反渗透水处理系统在电厂应用的研究分析

李国庆

摘  要：文章介绍了反渗透技术的原理与用途，围绕反渗透系统组成、整体运行过程、预处理工艺的应用、运维保障措施四个层面，探讨了反渗透水处理系统设计及其在电厂中的具体应用策略。研究结果表明，该系统具有运行稳定、易于操作、产水质量高、运行成本低等性能优势，可有效提升电厂水处理系统的综合效能。

关键词：电厂水处理;反渗透技术;预处理工艺

中图分类号：X703         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）04-0172-02

Abstract： This paper introduces the principle and application of reverse osmosis technology， focusing on four aspects： the composition of reverse osmosis system， the overall operation process， the application of pretreatment process and the safeguard measures of operation and maintenance. the design of reverse osmosis water treatment system and its specific application strategy in power plant are discussed. The research results show that the system has the advantages of stable operation， easy operation， high water quality and low operating cost， and can effectively improve the comprehensive efficiency of the water treatment system of the power plant.

Keywords： power plant water treatment; reverse osmosis technology; pretreatment process

引言

反渗透技术的本质是膜分离技术，在压力作用下利用反渗透膜将溶液中的溶剂、溶质有效分离。当前我国电厂普遍采用排水循环利用等节水措施补充日常运行所需水资源，借助循环冷却水、锅炉补充水等形式实现对污水的循环利用，但在污水回收处理效果上仍有待加强，对于反渗透技术的优化提出了迫切需求。

1 反渗透技术的基本原理与用途分析

1.1 基本原理

反渗透技术是一种新型膜分离技术，其应用原理是在高于溶液渗透压的作用下，利用膜孔径极小的反渗透膜拦截其他溶质，实现溶液中溶质与溶剂的有效分离，适用于溶解于水中的盐类、胶体、微生物以及有机物等物质。

1.2 主要用途

1.2.1 循环冷却水处理

通常在电厂运转过程中需消耗大量的循环冷却水，基于环保理念进行废水处理需投入较大的成本，采用反渗透技术可实现对排污水的回收利用，为循环冷却系统补充足量用水，且可实现对循环水的有效净化处理、提升循环水水质，兼具经济与生态效益。

1.2.2 锅炉酸洗废液处理

锅炉酸洗废液是在电厂锅炉运行过程中产生的废液，选取醋酸纤维素膜、低压复合膜、海水膜针对废液进行模拟实验，实验结果表明海水膜的处理效果最优，因此选用海水膜作为反渗透膜进行锅炉酸洗废液处理，可有效提升废液的回收利用率，解决环境污染问题。

1.2.3 电厂运行废水处理

采用反渗透技术进行酸碱废水、场地冲洗水、日常生活污水等电厂运行废水的处理，由于这类废水呈酸性，因此需预先针对废水进行弱酸处理，以此提升废水回收利用率，满足电厂用水需求[1]。

2 反渗透水处理系统设计及其在电厂中的具体应用探讨

2.1 反渗透系统的组成

2.1.1 系统组成结构

反渗透系统主要由2套保安过滤器、2套高压泵、反渗透膜组、2套阻垢剂投加系统与1套清洗装置组成。其中保安过滤器是一种滤芯为5μm的立式柱状设备，內部装有57支长度为40inch、过滤精度为5μm的均孔PP熔喷滤芯，将其安装在反渗透系统本体前，用于阻止水体中的大颗粒物通过反渗透膜，保护反渗透膜的完好性;高压泵用于为装置提供进水压力，使水克服渗透压顺利通过反渗透膜进入产水侧，满足预设产水量需求;反渗透膜组用于将出水分为淡水、浓水两部分，利用浓水调节阀调节产水/浓水比与反渗透回收率，保障回收率、脱盐率分别达到75%、98%以上;阻垢剂投加系统用于将阻垢剂加入到反渗透系统的进水中，防范浓水中的CaCO3、MgCO3、CaSO4等难溶盐析出结垢导致反渗透膜被堵塞，在配制阻垢剂时需结合水质情况进行配比、加药量的合理设计;清洗装置主要用于清洗反渗透膜，通常以6个月为期限进行定期清洗，并结合出力、膜上污染物类型进行清洗方案的合理设计。

2.1.2 系统运行方式

在反渗透水处理系统的运行方式上，原水经由生水泵依次经过多介质过滤器、活性炭过滤器，在加药后进入到保安过滤器中，出水经由高压泵进入反渗透膜组，一部分经由浓水阀转变为浓水，另一部分通过反渗透处理后转变为淡水，经由淡水泵进入到除盐装置中。其中2套保安过滤器与2台高压泵呈串联运行，处于一用一备状态，需每日针对备用反渗透装置进行冲洗，并且确保系统出水中的SiO2小于20μg/L、导电度小于0.2μs/cm。

2.2 反渗透系统的整体运行过程

在自动运行情况下，首先将反渗透电磁阀箱开关、加药控制柜开关旋至程控位置，点击反渗透程控主图面的自动按钮完成装置启动;其次是正冲环节，点击启动步后使不合格水排放气动门、浓水排水门、进水气动门、供水泵、碱计量泵依次启动，冲洗2min;再次进入到预启阶段，关闭浓水排放门，启动高压泵与阻垢剂计量泵，并分别启动一段、二段增压泵;接下来进入到制水环节，关闭产排阀，针对反渗透装置各项参数进行检查，调节浓水排水手动门将各项参数调至规定值;最后针对阻垢剂、氢氧化钠加药量进行检查，并调至规定值。待水箱水位超过3.8m后，停止反渗透装置运行[2]。

2.3 反渗透预处理工艺的实际应用

2.3.1 应用实例分析

以某电厂为例，该厂日常生产用水为市内一污水处理厂二级处理后的污水，将污水进行深度处理后转化为工业水补给水源，并选取某水库地表水、城市地下水分别作为电厂锅炉补给水源与备用水源。在厂内设有水处理站，运用膜生物反应器处理工艺，但在水处理站最初设计阶段未将地表水、中水纳入到生产用水考虑范畴中，在后续处理污水、地表水时仍选取聚合氯化铝加入到多介质过滤器中，导致在保安过滤器滤芯处附着大量的Al（OH）3胶体，使其运行压差急剧上升、使用寿命大幅缩短，影响到反渗透水处理系统的运行性能。

2.3.2 预处理工艺

鉴于在反渗透处理过程中进水体积持续减小、水中的悬浮颗粒与溶解性物质浓度持续增大，导致悬浮物质在反渗透膜上不断沉积、堵塞进水流道，由此增大其摩擦阻力;同时当浓水中的难溶性盐类物质饱和度达到上限时将会沉淀出来，在反渗透膜表面形成结垢，导致反渗透膜的通量减小、运行压力与摩擦阻力提升，进而使产水水质下降。基于上述两项原因将造成膜污染现象，因此在反渗透水处理系统设计过程中需增加预处理工艺，降低悬浮物、有机物、难溶盐等物质对反渗透膜造成污染的几率，有效改善进水水质、提升反渗透膜的可靠性。

选取原水进入反渗透装置前的时间节点运用预处理工艺，在系统中依次设置多介质过滤器、活性炭过滤器与保安过滤器，定期更换多介质过滤器与活性炭过滤器中的滤料、避免其失效，借此滤除原水中的溶解性有机物与余氯等杂质，降低出水COD含量;选用反洗型保安过滤器，定期进行反洗与超声处理，防止细菌滋生与杂质沉积，采用15t/（h，1TI）滤元过滤面积，借此减少滤元更换周期与更换数量，降低成本支出。同时，通过在反渗透系统中加酸调节入口处水的pH值，结合CaCO3垢沉积条件、膜元件最佳运行pH值进行加酸剂量调节，例如CA膜的最佳运行pH值约为5.5、TFC膜的pH值为6.0-7.0。此外，还需加强对反渗透加药环节的精细化设计，注重结合电厂水质的实际特征进行混凝剂的合理选取，用于去除水体中的悬浮物、胶体颗粒等杂质，实现改善水质目标。例如在选用聚丙烯酸作为阻垢剂后，则不应再选用阳离子型聚电解质作为絮凝剂，避免对膜元件寿命造成影响[3]。

2.3.3 反渗透膜清洗处理

通常在反渗透水处理系统正常运行状态下，需每年针对反渗透膜化学清洗1-2次，并结合膜元件的具体情况进行清洗配方的设计，例如当前普遍采用柠檬酸、盐酸、十二烷基磺酸钠等物质配制清洗液，能够收获良好的清洗效果。

2.4 相关保障措施与运维要点

2.4.1 运行指标与影响因素界定

膜透水通量、超滤截留率、系统进水压力、反冲洗压力等指标均会影响到反渗透系统的运行效能，而超滤过程、水质变化两项因素将直接影响到出水量，因此在反渗透水处理系统运行过程中需重点关注上述指标与因素，实现相关控制量的合理调节。

2.4.2 保障系统稳定运行的要点

为保障反渗透水处理系统的稳定运行，需遵循以下五项技术要点：其一是定期采用逆向水力进行反渗透膜的反冲洗，清除膜表面的杂质与截留物质，并结合进水水质合理调节清洗时间;其二是选取水质在线监测仪器安装在进水侧，在进水污染指数超出规定范围后发出警报，避免因水体浊度升高影响到产水量;其三是加强对保安过滤器的合理设计，结合运行实际条件调节其压降极限值;其四是采取停运保护措施，控制进水水质;其五是做好反渗透膜的及时清洗，以系统最初投运时的指标作为参考值，经由归一化后在盐通量达到15%时进行膜的清洁处理。

2.4.3 运行维护管理措施

一方面，应注重结合电厂实际运行情况采取运行维护措施，加强对反渗透水处理系统出水量稳定性的管控，严格执行预处理工艺，通过定期巡查、清洗防止反渗透膜出现堵塞或污染问题，延长反渗透膜的使用寿命，确保满足反渗透水处理系统的进水要求。另一方面，还应合理进行系统运行成本的把控，在保障系统运行效能的基础上进行能耗、更换膜费用、化学清洗费用的节约，将反渗透膜处理系统的运行总成本控制在每吨2元以下，增强系统的综合使用效益。

3 结束语

据前瞻统计，2018年我国水污染防治设备产量约为28.5万台，水处理行业市场规模达4200亿元。在生态环境部“打好污染防治攻坚战”号召深入贯彻实施的背景下，应进一步加强对反渗透技术的研发与创新，提升电厂水处理系统的应用效能，实现废水循环利用、节约电厂投入成本，进一步提升企业综合效益。

参考文献：

[1]林绍忠.基于电厂水处理系统运行消耗的研究[J].應用能源技术，2017（5）：45-47.

[2]李新望，谷晓娟，左大海，等.陶瓷超滤膜在电厂化学水处理系统改造中的应用[J].工业水处理，2019（8）：107-110.

[3]张杨.反渗透技术在污废水深度处理中的应用及研究进展[J].科学与信息化，2018（6）：115.