全膜法水处理工艺系统分析

陈桂兰

摘 要：本论文全膜法水处理技术的概述出发，系统阐述了全膜法水处理工艺设计优化。接着研究了全膜法水处理工艺应用。

关键词：全膜法 水处理 系统应用

一、前言

全膜法水处理工艺是将超滤、微滤、反渗透、EDI等不同的膜工艺有机地组合在一起，达到高效去除污染物以及深度脱盐的目的一种水处理工艺。

全膜法水处理工艺是将超滤、微滤、反渗透、EDI等不同的膜工艺有机地组合在一起，达到高效去除污染物以及深度脱盐的目的一种水处理工艺。全膜法处理后的出水可直接满足锅炉补给水、工艺用水、电子超纯水、回用水、循环用水等要求该工艺已成功应用于电力、冶金、石化等多个领域。该工艺的关键技术EDI系电渗析（ED）和离子交换技术（DI）有机结合，达到连续除盐、运行维护简单、无酸碱排放污染。而超/微滤、反渗透已广泛应用于海水（苦咸水）淡化及废水回用。

二、全膜法水处理技术的概述

目前膜法水处理技术在环境过程中的应用，主要是超滤、反渗透、渗析和电渗析等方法用于处理各工业废水。

1、UF技术

UF是以机械筛分原理为基础，以膜两侧压差为驱动力的膜分离技术。它是一种流体切向流动和压力驱动的过滤过程，并按分子量大小来分离颗粒，通常超UF的孔径为25～30nm。UF能够有效去除水中的悬浮物、胶体、有机大分子、细菌、微生物等杂质。

2、RO技术

RO膜是一种具有选择性透过性能的半透膜，某些分子透过膜的速率较大，其他分子透过膜的速率则相对较小，从而达到淡化、净化或浓缩分离的目的。目前国内大部分电厂仅把RO当作预脱盐，后面仍然采用离子交换技术，即RO+二级除盐系统或RO+混床除盐系统。此时废酸碱的排放量与原来离子交换系统相比减少了约90%。

3、EDI技术

EDI技术解决了酸碱再生的问题，更符合环保要求。EDI是将电渗析与离子交换相结合的新型水处理方法，利用选择性膜和离子交换树脂组成填充床，通过电渗析中的极化现象对离子交换树脂进行电化学持续再生，从而制取超纯水。

三、全膜法水处理工艺设计优化

1、超滤系统

选择性能优良的膜元件，膜通量按照低值设计，且系统运行方式设计为错流过滤，每个运行周期上下端交替进水，以最大限度地避免膜污染现象。超滤给水泵和超滤反洗水泵增设变频器，以减缓泵启动时对膜丝的瞬间大流量冲击，防止断丝。设置加强反洗，每个运行周期反洗时根据水质情况酌情加入杀菌剂、酸或碱，以保持膜元件表面清洁。膜通量的选择按照不大于膜元件制造厂商《导则》中进水水质规定的水通量低值的60～80%选取

2、反渗透系统

考虑到水源水质较恶劣，一级反渗透选用涡卷式抗污染复合膜元件，抗污染复合膜不但降低了膜表面的粗糙度、提高了膜的亲水性、改善了水流通道，而且膜表面带有电，能有效地削弱浓差極化和减缓有机物、微生物、阳离子聚合物、表面活性剂集胶体对膜的污染。考虑到二级反渗透进水水质较洁净，二级反渗透选用较为经济的涡卷式超低压反渗透膜元件。膜的水通量是膜元件的重要指标，膜的污染速度随水通量递增，膜通量的选择按照不大于膜元件制造厂商《导则》中进水水质规定的水通量低值的70～90%选取。高压泵设置变频器（或软启动）或电动慢开门，以降低启泵时对高压泵对反渗透膜元件的冲击。

3、EDI系统

通过对比分析几种不同EDI系统运行情况，以确定EDI系统膜块的选型。通过对现有投入运行较好的EDI膜块进行技术经济比较，选择单块膜块出力较大的产品，以降低造价和简化系统。水中CO2的存在，会严重影响EDI装置产水品质。为消除CO2对EDI装置的影响，工程在二级RO装置进水中加碱，这样不但不会引起反渗透结垢，而且可以将CO2转化为CO32-和HCO3-，提高了RO膜对碳酸的脱除率，使EDI系统进水中CO2含量<2mg/L，从而确保了EDI系统的产水品质。取消了浓水加盐设备，利用EDI膜块本身的技术特点确保浓水的导电性，从而使系统简单，操作方便，易于控制。

4、系统整体设计优化

合并系统中的化学清洗装置。由于超滤、反渗透、EDI运行一定时间后，均需要化学清洗，因此在开始设计时各系统分别设计了1套清洗装置。考虑到超滤的化学清洗药品中含有氧化性物质，而氧化性物质是反渗透膜元件的致命威胁，因此单独设超滤化学清洗装置，而将EDI化学清洗装置取消，和反渗透清洗装置共用，并将反渗透清洗装置中的保安过滤器滤芯由5μm改为1μm，以满足EDI进水水质要求。自清洗过滤器和超滤按照单元制一对一设计，控制简单。自清洗过滤器反洗水、超滤反洗水回收至地下回收水池，用回收水泵送至疏矸水预处理系统原水池处理后回用。一级反渗透浓水、EDI极水回收至反渗透浓水箱直接用作脱硫系统用水；二级反渗透浓水、EDI浓水回至超滤水箱回用；系统化学清洗废水回收至地下废水池，用废水泵打至工业废水处理站处理后回用。将反渗透系统单元制进水改为母管制进水，从而简化了反渗透进水加药设备和进水水质分析仪表的设置。除盐水泵设置变频装置，提高了泵运行的经济性。除盐水箱设置浮顶，以隔绝空气，防止空气中的CO2对除盐水造成污染。

四、全膜法”水处理的分析

1、“全膜法”水处理工艺改造方案

工程改造在原水处理位置上进行，为确保C厂发电机组在水处理工艺技改过程中能够正常稳定运行，采用先建两套临时的“全膜法”水处理工艺系统，设计出力为160t/h。待临时系统投入稳定运行后，将室内离子交换工艺系统全部拆除，再在室内建造2套永久“全膜法”水处理系统，设计出力为160t/h。室内永久系统调试投运正常后，将临时系统退出运行，将相应设备拆除移至原水处理车间，水处理工艺系统技术升级改造工程结束，4套永久“全膜法”水处理系统采用并联运行方式，确保电厂锅炉具有较高稳定运行性能水平。endprint

2、“全膜法”水处理系统设计

进行技术升级改造的“全膜法”水处理系统主要包括：UF超滤、RO反渗透、以及电去离子等先进技术工艺。考虑到珠江水水质在海水倒灌期含盐量高等因素影响，在设计时采用了一级和二级反渗透装置，即允许水源最高含盐量可以在9500mg/L范围内。系统改造完成后，因其具有无废酸碱排放特性，减少和避免电厂化学废水排放对环境的污染，同时电厂全年均可以采用珠江水直接制水，每年大约可以减少购自来水量在150万t左右，对电厂的安全、绿色生产及经济运行提供了有力的保障。

3、“全膜法水处理”系统改造技术经济效益分析

（一）技术性分析

水处理系统工艺进行技术升级改造后，系统因自动化程度高，能及时将出水水质不符合要求的设备从系统中隔离，产水水质得到有效保障。系统的稳定性在这几年的运行中也得到验证，在海水倒灌期，由于珠江水的含盐量大，按以往的离子交换处理工艺，严重影响到系统的制水量，在运行床失效时，短时的水质恶化间接影响到产水水质。现在用“全膜法”工艺，已不存在该问题。

（二）经济性分析

“全膜法”水处理系统设备与传统离子交换水处理设备相比，一次性投入资金较大，且膜的运行寿命较离子交换树脂短，折算到制水成本约较高。按目前恒运电厂的运行模式，膜寿命按3年计算，年平均制水成本约为8.0元·t-1，而传统离子交换水处理设备折旧年限较长，制水成本相对较低。但因离子交换水处理工艺，在海水倒灌时，必需采用自来水作为水源进行制水，每年需要从自来水水厂购买500万元以上的自来水，而改用“全膜法”后，虽每年仍会产生约100万元自来水费用，已大量节约了该笔费用，从而提高了“全膜法”制水的经济性。

4、长距离供热扩建需求

恒运电厂正准备实行对开发区东区长距离供热，供热量将从目前100t·h-1增加至400t·h-1左右，化学水处理再次面临扩建需求，按目前提供的设计方案中，仍将“全膜法”处理工艺作为主要考虑对象。

五、结束语

从实践出发对当前全膜法水处理工艺应用的相关知识，进行了粗略的分析和研究。综上分析，全膜法水处理工作的主要任务是运用科学的方法，促進工作的开展。

参考文献

[1]周本省.工业水处理技术[M].北京：化学工业出版社，2010.

[2]张葆宗.反渗透水处理应用技术[M].北京：中国电力出版社，2010.endprint