盐不能溶解，而水分子则可以在压力作用下与活化点形成氢键，水在膜外凝结并逐步渗透进膜内，穿过膜并脱离活化点，形成脱盐过程。2电厂循环排污水超滤-反渗透膜组合处理工艺2.1工艺设计（1）循环排污水情况分析火电厂循环冷却排污水悬浮物量很大，碱度硬度都很高，循环处理过程中控制和调节方式不合理，有可能造成反渗透膜、超滤膜结垢，造成透膜毒害，缩短透膜使用寿命，导致系统运行异常。因此，使用超滤-反渗透膜组合工艺处理电厂循环排污水，首先要进行预处理，清理容易结垢的硬度物质和悬浮物等无机成分。循环排污水中还残留一定药剂以及浊度较高的生物黏泥，影响膜系统运行稳定性，还要加设强化预处理模块，循环排污水加药成分比较复杂，药剂电荷特性有所不同，选择型号不合适的反渗透膜可能造成膜系统不可逆损伤与污染，因此需要根据循环水冷却水残余药剂情况选择合适的反渗透膜型号。（2）工艺流程设计经过分析，确定如下设计工艺流程：机械搅拌澄清池→重力无阀滤池→清水箱清水泵→多介质过滤器→二级清水箱清水泵→超滤水泵→超滤装置/储水箱→反渗透高压泵→反渗透膜。火电厂一期锅炉补给水为地下水，机械搅拌、重力处理以及多介质过滤器对一期锅炉水进行预处理，二期水为循环冷却排污水，需接受加强预处理，机械搅拌澄清器架直径50mm长100mm斜管机进一步强化沉淀处理效果，并添加NaCO3、FeCl3药剂，脱除悬浮剂、硬度物质以及可溶SiO2，机械搅拌处理后出水接受重力过滤与多介质过滤，清理悬浮物之后加压膜处理。2.2膜系统设计（1）超滤系统设计超滤是一个物理分离过程，和滤池、砂滤以及活性炭过滤相比有很多优势，超滤膜孔径仅有0.002-0.1μm，受到外界推动力作用，能够有效隔离大粒径的胶体、颗粒、细菌以及其他原生动物。超滤系统由多套超滤装置组成，每套装置都设置有38层超滤膜，单台超滤装置处理水量100m3/h，运行压力最低0.15MPa，水回收率高达90%。选择美国DOW公司SPR2860型中空超滤膜，PVDF聚偏二氟乙烯材质，物理化学性能稳定，有较强抗酸碱与抗氧化性能，方便清洗维护，使用寿命更长。超滤装置采用DCS控制系统，按照正常产水→正冲→气反洗→水反洗→正冲的时间循环工作，运行过程长期控制在0.1NTU以下，保护后续返渗系统运行安全。（2）反渗透系统反渗透技术是现阶段最节能高效的水除盐技术，使用膜分离方法，在压力作用下，原水经反渗透膜，截留水中杂质与盐分，产出纯水。根据火电厂循环排污水量确定反渗透装置产能，回收率一般在75%左右，为了应对加药和复杂污染物的处理问题，选择美国DOW公司BW30-365FR反渗膜，10:6排列膜壳，膜元件总计96支。超滤系统出水能够满足反渗透进水水质要求，高压泵升压至1.0MPa，反渗透系统可稳定运行，70t/h产水量下，脱盐率达到98.5%，可以直接用于冷却排污水循环。3结语超滤-反渗透组合工艺处理电厂循环冷却排污水应用潜力很大，经过处理水可直接回用，生产出的浓水也可以用于输煤站喷淋，实现电厂排污水真正意义上的循环利用。参考文献：[1]王万俊,肖丙雁.不锈钢生产废水减排回用及提标工程实例[J].工业用水与废水,2016,(02):69-72.[2]王万俊,石驰,肖丙雁.不锈钢厂废水减排回用及提标工艺技术研究[J].环境科学与管理,2016,(03):89-92.[3]王永华,赵科.超滤-反渗透用于煤化工回用水处理的工程设计[J].工业水处理,2015,(02):97-99.[4]刘秋生.超滤-反渗透组合技术处理电厂循环冷却排污水可行性研究[J].神华科技,2014,(03):54-56.[5]刘伟杰,岳禹峰,刘成荣.循环水排污水的回用处理[J].冶金动力,2013,(08):58-59+62.[6]刘江,刘涛.全中水循环再利用技术应用分析[J].内蒙古电力技术,2013,(03):105-108.