膜技术及其在电厂水处理中的应用

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1、膜技术及其在电厂水处理中的应用摘要:膜技术是一项具有巨大潜力的实用性技术，反渗透技术的核 心是反渗透膜，这是一种用高分子材料制成的、具有选择性半透性质 的薄膜。文章介绍了膜技术在电厂水处理中的应用案例。膜技术是一项具有巨大潜力和实用性的技术,美国官方文件 曾指出：“日前，没有一种技术能像膜技术这么广泛地被应用”。日前, 膜技术已在世界范围引起人们重视和广泛应用。在水处理中，膜技术通常是指反渗透(RO)、纳滤(NF)、超滤(UF)、 微滤(MF)和电除盐(Electrodeionization ,EDI )等技术。我国膜技术应用 于电厂水处理最早可追溯到上世纪70年代末到80年代初，在消化吸 收

2、之后，其突出的优点开始逐渐被人们认识。它不需酸、碱操作方便, 出水水质好，性能稳定。至今，反渗透技术已在我国北方及东南沿海电 厂被广泛应用，也用于解决缺水地区的节水问题。反渗透技术的核心 是反渗透膜，这是一种用高分子材料制成的、具有选择性半透性质的 薄膜。它能够在外加压力作用下，使水溶液中的水分和某些组分选择 性透过，从而达到纯化、分离或浓缩的日的。1膜分离技术简介膜分离技术的发展给废水处理和提制纯水提供了新的解决方案。 膜分离技术是一类技术的总称，和水处理有关的主要包括反渗透、微 滤、超滤、钠滤以及电除盐等。其原理均是利用特定材料，选择性地 分离水和水中的杂质。锅炉补给水制备工艺中,可采用反

3、渗透技术替 代阳阴床一级除盐，用EDI技术替代混床离子交换，其流程为:原水一 预处理一反渗透(RO)-电除盐(EDI)-锅炉补给水。即通过膜分离技 术可以从预处理后的原水生成出可用的锅炉补给水。膜技术中的反渗透技术实质上是一种横流过滤技术，它与一般过 滤技术不同点在于:一般过滤技术是采用垂直过滤，需过滤液体全部流 过过滤介质，过滤介质中截留液体中的悬浮物和胶体;而反渗透技术则 是需过滤液体横向流过反渗透膜,部分水在压力的作用下透过反渗透 膜被淡化形成产品水。反渗透技术可有效的滤除有机物、溶质等杂质。电除盐EDI技术则是依靠电场作用去除水中的无机离子,是近年 来出现的一项新的纯水制备技术EDI将

4、传统的电渗析技术和离子交 换技术有机地结合，既克服了电渗析不能深度脱盐的缺点，又弥补了离 子交换不能连续工作、需消耗酸碱再生的不足。EDI的出水水质能满 足锅炉用水对电阻率、硬度和硅的要求。2膜技术技术在电厂水处理中的应用案例某电厂的原水为当地的河水，水质如表1,其采用了膜技术设备，工 艺流程为“预处理-多级反渗透-EDI电除盐”。其水处理流经通道 为:原水箱一清水泵多介质过滤器一活性炭过滤器一钠离子交换器 一保安过滤器一一级反渗透装置一中间水箱一中间水泵一电除盐装 置一除盐水箱除盐水泵凝汽器。表1某电厂原水水质原水参数含量(mg/L)总硬度107.00总碱度103.00Ca+2 25.60M

5、g+2 20.35Cl- 11.65SO4 12.06全铁0.65CO3-2 8.35PH 值 8.10预处理的主要日的是滤除原水中的机械杂质,如泥沙、植物、有 机物等。多介质过滤器可以保证进水浊度低于2mg/L,活性炭过滤器 保证有机物COD低于2mg/L,钠离子交换器用以控制进水硬度,以保证 反渗透及EDI装置的进水硬度进而保证其长期稳定运行。反渗透装置可以去除绝大部分的无机盐、有机物和微生物，从而 达到EDI对进水水质的要求,不同的EDI对进水水质的要求不尽相同, 以某电厂的EDI为例，具体要求见表2:表2EDI进水水质要求方案颗粒与胶体物质 电导率硬度TOC PH CL-非活性硅CO2

6、1 彻底去除 40 0.25 0.5 410 0.1 0.5 82 彻底去除 40 0.5 0.5 59 0.05 0.5 11EDI结合电渗析技术与离子交换技术，从而无需盐碱即可去除离 子。某电厂采用了 GE公司的设备，其出水水质可以达到以下标准:硬 度20、二氧化硅10口 g/L、电导率(25C)0.1口 S/cm。实际应用中, 电导率一直低于0.川S/cm,足以满足锅炉用水0.2口 S/cm的要求，可以 直接作为锅炉补充水使用。3膜技术在电厂水处理应用中的新发展在以前的大量应用中，都是采用了案例中“预处理一反渗透一EDI 电除盐”的工艺流程。随着膜技术的发展，超滤(UF)和微滤(MF)作

7、预 处理过程的替代将三个步骤全部采用膜技术。超滤和微滤也是一种压 力型驱动膜，但其分离原理与反渗透膜不同，基本上属于多孔膜上的机 械截留,用以分离范围为大分子物质、病毒、胶体等，表征其分离性能 的指标通是截留分子量，如截留分子量为10万，表示水中分子量大于 10万的物质基本上都无法透过膜，被截留在膜面。经试验和实际运行 检验，微滤作为预处理装置,其后反渗透的产水量比澄清、过滤预处理 系统提高了 15%25%,可将反渗透膜的污染降低到最低水平,因此反 渗透膜化学清洗次数可从每月1次降到每年1次或更少。如果考虑预 处理工艺出水水质对后续反渗透膜的寿命影响,可以大幅延长反渗透 膜的寿命,从而降低维修、清理、更换方面的成本。据研究, “MF-RO-EDI”全膜工艺进行除盐试验，其出水硬度、活性硅、电导 率等参数均能满足电厂超高压、亚临界锅炉的补水水质要求。4结语我国反渗透膜的性能及膜的投资费用是膜技术在电厂中迅速推广应用的主要障碍。随着反渗透膜新材料的研究及其制造成本的不断 下降，以及运行经验的不断积累，反渗透的投资和运行费用会不断降 低。但应当注意到，随着水资源的日趋紧张以及环保等要求的逐步加 强，膜技术必将在我国电厂水处理中取得越来越广泛的应用，从而创造 更大的经济价值和社会价值。