全膜法水处理技术在电厂中的应用研究

杨若雪

（湖北省电力勘测设计院，湖北 武汉 430040）

在电厂的水处理中采用全膜法水处理技术，可降低水处理的成本，提升出水水质的可靠性和稳定性，增强自动化水平和节能环保效果。因此我们建议在电厂的水处理中全面推广和应用全膜法技术，完善技术的应用机制和体系，发挥全膜法水处理技术在电厂水处理中的优势。

1 全膜法水处理技术在电厂中的应用价值

近年来，我国电厂水处理技术快速发展，在电厂锅炉补给水处理和其他水处理工作中，我们开始重点采用全膜法水处理技术：即将反渗透技术作为核心部分，利用膜分离的技术方式进行水处理。目前，全膜法技术在电厂水处理方面的应用主要采用的超滤、反渗透、电除盐等设备。超滤是设在反渗透前的预处理系统，反渗透膜运行良好的先决条件是做好系统进水的预处理，避免反渗透膜的污堵。原水被水泵输送到过滤器，经过滤处理后再输入到超滤设备，超滤膜能截留水体之内细菌、胶体、颗粒和分子量相对较高的物质，水和小颗粒溶质透过超滤膜后再被输送到反渗透设备预脱盐。为了反渗透膜的良好运行，我们会在反渗透系统进水加阻垢剂处理防止反渗透膜表面因浓水侧离子浓度升高而结垢，加还原剂降低水体中的余氯。经过反渗透预脱盐处理之后的水再被输送到电除盐设备进行最后一步的除盐处理。和传统类型的水处理工艺技术相对比，全膜法水处理技术应用在电厂中的制水系统相对简单，操作非常灵活，应用的成本较低，无需设置树脂再生的装置没有树脂再生所产生的酸碱废水，减轻环境污染问题，具备环境效益和经济效益。同时，为避免系统排放废水造成环境污染，还可对反渗透浓水回收利用。综上，全模法水处理系统出水质量较高，几乎不会再次产生废水，生态环保的效果明显，值得在电厂的水处理领域推广应用。

2 全膜法水处理技术在电厂中的应用措施

2.1 过滤器的应用

近年来，在全膜法水处理工艺技术领域中，纤维过滤器设备受到广泛应用，此类过滤器设备属于孔隙调节类型的装置，每台设备的水处理能力高达150m3/h，设备采用的是pp材质纤维丝缠绕的过滤芯，水处理过滤精确度能够达到5μm，因此，建议电厂在采用全膜法水处理技术的过程中重点引进纤维过滤器设备，采用自动化控制的系统，按照过滤器装置的应用原理，在水过滤的过程中，对纤维丝进行回转机具压榨，使得纤维丝纵向孔隙降低，将水体的悬浮物挡在纤维丝外部，使水体经过过滤之后更为清洁。在过滤器设备锁截留，悬浮污染物或是杂质数量增多的情况下，可能会出现处理水量降低的问题，压差达到预先设定的数据值，此时，设备能自动化反冲洗，放松压榨机具，松弛过滤纤维孔隙，通过风机设备的空气和反洗水共同进行清洗，通过管道排出污染物，之后自动化进入到水体过滤的程序。但是需要注意的是，要想确保纤维过滤器设备的良好运行，就应做好以下几点工作。

设备最初运行的阶段压差指标到达0.08MPa的情况下，就会进入自动反洗的程序，在此期间，应将反洗压差控制为0.05～0.12MPa之间，避免压力差异过高导致过滤水量降低或是排放管路异常的问题。等待纤维过滤器设备运行半年之后，如果设备的压差达到0.05MPa之前，系统的悬浮物超出500mg/L，就应人工清洗处理，按照具体情况设定反洗的时间，建议每1h自动化反洗1次。

设备反洗操作的过程中，使用气、水结合清洗的技术，将反洗水数量控制为每分钟19m3，压力控制为0.05MPa，通过底部进气口进气，通过空气进行纤维的清洗，同时，借助空气上升的动力促使纤维丝震动，使不同纤维丝相互之间摩擦，快速去除纤维丝粘附的固体。与此同时，擦洗的环节，通过脉冲式放松和旋紧的方式进行纤维丝处理，连续性放松25s之后，旋紧5s，之后反复循环4次，达到过滤器清洁的目的。

2.2 超滤系统的应用

电厂全膜法水处理系统中，超滤系统属于非常重要的部分，建议采用错流过滤的措施，在整体工艺中配置2套超滤系统，每套系统的水处理量设定为56m3/h，采用中空纤维膜组件，构建PLC自动化控制系统，自动化进行超滤系统启动控制、运行控制、冲洗控制和停机备用控制等。超滤系统在实际运行的过程中，远水会在中空纤维之内流动，逐渐从内壁向着外壁透过，对经过处理的水进行收集，成为超滤产水，在铲水的一端排出。为确保超滤系统的良好运行，应严格进行膜过滤压差的控制，将压差设定在0.08MPa之内，最高不可以超过0.1MPa，以免黏膜的表面区域形成不能彻底反洗的污垢。

由于超滤系统在运行一段时间之后，纤维内表面会堆积大量悬浮物、细菌和胶体等，膜的进水一侧和产水一侧压力差异增加，需要快速进行清洗。其一，通过PLC自动化控制设定系统每运行0.5h水力清洗1次，采用正冲擦洗和反洗的措施，正冲擦洗的过程中，水流量控制为56m3/h，压缩空气的压力控制为0.1MPa，空气的流量控制为150m3/h，擦洗的时间为10s，而在反洗方面，则将水流量控制为240m3/h，压力为0.25MPa，反洗的时间为0.5min，确保彻底清除膜系统的污染物；其二，如果在水利清洗之后，超滤系统依然存在不能去除的污染物，就应采用化学加强反洗的方式，通过碱洗和酸洗有机整合，增强膜的清洗效果，碱洗可去除膜的有机污染物成分，酸洗能去除膜的金属氧化污染物，经过3次碱洗和1次酸洗以后，可确保膜的清洗效果。

2.3 反渗透系统的应用

电厂水处理中的全膜法水处理技术，反渗透系统也是十分重要的装置，主要是两级膜处理装置所组合而成的脱盐系统，一级反渗透设备设置2个列，每一列的产水数量为42m3/h，每一列都要配置60支聚酰胺复合膜元件，脱盐率控制为97%以上，回收率控制为76%以上。二级反渗透设备中同样设置2个系列，每一个系列的产水数量为36m3/h，每一列配置36支聚酰胺复合膜元件，脱盐率设计为99.9%以上，回收率控制为86%以上，所有系统的过滤精度都应控制为5μm。

电厂在应用全膜法技术中反渗透脱盐系统的过程中，应采用计算机系统、仪表设备、PLC系统等进行运行的控制与监督，利用工艺流程模拟屏全过程监管反渗透脱盐的流程，在高压泵设备启动之后，为预防高压水源直接对膜元件造成冲击导致元件破裂，应在高压泵的出口采用电动慢开门的处理方式，逐渐将高压泵打开，稳定提升水压，自动化启动加药泵设备，如果系统处于正常运行的状态，给水水流和浓水水流就会沿着膜表面匀速流动，污染物难以沉积，但是如果系统突然停止运行，污染物就会在膜表面区域沉积，出现膜元件的污染问题。因此在反渗透系统停止运行之前，应设置自动化冲洗的装置，借助清洁的水进行膜表面冲洗，以免污染物沉积。同时还需注意以下几点事项。

反渗透系统实际运行，反渗透系统应用期间，入口压力应控制为1MPa，保安过滤器的进口和出口压力差异控制为0.2MPa以内，如果压力差异高出控制标准，要及时进行滤芯的更换，并将产出水平的压力维持在给水压力或是浓水压力指标以内，以免引发反渗透系统的运行问题。为确保高压泵设备的安全稳定运作，应在系统中设置高压泵设备入口压力和出口压力的保护功能，一旦设备入口和出口压力不良，触发低压信号或是高压信号，就应自动化停止高压泵设备的运行。与此同时，虽然反渗透系统中的膜元件，能在短时间之内承受氯和次氯酸根所带来的冲击，但是如果连续性接触此类物质，将会导致膜元件的分离性能降低，因此，在应用反渗透系统期间，并严格进行膜元件和氯、次氯酸根接触的控制，将膜入口区域的氯元素参与量控制为每升水0.1mg，为预防游离氯超出标准要求，还需将还原剂加药管路设置在反渗透系统的入口位置，安装ORP表设备，用来进行加药数量的调整控制，其中还原剂使用亚硫酸氢钠，质量分数控制为10%，利用加药装置对添加数量进行调控。如果ORP表设备显示的数据值为＜150mV，就要立刻停止加药泵设备的运行。如果ORP表显示的数据值是150mV＜ORP＜250mV，就要将加药泵设备频率控制为25Hz，通过设备频率的控制，避免加药泵振动力过高对膜元件造成破坏。

在反渗透系统的入口区域采用加碱设备，投放质量分数为20%的氢氧化钠，将反渗透的入口pH数据值控制为8.2，首先，考虑到反渗透膜元件对水体之内的二氧化碳透过率为100%，但是分析碳酸电离度和水pH数据值的关系可以发现，在水pH数据值为8.2的情况下，溶液中多数成分都是碳酸氢根成分，利用反渗透系统能快速去除，间接大大去除水体二氧化碳的目标，增强脱盐的效果。其次，在水pH数据值为8以内的情况下，溶解硅处于硅酸的形式，如若浓度超出溶解度的指标，就会出现硅元素沉积的问题。而水pH数据值超过8，硅元素的溶解难度就会提升，此情况下硅酸电离成为硅酸根，不会沉积在膜元件表面，因此应将二级反渗透系统中的进水pH数据值控制为8以上。

2.4 EDI电除盐设备的应用

电除盐设备主要是将电渗析和离子交换原理有机整合的现代化膜分离水处理技术，整体系统的构造和电渗析器设备较为相似，存在不同的是电除盐设备的淡水室之内填充了阴离子和阳离子的交换树脂，高纯水之内离子交换树脂的导电性能，比高纯水的导电性能高两级到三级，所有从溶液到脂面的离子迁移，都能够利用树脂进行处理。电厂水处理的全膜法水处理系统中，电除盐设备的应用，可使水体之内的离子先被树脂颗粒吸附，之后在电场的影响下，经过树脂颗粒组合而成的离子传播渠道，迁移到膜元件的表面区域，透过离子选择性进入到浓水室内部。与此同时，在树脂与水、膜元件与水接触的位置，会产生界面扩散的极化作用，使得水被解离成为氢离子和氢氧根离子，一部分成分会参与负载电流，其他的部分还能进行树脂再生，使树脂循环利用。

建议电厂在应用全膜法去电离子设备的过程中，将进水的部分划分成为2个系统，使得多数水都能进入到淡水室之中脱盐，少数水当做是浓水循环回路系统的补充水资源，浓水经过系统进入到浓水室以后，进入到循环泵设备的入口位置，经过升压处理以后，进入到系统的下部分，为预防由于膜元件两侧区域的压力差异过高导致出现泄漏的问题，应将浓水压力和淡水压力控制为0.05MPa左右。而浓水系统中的多数浓水都需要输送到浓水室之内，参与浓水循环，少数的水输送到积水室内当做是电解液，进行电解之后将携带电极反应的产物排放。

由于EDI系统在应用的过程中会受到进水水质、浓水流量、操作电流等因素的影响，因此电厂水处理部门应重点控制EDI系统的进水水质，将浓水流量和操作电流维持在合理范围内，设定相应的调控标准和规范，确保EDI系统的良好运行和应用。

3 结语

综上所述，全膜法水处理技术在电厂中的应用不仅能提升水处理效果，还具备节能环保的优势，可降低电厂的水处理成本，提升经济效益水平。因此建议电厂根据水处理的工作特点和需求，制定完善的全膜法水处理技术应用方案和体系，合理采用纤维过滤器设备、超滤设备、反渗透设备和EDI设备，增强水处理的有效性和可靠性，预防系统运行问题。