电厂化学水处理中反渗透膜技术的应用研究

耿芳芳

（国能宁夏鸳鸯湖第一发电有限公司，宁夏 银川 750000）

0 引言

电厂运营结构和发电系统内部当中，水资源质量高低与电厂发电经济效益息息相关，如果水资源未经过一系列净化处理，水中的杂质会经过循环系统对各类电力设备造成严重的腐蚀和破坏，不仅会对整体电力设备的运行效率造成负面影响，还会降低整个电厂机构的运行综合效益，在一定程度上加大了火电厂的运行成本。基于此，本文通过合理的研究分析，介绍反渗透膜技术在电厂化学水处理中的实际应用。

1 反渗透膜技术基本原理

反渗透膜主要指全面展现反渗透技术性能的关键元件，表现为一项富有个性化特点的人工半透膜，通常由模拟生物半透膜材料及高分子材料等共同组建而成。反渗透也被称为逆渗透，主要将压力差作为主要动力源泉，在水溶液当中有效剥离，实现水与杂质的有效区分操作。由于反渗透膜技术与自然渗透的方向不一致，所以被称为反渗透。在实际应用中的技术原理体现在超出溶液原有渗透压的前提条件下对膜一侧实施相应程度的压力，当压力高于标准渗透压后，溶剂会在此情况下朝反方向加以渗透，进而将物质与水分有效分离。在膜的低压侧获得的溶剂通常称为渗透液。高压侧获得浓缩的溶液被称为浓缩液。如果采用反渗透技术开展海水项目处理，便可以在膜的低压侧获取淡水资源，而高压侧则可以获取卤水资源，以此来促使反渗透压力满足提取、纯化和浓缩分离等基本目标。反渗透是利用反渗透膜选择性地只能透过溶剂（通常是水）而截留离子物质的性质，以膜两侧静压差为推动力，克服溶剂的渗透压，使溶剂通过反渗透膜而实现对液体混合物进行分离的膜过程。它的操作压差一般为1．5～10．5 MPa，截留组分的大小为1～10的小分子溶质。

2 反渗透膜技术应用及影响因素

2.1 应用概况

以北方某电厂为例，锅炉补水的主要水源是地下水，最普遍使用的水处理工艺是MBR（膜生物反应器）处理工艺。使用的原水需要经过一系列的水处理设备才能融入反渗透膜技术，在经过一系列设备和反渗透装置处理后的水被称为淡水，其电厂应用的反渗透脱盐系统主要应用表1中的设备。

表1 反渗透装置材料

表1中使用的过滤器主要用于过滤水中残留的机械杂质（主要有活性炭过滤器泄漏的大于5 μm活性炭粉末及其他的机械杂质），从而确保出水的清洁度，预防后级反渗透膜损坏。

2.2 性能的主要影响因素

进水的污染指数（SDI）：进水SDI是反映水中胶体含量的一种具有实际意义的量度，SDI不合格导致膜的频繁清洗，影响膜的性能和使用寿命。不同结构的膜组件对SDI有不同的要求，复合膜要求进水SDI≤4。

进水温度：水温提高，产水量增加，脱盐率降低，水温下降产水量减小，脱盐率增高，综合考虑，最佳温度为20～25 ℃，最高操作温度不能超过40 ℃。

操作压力：提高压力能够使脱盐率和产水量提高，但压力过高会使膜加剧压密，尤其在较高温度下操作，低压复合膜最佳操作压力为 1．3～1．8 MPa。

3 系统组成

反渗透系统通常由高压泵、反渗透膜组、保安过滤器和清洗装置等关键部位组建而成。保安过滤器为5 μ m滤芯的柱状设备，其内部含有57支长度均匀、精度较高的均孔PP熔喷滤芯，将其安装于反渗透系统结构前可以在根本上规避水体内部大规模颗粒物贯穿反渗透膜，确保反渗透膜的有效性及完整性。高压泵装置的功能效用一般体现在为装置提供足够的水资源压力，促使水资源在抵挡渗透压的同时顺利融入产水侧，满足预设产水量的各项标准。反渗透膜组在实际应用期间可以将出水划分为浓水与淡水两种类型，采用浓水合理调整优化产水与浓水配比与反渗透回收率，确保整体回收率和脱盐率达到具体规范标准，一般两者分别可以高达75%及98%以上。阻垢剂投加系统的价值效用体现为将阻垢剂融入反渗透系统进水口位置后防止浓水中的CaSO4、MgCO3等过度析出，降低反渗透膜出现堵塞问题的概率，在科学配置阻垢剂期间需要将水质状况充分纳入考虑范围内，进而结合实际情况有效设计加药量[1]。

4 反渗透膜技术在电厂化学处理中的实践应用

4.1 预处理工艺的应用

反渗透装置是补给水预脱盐的关键要素，其工作原理在于将水资源与溶液进行膜分离，水可以朝溶液方向不断渗透，两者彼此间产生强烈的渗透压，如果溶液向上加压超出渗透压，则代表溶液中含有的水资源可以朝反方向流入，运用反渗透获取脱盐水。简单来说，原水在标准压力系数情况下，可以借助渗透膜的价值效用转变为纯净、无害无毒水源，未经过膜分离的水溶液自身悬浮物浓度会日益增大。一般情况下，反渗透技术在处理水期间会产生进水体积减小、溶解物质浓度增大等现象，进而导致悬浮颗粒在反渗透膜上方位置发生大规模沉积状况，最终对进水通道造成不可避免影响，严重可发生堵塞。与此同时，当浓水中所具备的难溶物质饱和度超出标准数值后，也会出现物质沉淀等状况，随着时间的推移，反渗透膜表层结构上将形成大量垢状物质，直接削弱了反渗透膜的流通性能，对整体产水质量也会带来负面影响。对此，相关人员需要在反渗透系统设计规划环节中增设预处理工艺，以此将污染问题发生概率降低至最小，切实优化反渗透膜的工作效率与质量。处理工艺需要加入筛选原水融入反渗透装置的阶段中，在系统内增设多样化过滤器的滤料，进而防止装置出现功能失效等现象，通过过滤器的有效运用减少原水中溶解性有机物质的含量。同时，可运用反洗类保安过滤器等现代化装置，通过对系统展开全面化反洗或超声处理的方式，确保细菌滋生和杂质沉淀频率有效降低，进而扩大过滤元件的覆盖范围，减少过滤元件的替换时间与数量，将净水投入成本消耗量降低至最小。除此之外，通过在反渗透系统中投入适当的试剂，可以有效改变水资源的酸碱度，根据垢状物的沉积状况和元件运行状况合理调节水资源整体酸碱性[2]。

4.2 膜浓水及脱硫废水工艺应用

脱硫废水和膜浓水的整体水体质量相对较低，因此构建一体化软化除硬度预处理体系十分重要，超滤出水需要运用海水淡化+DTRO等方法加以脱盐处理。一般情况下，膜浓水通常来自工业废水的反渗透领域当中，浓水处理工艺需要结合砂滤罐、活性炭过滤罐及普通超滤等展开进一步优化处理。由此可以看出，地表水和地下水可以在完善的反渗透膜技术的应用下获得显著处理成效，沿海城市的海水淡化项目中，也可以积极运用反渗透膜技术，使其发挥自身的优势及价值，内陆地区因水资源极度缺少，在实现零排放标准的前提下，各地区工业所排废水需要满足标准规范，这便要求采用澄清、过滤和反渗透膜、碟滤膜等方法展开进一步深度脱盐处理。在运用反渗透膜技术期间，需要采用Qf=Qb+Qp精准计算给水、浓缩水和透过水的流量，上述公式中，Qf指的是给水流量，Qb指的是浓缩水流量，Qp指的是透过水流量，并采用SP=Cp/Cr×100%计算盐透过率。脱硫废水处理流程如图1所示。

图1 脱硫废水处理流程

经过一系列处理后的水，可以有效运用于脱硫系统当中，地表沉积的泥会在真空皮带脱水后形成稳定性较高的石膏。如果活性炭过滤罐出水整体质量相对较高，较为清澈，但污染指数并没有达到具体标准，对于此种情况需要在第一时间规避其进入后续的反渗透系统内部，避免膜受到物质堵塞的影响。在此期间，经过处理的水资源可以运用于灰渣抑尘用水等环节当中。深入反渗透膜前保障水体环境的稳定性、安全性是需要重点关注的问题。其一，药剂调配环节及其他环节可发生连锁效应，需对此加以重视。其二，重点查看过滤器、澄清池和三联箱等装置的进出水质基本标准，相关人员需要在发现异常状况后及时开展反洗或冲洗系统，当经过一系列反洗处理的水回收并加入适当数量絮凝剂后，需要对其展开搅拌处理，促使药剂与悬浮物有效融合，进而形成大颗粒絮凝状完全沉淀至底部空间范围内，通过污泥输送泵直至真空皮带脱水机内部展开下一步骤的作业，澄清水可以用于反渗透膜系统的进一步处理环节中[3]。

4.3 反渗透膜的日常监督

预处理水质需要充分满足反渗透装置的进水标准需求和指标系数，要求SDI＜4．0。反渗透系统投入应用环节出现风险隐患或故障问题无法正常运作的情况下，工作人员不可擅自将其重新启动，需要优先打开保安过滤器的排污门进行泄压处理，并结合实际情况查询反渗透系统停止运转的具体缘由，通过一系列分析处理后方可将系统恢复至原本运行状态。另外，反渗透运行不可采用手动模式，当出现异常问题后，高压泵会出现破损及烧毁等不良现象。在反渗透产水满足标准出力系数后，相关人员可以结合实际状况有效降低回收率和压力，以此来保障反渗透膜实现可持续性、良性运转。在实际投入运行阶段中需要重点查看阻垢剂的增添数量及施加频率，确保计量箱的液位下降或上升秉持着相应的规律。如果加药泵装置出现故障问题，需要在第一时间采用针对性措施避免反渗透系统出现结垢现象。反渗透在自动化运转阶段中，阻垢剂加药泵一旦处于停止运转状态，则代表反渗透也会随之停止。高压给水泵的进水装置带有低压开关，出水位置具备高压开关，当泵进水的整体压力低于设备标准参数期间，泵便会自动减缓速度直至停止运行，并及时发出相应的预警信号。另外，在实际运用反渗透设备的过程中，相关工作人员需要全面查看浓水排水管周边设备装置的结垢发展趋势，精准判断阻垢剂的质量是否满足反渗透系统的运行标准及最近的加药数量要求。

4.4 反渗透膜的清洗处理

在经过长时间的运作后，反渗透膜产水量会有所降低，当产品水含盐量显著提升时，或不同电压差增加至0．2 MPa时，则代表膜元件需要进行清洁处理。另外，如反渗透设备处于正常运行状态，但整体使用年限超出1年或以上，则需要及时开展元件的清洗作业。在打开压力容器短板装置后，工作人员可以凭借自身的视觉感官查看，或采用化学实验方法明确具体污染类型和形成原因，对于金属氧化物或碳酸钙而言，需要在第一时间对其展开酸洗处理。在此情况下，柠檬酸清洗铁的氧化物可以凸显出价值，如果是有机物或微生物遭受污染与影响，便需要对其展开碱洗处理，对于二氧化硅污染而言，则需要及时做好氢氟酸清洗作业[4]。

在反渗透水处理系统投入使用环节后，相关工作人员需要结合实际情况定期针对关键装置展开一系列化学清理，清理频率可控制在2次/年左右，并根据反渗透膜元件的运行状态合理规划整体清洗方案内容和程序。虽然反渗透膜装置清洗处理工作占据着至关重要的地位，但是工作人员仍然需要在日常维护方面多下功夫，其中重点涉及检验水质状况，结合水质基本情况合理调节加药数量，进而从根本上规避水质环境出现污染反渗透膜等严重问题，还需要对各类仪器仪表运行数据展开精准化记录和分析处理，一旦出现异常数据或偏差性数据则需要在第一时间加以解决与优化。

5 结论

在可持续发展的时代背景下，反渗透膜处理技术在电厂化学水处理等领域中获得了全面运用和高度认可，它可以满足电厂化学水处理作业的各项需求，并有效处理传统工艺中存在的漏洞问题。各地区电厂只有全面提升反渗透膜技术的利用率，才可以有效降低环境污染问题。该技术目前还存在不足之处，为了延长反渗透膜的使用寿命，需定期对膜进行清洗，并加强浊度、pH值、杀菌等处理措施，从而提升整体的净化效率。