基于电厂化学水处理中全膜分离技术的应用研究

基于电厂化学水处理中全膜分离技术的应用研究

田巍军

山西阳城国际发电有限责任公司

摘要：化学水处理是电厂中比较重要的工作内容，因为水在电厂运行以及生产过程中发挥了无可替代的作用。电厂中生产能量转换的主要媒介是水，因此水质量的高低将会直接决定设备使用时间的长短和电厂运行状况的好坏。因此，将全膜分离技术引入到电厂化学水处理中，不仅可以有效降低电厂设备中腐蚀性水分的存积，而且还能有效提高水处理的效果，从而确保电厂的正常、高效运行。

关键词：电厂化学水处理；全膜分离技术；应用

随着我国人口规模的不断扩大，对于电力的需求量也在持续扩大，为了保证可以向人们稳定的供应电力，必须要对保障发电厂的正常运行。火力发电是当前主要的发电形式，保证火电厂的经济效益和运行稳定性是极其重要的。国内电厂数量众多，在电厂开展生产活动期间，水资源作为较为关键的生产元素，在大多数生产环节中均有参与，以期提升能源转换效果。化学水处理是电厂运行过程中最为主要的工作系统之一，负责处理水资源的杂质，避免设备被腐蚀。水资源通常来自地下水或者地表水，存在的杂质类型较多，利用物理沉淀的方式难以真正将杂质分离出去，进而给电厂的工作造成影响。全膜分离技术充分发挥了膜所具有的选择透过性特征，能够对水资源中的各种粒子进行分离，进而改善水资源的质量。电厂应当积极引进各种先进技术，对化学水处理工作进行改善，对水资源实施更加彻底的净化。

一、全膜分离技术概述

1．1全膜分离技术的定义

全膜分离技术，是指利用膜的选择透过性特点，以薄膜作为媒介，以一定压力作为推动力，将液体中不同粒径、不同成分粒子分离开来的一种方法。膜孔径大小的不同决定了可以通过和不能通过的粒子，只有满足孔径要求的粒子才能通过薄膜，进而实现对于液体分离及其净化。因此，在电厂化学水处理中全膜分离技术是其一，得到了多数电厂化学水处理的应用。电厂化学水处理中全膜分离技术的应用，整个过程不需要辅助使用任何化学药剂，而是以三膜过滤工艺通过层层膜的分离，来实现对水的净化处理，实现将原水转变为水质符合国家某相关水质标准要求的水。根据膜孔径大小，全膜分离技术膜分为反渗透膜、微滤膜及其超滤膜，膜孔径及其分子截留量决定分离性与截留性，可以将每一种成分全部分离出来，充分利用了膜的选择透过性特点，大大提升了水处理效果。

1．2全膜分离技术的特点

传统水处理技术使用化学药剂，虽能在一定程度上除去水中杂质，但也会造成化学污染，增大设备疲劳度，导致生产无法继续。而无须使用任何化学药剂的、全膜分离技术采用物理手段，在电厂化学水处理中得到应用，则很好的弥补了传统水处理技术存在的化学污染缺陷，且操作简单，便于控制，具有明显的技术优势与特点。采用全膜分离技术进行水处理，更容易得到纯净的水，设备结构简单，且使用数量少，易于维护和控制，在一定程度上降低了成本费用；全膜分离技术具有良好的稳定性能，不需要依靠化学药剂，不需要使用浓酸强碱，因而不会产生任何化学污染，是一种节能环保的水处理技术；全膜分离技术使用设备少、占用空间少，利于节约土地空间，可以显著提高电厂化学水处理效率，减少了设备的能耗，并减少了生产成本，并且使劳动强度得到了很大的降低；应用全膜分离技术实施水处理，对环境无特殊要求，既不要特意营造高温环境，也不需要进行特殊的冷却处理，而只需在常温环境下即可进行膜分离，可以较好的保证处理过程的安全性，降低工艺复杂度。

1．3全膜分离技术的优势

(1)在整个膜分离技术的应用过程中用到的设备是比较少的，而且设备结构也相对来说是比较简单的。与传统的化学水处理设备相比来说，它有着操作简便、维护方便等特点，因此，对电厂化学水处理自动化的实现更加有利。(2)在发电厂的化学水处理中使用全膜分离技术可以获得更纯的水和具有更稳定的性能。在生产中如果不用浓碱或者浓酸，就不会出现污染，使得化学水处理便可出现了零排放。(3)在电厂进行化学水处理中，通过全膜分离技术的使用可以大大提高水处理效率，它不需要占太大面积，还使得土地成本取得了节约，并降低设备的能耗。

二、全膜分离技术在电厂化学水处理中的应用

2．1 膜的选择

全膜分离技术的使用中，膜按其孔径的不同，可将膜分为微滤膜（MF）、超滤膜（UF）、纳滤膜（NF）和反渗透膜（RO）等，根据进水水质的不同要求需要进行预处理。膜法属于物理分离过程，处理规模可根据实际需求进行调整。

2．2反渗透技术

反渗透reverse osmosis)技术是一种先进的节能的膜分离技术。其原理是在高于溶液渗透压的作用下，依据离子、细菌等杂质不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来。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。反渗透装置的主要部件—— 膜元件是将半透膜、导流层、隔网膜按一定顺序粘合，并卷制于排孔的中心管上。经过加压的原水从元件的一端进入隔网层，一部分水及少量的盐类通过半透膜流到导流层内，再顺着导流网的通道经中心管壁的微孔流入中心排出，形成淡水。剩余水及大部分溶质、菌类等物质经隔网层从膜元件的另一端排出而形成浓缩水。

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％)。系统具有出水水质好、能耗低、无污染、工艺简单、操作简便等优点。但反渗透产水还不能满足中高压锅炉的用水要求，还需进一步除盐。

2．3电除盐(EDI)技术

电除盐ED I(Electrodeionization)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各技术。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。其出水水质能满足锅炉用水对电阻率、硬度和硅的要求。ED I膜堆是由夹在两个电极之间一定对数的单元组成。在每个单元内有两类不同的室：待除盐的淡水室和收集所除去杂质离子的浓水室。淡水室中用混匀的阳、阴离子交换树脂填满，这些树脂位于两个膜之间：只允许阳离子透过的阳离子交换膜及只允许阴离子透过的阴离子交换膜。树脂床利用加在室两端的直流电进行连续的再生，电压使进水中的水分子分解成H+及oH-，水中的这些离子受相应电极的吸引，穿过阳、阴离子交换树脂向所对应膜的方向迁移，当这些离子透过交换膜进入浓室后，H+和oH-结合成水。这种H+和oH-的产生及迁移正是树脂得以实现连续再生的机理。当进水中的N什及a-等杂质离子吸附到相应的离子交换树脂上时，这些杂质离子就会发生像普通混床内一样的离子交换反应，并相应地置换出H+及0H-。一旦在离子交换树脂内的杂质离子也加入到H+及oH-向交换膜方向的迁移，这些离子将连续地穿过树脂直至透过交换膜而进入浓水室。这些杂质离子由于相邻隔室交换膜的阻挡作用而不能向对应电极的方向进一步地迁移，因此杂质离子得以集中到浓水室中，然后可将这种含有杂质离子的浓水排出膜堆。

2．4 超滤技术

超滤技术是在开展化学水处理工作时的第一个环节，所使用的是超滤膜，膜的孔径相对于其他膜来讲较大，在0.05 微米到50 微米之间，可以在水处理的第一个环节将各种大分子杂质分离除去。超滤技术的推动力也是来自于膜左右两侧的压力，但是并不取决于静压力，而是取决于压力所产生的差异，将膜作为介质完成杂质过滤。如果超滤膜左右两侧的压力相同，那么化学水会在膜的表面流过，小于膜孔径的分子可以通过，大于孔径的分子物质会被留下。在利用超滤技术后可以达到溶液净化、杂质隔离、溶液浓缩等多种目的。在应用超滤膜时需要注意这种膜是以标准有机物的截留分子量作为表征，一般来讲可以截留1 千个或者30 万个分子。

2.5多种分离技术结合应用

全膜分离技术融合于循环流化装置中，以此提升锅炉补水能力。补水期间结合设备参数需求，严格开展供水量设定。某电厂设计的供水量为每小时 140 立方米。锅炉系统结构中，实际处理完成水，应符合相关处理导电标准规定，即不大于0.2us/cm。针对供水导电性能的标准规范为：不大于 20ug/L。某电厂在实际开展水处理程序时，借助全膜分离技术的反渗透、超滤两项技术，综合开展水处理程序。同时，调整处理 设备控制系统，使其以自动化运行机制为主。 此外，RO、EDI、机泵等设备，均采取自动控制形式，以PLC 系统为控制介质。结合 CRT 设备，加强控制集中性。在水处理期间主要应用的全膜分离技术为反渗透方式。在操作实践中，加强操作行为规范性，提升水资源中杂质去除效果。在反渗透过滤完成时，水质标准不大于 2mg/L。借助超滤装置开展水杂质去除，提升反渗透处理水质清澈性，保障水处理品质。

总之，在进行电厂化学水处理过程中，引入全膜分离技术，不仅可以有效提高水处理的效果，而且还能提升水的质量，使其更好的满足电厂用水需求。在电厂运行过程中，水处理的效果将会直接影响电厂的运行效果，在面对日益严重的水环境，借助电除盐技术、反渗透技术、超滤技术可以有效解决水污染问题，从而有效降低电厂运行成本。同时，全膜分离技术所用设备的占地面积比较小，不会对电厂的正常运行产生影响，因此在电厂生产运行过程中得到了广泛的应用。

参考文献：

[1] 李兆男. 全膜分离技术及其在电厂化学水处理中的应用[J]. 科技风,2015(05).

[2] 申陈俊. 电厂化学水处理中全膜分离技术探讨[J]. 建筑工程技术与设计,2017(02).

[3] 黄燕. 电厂化学水处理中全膜分离技术的应用分析[J]. 科技创新与应用,2016(23).