基于電廠化學(xué)水處理中全膜分離技術(shù)的應(yīng)用研究

駱奇君

（華電電力科學(xué)研究院有限公司，浙江 杭州 310013）

國內(nèi)電廠數(shù)量眾多，在電廠開展生產(chǎn)活動期間，水資源作為較為關(guān)鍵的生產(chǎn)元素，在大多數(shù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中均有參與，以期提升能源轉(zhuǎn)換效果。然而，在實際生產(chǎn)期間，水蒸氣將會在電廠環(huán)境中分布，經(jīng)由空氣滲入生產(chǎn)設(shè)備中，影響電廠設(shè)備使用效能。為此，加強電廠生產(chǎn)水的有效處理，科學(xué)減少其腐蝕性組成部分，減少水蒸氣在設(shè)備性能方面構(gòu)成的危害。

1 全膜分離技術(shù)概述

1.1 全膜分離技術(shù)應(yīng)用理念

全膜分離技術(shù)在外力作用下，經(jīng)由特殊薄膜，以期達成混合物有效分離的應(yīng)用工藝。在此項技術(shù)流程中，薄膜的處理效率較為關(guān)鍵。分離技術(shù)對薄膜提出的應(yīng)用要求為：具備部分物質(zhì)有效通過的通透能力，以期提升混合物分離有效性，科學(xué)完成物質(zhì)濃縮、提純等過程。通常情況下，薄膜含有多個小孔，以期完成全膜分離工藝。在薄膜選擇時，依據(jù)物質(zhì)屬性，完成孔徑大小選擇。比如，當(dāng)孔徑大小為[0.1，1]微米范圍內(nèi)，其功效為微濾；當(dāng)孔徑大小為[0.001，0.1]微米范圍內(nèi)，其功效為超濾；當(dāng)孔徑大小為[0.01，0.005]微米范圍內(nèi)，其功效為納濾；當(dāng)孔徑大小為[0.0001，0.005]微米范圍內(nèi)，其功效為反滲透。

1.2 全膜分離技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

（1）電廠中，全膜分離技術(shù)程序涉及的設(shè)備不多，相應(yīng)占地空間不大。相比原有的化學(xué)水處理程序，全膜分離技術(shù)操作簡易性強，維護工作較為便捷，運行自動化能力優(yōu)異。

（2）在全膜分離技術(shù)運行完成時，獲得的水資源，具有純凈性，其性能更為穩(wěn)定。處理完成的水資源，在投入生產(chǎn)時，無須添加濃堿、濃酸，對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的污染較小，順應(yīng)生產(chǎn)環(huán)保的具體要求。

（3）全膜分離技術(shù)水處理程序的溫度條件為常溫，在維持液體溫度的同時，有效減少資源消耗，科學(xué)保障化學(xué)水處理程序的穩(wěn)定性。

（4）全膜分離技術(shù)融合于電廠化學(xué)水處理程序時，有效提升了化學(xué)水凈化效果，科學(xué)地控制了電廠生產(chǎn)成本。

2 在電廠化學(xué)水處理程序中全膜分離技術(shù)的應(yīng)用表現(xiàn)

2.1 超濾

超濾技術(shù)其應(yīng)用原理為：有效過濾水中大分子。此技術(shù)作為電廠水處理程序較為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。超濾技術(shù)中添加的薄膜是超濾膜，其孔徑范圍較大，支持在膜內(nèi)完成較大分子的截留處理，具體表現(xiàn)為顆粒物、膠體元素等，針對鹽類元素難以完成分離。

超濾技術(shù)在實際應(yīng)用期間，應(yīng)關(guān)注的問題為：

（1）膠體處理。膠體主要分布在地表水資源體系中，在季節(jié)變化時表現(xiàn)較為明顯，水中將會聚集一定數(shù)量的膠體懸浮物，如黏土、淤泥等。此類膠體物質(zhì)分布在水中，處理期間將會對濾膜形成較大危害。

（2）去除有機物去除。水中含有的部分有機物，屬于人工添加的物質(zhì)，如清潔劑、聚合物等。除此之外，天然有機物在水中同樣占據(jù)一定比例，如腐殖酸。在超濾有機物雜質(zhì)時，有可能吸附在薄膜表面，降低薄膜超濾性能。

為此，在超濾膠體、有機物期間，應(yīng)加強雜物清理，減少膠體物質(zhì)在膜內(nèi)積聚，必要時，更換超濾薄膜，保障水處理效果。

2.2 反滲透

反滲透工藝在電廠處理化學(xué)水程序中，位列第二。在處理工藝中，借助反滲透膜完成水資源處理。反滲透膜能夠完成水分子的選擇性通過，在膜內(nèi)截留水分子以外的物質(zhì)，保障水分子有效通過。反滲透膜，其孔徑取值范圍較小，可加強水中雜質(zhì)的去除效果，如有機物、鹽等。反滲透膜去除雜質(zhì)能力，高達97%，以此提升化學(xué)水凈化效果。

反滲透工藝在實際使用期間，應(yīng)科學(xué)開展水預(yù)處理，以此減少反滲透期間發(fā)生堵塞問題。在預(yù)處理程序中，能夠有效完成懸浮物分離，控制水的污濁程度。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)科學(xué)開展殺菌程序，以此有效控制水中微生物生長。反滲透程序在水處理程序中，對水中雜質(zhì)提出了較高要求。為此，開展水質(zhì)污染堵塞程度的測試，在測試通過時，方可開展反滲透水處理工序。允許開展反滲透水處理的污染堵塞標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)控制在5 以內(nèi)，建議標(biāo)準(zhǔn)為不大于3。

2.3 電除鹽

電除鹽在化學(xué)水處理工序中，作為末尾工序，主要借助電廠完成水分解。在此程序中，借助離子交換膜，此薄膜具備離子選擇性透過的功能，有助于提升陰陽樹脂結(jié)合效果，促進離子順利完成遷移，科學(xué)完成水中大多數(shù)離子的去除程序，順應(yīng)鍋爐補水的工序需求。電除鹽工序有效融合了多種技術(shù)，如離子交換、電滲析，以此保障離子交換程序順利完成，科學(xué)規(guī)避了酸堿再生資源的消耗問題，提升了化學(xué)水處理工序運行的連續(xù)性，切實改進了脫鹽處理工序。

電除鹽水處理工序，在實際運行期間，含有較多影響因素，比如，有機物、雜質(zhì)、細菌等。具體影響表現(xiàn)為：

（1）氯、臭氧等物質(zhì)，對離子交換膜、樹脂具有氧化效應(yīng)，削弱其分離功能，引起電除鹽組件運行不暢問題。氧化過程，將會顯著提升TCO 占比，對離子交換膜形成污染，制約分離活動的完成。同時，氧化作用，將會引起樹脂結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性喪失，在組件壓力作用下，增加樹脂結(jié)構(gòu)破壞能力。

（2）鐵相關(guān)金屬離子，針對離子交換樹脂具有催化能力，將會大幅度削弱離子交換膜與樹脂的功能，此種削弱具有不可逆性質(zhì)。

（3）硬度元素在電除鹽體系中大量沉積，形成結(jié)垢。結(jié)垢主要集中分布在濃水室膜表層，引起此區(qū)域酸堿度升高現(xiàn)象，相應(yīng)引起濃水系統(tǒng)中輸出水與輸入水形成壓力差，造成電流量有所減少的問題。

為此，在使用電除鹽處理水時，應(yīng)關(guān)注水中成分，保障水處理效果，減少電除鹽組件損壞可能性。

3 應(yīng)用實例

3.1 超濾應(yīng)用實例

（1）發(fā)電廠情況。以某發(fā)電廠為例，其規(guī)模集中在生活垃圾焚燒。此發(fā)電廠用于垃圾焚燒的鍋爐共有兩組，鍋爐規(guī)格為往復(fù)爐排式，焚燒主體為生活垃圾。兩組設(shè)備，每臺鍋爐每日能夠完成的垃圾處理數(shù)量為五百噸。發(fā)電廠在運行期間，水資源來自區(qū)域內(nèi)部河水。鍋爐補水程序的運行效率為：每小時完成補水?dāng)?shù)量為24 噸。在化學(xué)水處理期間，處理工藝包括：預(yù)處理、全膜處理。經(jīng)由DCS 自控程序，提升化學(xué)水處理工序的控制效果，以此有效控制水質(zhì)，使其電導(dǎo)率符合相關(guān)規(guī)范的要求，水質(zhì)硬度接近零。

（2）應(yīng)用效果。在化學(xué)水預(yù)處理程序中，實際應(yīng)用過濾器有活性炭、多介質(zhì)。兩種過濾器在預(yù)處理程序中使用時，能夠有效過濾水資源中的大部分雜質(zhì)，如膠體、懸浮物等。在大部分雜質(zhì)有效過濾的基礎(chǔ)上，水污濁程度有效降低，低至50mg/L。在基礎(chǔ)上，開展全膜分離技術(shù)的處理程序，針對水中含有的各類有機物予以有效去除，有機物包括適量油、色度等，借助超濾程序提升水質(zhì)，保障水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)性。此發(fā)電廠實際運行的水處理程序，其水質(zhì)合格率高達99%，具有較穩(wěn)定的水質(zhì)處理能力，能夠順應(yīng)鍋爐化學(xué)水處理需求，科學(xué)提升熱力設(shè)備運行穩(wěn)定性，化學(xué)水處理工序具有簡易操作特點。

3.2 多種分離技術(shù)結(jié)合應(yīng)用

全膜分離技術(shù)融合于循環(huán)流化裝置中，以此提升鍋爐補水能力。補水期間結(jié)合設(shè)備參數(shù)需求，嚴(yán)格開展供水量設(shè)定。某電廠設(shè)計的供水量為每小時140 立方米。鍋爐系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，實際處理完成水，應(yīng)符合相關(guān)處理導(dǎo)電標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，即不大于0.2us/cm。針對供水導(dǎo)電性能的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為：不大于20ug/L。某電廠在實際開展水處理程序時，借助全膜分離技術(shù)的反滲透、超濾兩項技術(shù)，綜合開展水處理程序。同時，調(diào)整處理設(shè)備控制系統(tǒng)，使其以自動化運行機制為主。

此外，RO、EDI、機泵等設(shè)備，均采取自動控制形式，以PLC 系統(tǒng)為控制介質(zhì)。結(jié)合CRT 設(shè)備，加強控制集中性。在水處理期間主要應(yīng)用的全膜分離技術(shù)為反滲透方式。在操作實踐中，加強操作行為規(guī)范性，提升水資源中雜質(zhì)去除效果。在反滲透過濾完成時，水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不大于2mg/L。借助超濾裝置開展水雜質(zhì)去除，提升反滲透處理水質(zhì)清澈性，保障水處理品質(zhì)。

4 結(jié)語

綜上所述，在發(fā)電廠內(nèi)部，化學(xué)生產(chǎn)水的高效處理，將會產(chǎn)生一定處理成本。為此，綜合開展全膜分離技術(shù)的應(yīng)用與推廣，加強電廠化學(xué)水處理效能，減少化學(xué)水對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的污染，科學(xué)規(guī)劃發(fā)電廠設(shè)備的空間布局，以此增強電廠水自動化處理能力。因此，以生態(tài)環(huán)境保護、電廠經(jīng)濟產(chǎn)出等視角為出發(fā)點，科學(xué)開展全膜分離技術(shù)的應(yīng)用，具有多重助益。