膜技术及其在电厂水处理中的应用探析

膜技术及其在电厂水处理中的应用探析

孙晓龙

（福建宁德核电有限公司福建宁德355200）

摘要：水是电厂很多生产环节能量转换的重要媒介，其质量关系着电厂的运行效率和生产设备的使用寿命。使用膜技术可以提高电厂化学水处理的效率和质量。本文即分析了膜技术的分类，并详细阐述了膜技术在电厂水处理中的应用。

关键词：膜技术；电厂；水处理；反渗透膜；全膜分离

一、膜技术概述

目前，膜技术在一些实验及领域的应用十分广泛，相关研究人员针对膜技术展开了大量的研究与实验，其中最常见的就是膜技术站在水处理中的应用。膜技术其实就是指渗透、纳滤、超滤、微滤以及电除盐等技术。我国膜技术最早起源于20世纪70年代，然而当时人们对膜技术的认识并不充分，随着科学技术的不断进步，膜技术的优点才逐渐凸显出来并被人们了解。膜技术的特点在于不需要酸性物质或碱性物质的支持，并且具有较好的出水性能与稳定性。

二、膜技术的分类

根据膜分离技术的构造和功能不同，一般可分为以下几类。

（一）超滤膜

超滤(UF)是以压力差为动力的过滤技术，可对不同相对分子质量的物质进行精确分离，其技术原理与普通过滤方法一致，主要是筛分作用。该技术可同时对胶体或大分子物质进行分离，且具有耗能低、效率高、设备维护费用低、工作压力低、操作简便等优点。超滤既可以循环处理合格的工业过程水，也可与其他工艺联合，制备合格的纯水，亦可用于中水回用。目前，该技术已广泛应用于饮用水处理、工业废水处理、石油化工、电厂等领域。

（二）反渗透膜

反渗透(RO)又叫逆渗透，是利用半透膜的选择性，以压力差作为推动力，在膜的一侧施加压力，促使混合物通过滤过膜，使原液里的溶剂通过半透膜，到达另外一侧，从而实现混合物的分离。该技术具有效率较高、维护成本低、操作简便等优势。

目前越来越多的海水淡化系统采用反渗透膜技术。21世纪，能量回收装置的应用极大降低了反渗透膜在海水淡化应用中的成本。随着反渗透膜技术的研究发展及成本的下降，该技术成为苦咸水淡化中最具竞争力的工艺方法，因此成为了脱盐的主流工艺。此外，反渗透膜技术在中水回收方面也有着广泛应用。

（三）纳滤膜

纳滤膜是一种20世纪80年代中后期发展起来的介于UF和ＲO之间的膜分离技术，也是当前膜分离领域研究的热点之一。纳滤膜的孔径在1nm以上，一般在1～2nm，而且膜表面带负电荷;纳滤膜通过静电相互作用，阻碍多价离子的渗透，从而实现离子分离，因此，纳滤膜具有筛分效应和电荷效应两大特性。纳滤膜属于压力驱动膜，在同等压力下，纳滤膜通量比反渗透大得多，可在较低压力下有效地去除水中的有害物质。

纳滤可有效去除水中构成硬度的离子，因此可以进行水的软化。纳滤膜在水处理行业主要用于饮用水处理、工业废水处理等领域。

膜技术在电厂水处理中的应用

（一）超滤、反渗透膜工艺的应用

1、概况

以某发电公司为例，现阶段该公司配有制水设备6套，由于建成时间较早，将传统的离子交换工艺作为处理工艺，基本无法去除胶体硅、有机物等物质，出水水质也难以满足行业平均标准，最终产水导电率超过了0.15us/cm。其中有四台机组热力系统的水汽品质较低，氢导电难以与标准要求相适应，并且系统具有较高的沉寂率，影响到了机组的热效率。

在供热期，受到自来水水质频繁变化的影响，这一问题显得更加突出，具体表现为一级除盐导电高，混床有着较短的运行时间，使得酸、碱用量与人工劳动强度大幅度增加，并且由于超滤布袋过滤器堵塞情况时有发生，使得超滤反渗透系统的连续运行受到限制，进而导致生产制水的成本增加。

方案

采用超滤、反渗透膜工艺，对水处理#3单元与#8单元锅炉补给水增容进行改造。具体工艺流程为:生水箱→生水加热器→超滤供水泵→自清洗过滤器→超滤装置→超滤水箱→超滤产水泵→保安过滤器→8号除碳器→8号中间水箱→8号中间水泵→8号阳离子交换器→混合例子交换器→除盐水箱→除盐水泵→500立方水箱。

优势

与单纯离子交换工艺相比，超滤、反渗透膜工艺的优势在于出水水质比单纯一级除盐高，锅炉补给水处理系统的出水水质得到优化，特别是一些指标得以降低，例如胶体硅、有机物、氢导电率等等，使机组水汽品质合格率低的问题得到有效的解决，热力设备结垢、腐蚀、沉积等问题得以避免，为机组热效率与安全性、经济性提供了强有力的保障，使锅炉等化学清洗频度以及检修成本得以减少。经过改造后，该电厂的主要经济技术指标得到了明显的优化，不仅提高了出水水质，还节约了大量的费用。

（二）全膜分离技术的应用

1、全膜分离技术的优势

（1）在应用全膜分离技术的过程中只需使用到较少的设备，且设备结构也较为简单。与传统化学水处理设备相比，具有操作方便、维修便利的特点，对电厂水处理自动化的实现更为有利。

（2）在电厂化学水处理中使用全膜分离技术能够取得更纯净的水，并具有更稳定的性能。在进行生产的过程中无需使用浓碱或浓酸，也不会产生污染，使化学水处理过程中的零排放和零污染。

（3）只需要在常温条件下就可以应用全膜分离技术来进行化学水处理，不需要对液体进行冷却处理或者营造高温环境，从而减少了电厂化学水处理的耗能，也提高了整个化学水处理过程的安全性。

（4）在电厂化学水处理中使用全膜分离技术能够极大的提高水处理的效率，并且无需占用较大的面积，能够使电厂的土地成本得到节约，具有较少的设备和较低的耗能。

2、应用

以某垃圾焚烧发电的小型电厂为例，该厂以垃圾焚烧为主，配有往复炉排式生活垃圾焚烧锅炉两套，每台具有500t/d的处理能力，使用当地河水，锅炉补水系统的规模为2×12t/h，使用全膜处理工艺进行化学水处理。

使用全膜分离技术的工艺流程为，先对蓄水池进行条件，再经过原水泵和多介质过滤器，使用活性炭过滤器进行过滤，再进行超滤，进入超滤水箱。经过一级反渗透装，进入除二氧化碳器和淡水箱，进而再通过中间水箱，进入电除盐装置和除盐水箱进行除盐处理，最后从除盐水泵流出，成为锅炉补水。

通过全膜分离技术能够使用活性炭过滤器和多介质过滤器，能够将原水中绝大多数的胶体状物和悬浮物都截留在滤层中，使出水的浊度控制在50mg/L以下，保障出水的澄清，对水中的各种微量油、余氯、色度、异味和有机物等进行去除，使超滤浸水的水质得到保障。该系统能够达到百分之九十九以上的合格率，具有较好的过热蒸汽、炉水和给水的品质和稳定性，而且其热力设备的运行比较稳定，具有操作简便、程序控制简单的优点。

结语

综上，膜技术在电厂水处理中发挥着十分重要的作用，然而在某些方面，我国膜技术仍有待完善。我们应加强对膜技术的研究与应用，针对其中存在的不足进行细致的分析，并提出有效的技术措施，使这些问题得到解决，进而使膜技术在电厂水处理的中应用发挥更大的作用。

参考文献

[1]李林英，薛彩霞.膜分离技术的应用及研究进展[J].内蒙古石油化工.2013(02).

[2]王华，刘艳飞，彭东明，王福东，鲁曼霞.膜分离技术的研究进展及应用展望[J].应用化工.2013(03).