全膜分离技术及其在电厂化学水处理中的应用

全膜分离技术及其在电厂化学水处理中的应用

马福刚

马福刚（河北，秦皇岛066000）

摘要：介绍了膜分离技术的定义、种类、特点以及全膜分离处理工艺(UF-RO-EDI)在电厂锅炉补给水处理中的应用实例。

关键词：全膜分离；膜技术；电厂化学；水处理

中图分类号：TM62文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）09-0033-01

0引言

自从1748年法国科学家abblenallet发现了膜分离现象，即水能自然扩散到装有酒精溶液的猪膀胱膜内，各国学者就开始了对膜的研究。目前，膜分离技术已在世界范围引起人们重视，并已广泛应用于各行各业，尤其在电厂化学水处理领域，它不需酸、碱，解决了传统离子交换处理工艺产生酸碱废液的问题。

1全膜分离技术

1.1膜分离技术的定义膜分离技术是在外力推动下，利用一种具有选择透过性的特制薄膜作为选择障碍层，使混合物中某些组分易透过，其他组分难透过而被截留，来达到分离、提纯、浓缩作用的技术。在膜壁上布满小孔，根据孔径大小可以分为：反渗透膜（0.0001～0.005μm），纳滤膜（0.001～0.005μm），超滤膜（0.001～0.1μm），微滤膜（0.1～1μm），电渗析膜等。

在水处理行业中，膜分离技术是一大类技术的总称，通常包括反渗透（RO）、纳滤（NF）、超滤（UF）、微滤（MF）和电除盐（EDI）等技术。

1.2全膜分离技术目前电厂水处理中，锅炉补给水已经逐步采用全膜分离技术，即俗称的三膜处理工艺（UF-RO-EDI）。它的出水水质可以达到阴、阳混床出水水质，不需要酸碱再生，无废液排放，自动化程度较高。

1.3超滤（UF）超滤膜是一种利用压力除去水中胶体、颗粒和相对分子量大的活性膜。靠压力驱动，属于多孔膜上的机械截留，分离范围为大分子物质、病毒、胶体等。

1.4反渗透（RO）反渗透膜是用高分子材料经过特殊工艺而制成的半透膜，它只允许水分子透过，不允许溶质通过。由于反渗透膜的膜孔径非常小（仅为1nm左右），因此能有效地去除水中的溶解盐、胶体、微生物、有机物等（去除率高达97%～98%）。

1.5电除盐（EDI）电除盐EDI技术则是在电场的作用下进行水的电解，通过离子交换膜的离子选择通过功能，结合阴阳树脂的加速离子迁移能力，去除进水中大部分的离子，以使产水达到电导率低于0.2μS/cm，符合锅炉补给水的要求。它把传统的电渗析技术和离子交换技术有机地结合起来，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。

1.6相对传统工艺，全膜分离技术特点传统的电厂锅炉补给水处理工艺很多，一般先用机械过滤方法去除水中悬浮物及胶体类杂质，再软化去除水中的硬度，如采用阳床、阴床、混床、电渗析、反渗透等技术去除水中的离子，在这些工艺中都存在用酸碱再生离子交换树脂，使其性能恢复的过程，整个生产过程既有酸碱化学污染废液的排放，又不能连续生产，运行操作复杂，劳动强度高，日常维护复杂，制水成本高，同时设备占地面积大，最重要的是酸碱废液的排放，不符合当今环保要求。而采用全膜分离技术正好克服了传统水处理技术的缺陷，具有以下优点：①膜分离设备的运动部件少，设备紧凑，结构简单，维修和操作简便，容易实现自动控制。②产水品质高、性能稳定、能连续生产。③膜分离过程可在常温下进行，工作环境安全，无酸碱排放，无污染。④膜分离效率高，耗能低，设备体积小，占地少。

2全膜分离技术应用实例

河北某生活垃圾焚烧发电小型电厂，配备两套往复炉排式生活垃圾焚烧锅炉，以焚烧生活垃圾为主，单台处理能力为500t/d；两台9MW中压单缸冲动凝汽式汽轮机组，锅炉补给水系统设计规模为供水量2×12t/h，原水为当地河水，采用预处理+全膜处理工艺（UF-RO-EDI），控制部分为DCS自动控制系统，产水水质要求符合中压锅炉给水规范:电导率<0.2μS/cm，SiO2<20μg/L，硬度≈0。

工艺流程:调节蓄水池→原水泵→多介质过滤器→活性炭过滤器→超滤（UF）→超滤水箱→一级反渗透装置（RO）→除二氧化碳器→淡水箱→二级反渗透装置（RO）→中间水箱→电除盐装置（EDI）→除盐水箱→除盐水泵→锅炉补水。

预处理系统选用了多介质过滤器和活性炭过滤器，使原水中的大部分悬浮物和胶体状物被截留于滤层，使出水澄清，保证出水的浊度≤5.0mg/L，同时去除水中各种有机物、异味、色度、余氯、微量油等，保证满足超滤进水水质。

超滤膜材质为：PVDF，本工程采用东丽-HFS-2020超滤膜，超滤装置进水条件为水温：15～35℃；保证进水中最大颗粒径≤200μm。

一级、二级反渗透膜材料为：芳香族聚酰胺，采用了美国DOW公司的BW30-400FR卷式反渗透抗污染膜。反渗透装置进水条件，水温：20～25℃；SDI：≤2；残余氯：＜0.1mg/L。

反渗透膜元件型式：螺旋卷式，单根膜面积：37m2，膜通量：22.52/m2·h；膜元件规格：8英寸。

EDI系统采用ElectropureXL系列XL-500RL模块，本工程配置两套EDI装置，单套产水量为12m3/h，包括3个XL-500RL模块。单只模块运行参数为：产水流量1.6～3.35m3/h；进水温度5～35℃；进水压力2.5～5bar；出水压力：浓水和极水出水压力要比产水出水压力低最少0.3bar；回收率95%；供电电压：200～390VDC；供电电流：1～3A/pc（最大8A/pc）。

该项目锅炉补给水系统已于2010年5月调试完毕，投入运行，各项指标都达到了设计要求，EDI实际产水水质：硬度:≈0；二氧化硅:<6μg/L；电导率（25℃）:<0.0556μS/cm，充分满足锅炉给水要求。

3结束语

在电厂化学水处理工艺中，采用全膜分离技术替代传统的离子交换处理工艺，完全满足锅炉补给水要求，而且解决了传统工艺存在的一系列问题，并消除酸碱废液对环境的污染。

参考文献：

[1]张杰．纳滤膜分离技术的发展与工业应用[J]．化学工程师，2005，2：41～42．

[2]丁恒如.膜技术在我国电厂水处理中的应用现状和前景[J]．上海电力学院学报，2002，18（3）:25-26.

[3]刘智安.电厂水处理技术[M].北京：中国水利水电出版社，2009．