反渗透在电厂水处理中的应用探析

反渗透在电厂水处理中的应用探析

陈军

陈军

山东电力建设第二工程公司山东济南250000

摘要：本文首先阐述了反渗透技术的工作原理及其特点，简述了反渗透技术循环冷却排污水回收利用、锅炉酸洗废液处理、电厂综合废水处理中的应用，并分析了反渗透系统实际应用中常见问题及笔者对发电厂反渗透应用的思考。

关键词：反渗透；电厂；水处理；应用

一、反渗透技术的工作原理及其特点

（一）反渗透技术的工作原理

对透过的物质具有选择性的薄膜称为半透膜，一般将只能透过溶剂而不能透过溶质的薄膜称之为理想的半透膜，当把相同体积的稀溶液（例如淡水）和溶液（例如盐水）分别置于半透膜的两侧时，稀溶液中的溶剂将自然穿过半透膜而自发地向浓溶液一侧流动，这一现象称为渗透。当渗透达到平衡时，浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度，即形成一个压差，此压差即为渗透压。渗透压的大小取决于溶液的固有性质，若在浓溶液一侧施加一个大于渗透压的压力时，溶剂的流动方向将与原来的渗透方向相反，开始从浓溶液向稀溶液一侧流动，这一过程称为反渗透。

（1）反渗透+电去离子脱盐系统

反渗透+电去离子（RO+EDI）脱盐系统是20世纪末发展起来的水处理新型脱盐系统。其中，电除盐EDI技术原理是依靠电场作用去除水中的无机离子，它克服了电渗析不能深度脱盐的缺点，弥补了离子交换不能连续工作、需消耗酸碱再生的不足。反渗透+电去离子（RO+EDI）脱盐系统出水水质可以满足锅炉用水对电阻率、硅等硬性指标要求，是一种环保型的脱盐系统。与传统离子交换相比，具有出水水质稳定、连续经济运行、实现无人值守、不污染环境、占地面积小等优点，但投资较高。

（2）反渗透+混合离子交换脱盐系统

电厂锅炉补给水设计中最初采用离子交换脱盐系统，离子交换法可制得水质接近理论纯水的超纯水，满足锅炉用水需求，但树脂再生时产生的废酸碱容易造成环境的污染。目前锅炉补给水脱盐系统经常采用的方式是反渗透+混合离子交换。反渗透技术的引入，替代了阳床、阴床一级除盐，使得废酸碱排放量与单用离子交换脱盐系统相比减少了90%。近年来随着反渗透设备投资费用逐步降低，大批电厂在脱盐系统中引入了反渗透技术。但反渗透技术的引入要考虑原水水质特点和制水成本，方可将效果和收益合为一体。

（二）反渗透技术的特点

分离过程中不用加热，无相变化，能耗少；设备紧凑，占地少；操作简单，适用性强，易于实现自动化，提高劳动生产率；出水水质稳定合格；耗酸碱量降低，废水排放量少，大大减少环境污染。

二、反渗透技术在电厂水处理中的应用

（一）循环冷却排污水回收利用

火力发电厂的循环冷却水占总耗水量的三分之二，因此对循环冷却用水的回收利用对于节水有重要意义。随着近年来对环保要求的越来越高，废水的排放指标越来越严格，导致电厂废水处理的成本越来越高。采用反渗透技术，可以变废为宝，根据实际运行经验,经过反渗透技术处理，所得的淡水可以满足循环冷却系统补充水的水质要求，且安全可靠。采用反渗透技术后，循环水水质可明显好转，浑浊度明显降低，且补水量明显减少。虽然目前采用反渗透技术进行水处理，成本仍然高于直接从江河取水净化，但考虑到同时进行了废水处理，降低了环境成本也大幅节约了水资源消耗，其综合成本大幅提高，实现了经济、社会和环境效益的统一。

（二）锅炉酸洗废液处理

依据对电厂锅炉酸洗废液的处理进行的模拟试验研究，采用了反渗透技术与循环方式对醋酸纤维素膜、低压复合膜、海水膜3种反渗透膜的处理效果进行了比较分析，得出的结论为：处理效果最好为海膜，低压复合膜次之，醋酸纤维素膜较差；最适合于锅炉酸洗废液反渗透处理的膜是海水膜，处理方式应为循环方式。将反渗透处理技术应用于某电厂锅炉酸洗废液的处理，达到了预期的目的。并认为锅炉柠檬酸酸洗废液最佳处理方式是：酸洗废液先经过反渗透浓缩处理后，其反渗透可以达标排放或回收利用其浓缩液经除铁后喷雾干燥回收柠檬酸钠盐。这样的处理工艺，可以彻底解决锅炉酸洗废液污染环境的问题，具有较好的经济和社会效益。

（三）电厂综合废水处理

电厂综合废水处理为系统工程，包括废水回收和废水处理两个部分，反渗透技术应用于废水处理部分，对于回收所得的生活污水、酸和碱废水、凝结水、冷却塔将修排水、场地冲洗水等，其混合水普遍呈酸性，经过弱酸处理后即可进行反渗透处理，经分渗透处理的水可直接应用。从而达到废水零排放，这一方法，不但节约了电厂用水量的需求，也有利于电厂水的循环利用，由于企业的可持续发展。

三、反渗透系统实际应用中常见问题及对发电厂反渗透应用的思考

（一）反渗透系统实际应用中常见问题

（1）胶体污染

胶体是具有1纳米（nm）到1微米（μm）粒径，像粘土一样很难自然沉降的微粒子，在水中通常带负电。因此胶体粒子间由于静电斥力的作用，不会发生聚合。作为预处理，微滤和超滤膜的使用可以完全去除不溶解的物质，降低颗粒物的污染风险，使得反渗透的设计水通量可以适当增加约10～20%。但是微滤和超滤也不能包治百病，并非采用了微滤和超滤就可以排除一切对反渗透和纳滤产生污染的物质。这一方面是由于微滤以及用于反渗透和纳滤预处理的超滤膜都属于筛分过滤，过滤孔径大约在0.02～0.05微米之间，虽然大部分不溶解的物质都会被截留，但是很多溶解在水中的有机物同样会对反渗透和纳滤系统产生污染，而这恰恰是微滤和超滤预处理不能解决的。另一方面，微滤和超滤预处理系统经常伴随药物加入。

（2）微生物污染

反渗透系统给水中的微生物会在膜表面沉降、凝结形成一层生物膜。一般来说生物膜的厚度若超过了一定的界度就会形成生物污染。使得原水侧的通路阻力增大，原水和浓缩水之间的压力差增加。同时，由于微生物膜阻挡，系统运行的有效压力也会减少，从而导致系统脱盐率的下降。

（3）膜劣化

膜的劣化，主要是受物理或化学作用发生不可逆的细微构造或分子构造变化，导致膜性能下降的现象。其中包括物理劣化、化学劣化。物理劣化是从水泵发出的超声波会造成膜破损（脱盐率下降），超过允许的压力或超过上限温度（45℃）的运行，也都会造成膜劣化导致水通量下降；化学劣化是指反渗透和纳滤膜受氧化剂影响，芳香聚酰胺的聚合链被切断，或者因过量酸、碱等药剂清洗，导致膜分离性能的衰减。

(二)对发电厂反渗透应用的思考

以RO为主体的膜技术应用在电力行业日益得到推广，同时也带来许多新的问题需要我们结合实践来认识并解决。在含盐量高，水中悬浮物含量少且水质稳定，应用RO作为预脱盐很有优势。但如果对预处理重视不够，实际水质的许多问题会因为预处理过于简单而暴露出来。一些电厂在RO系统试运中过滤器滤芯更换频繁，产水量也下降。笔者认为很大程度是由于此地区碱性水质腐蚀地下输水管线，致使生水中含铁量很高，再加上胶体物质及有机物淤积，与防垢的六偏磷酸盐(其本身发粘性)共同反应，产生不溶物，漏过的物质则使膜元件产生污堵所致。其预处理不太完善是问题的根源。另外，对银、钡等物质的结垢未充分考虑也是问题的原因之一。因此，彻底了解水源水质的特点，充分考虑各种异常情况，从而深人研究RO的应用是当务之急。

结语

渗透技术在电厂水处理的各方面发挥着越来越多的作用。在水资源日渐短缺和环境保护日益严格的今天，反渗透作为一种先进的水处理技术，必将越来越广泛的应用于电厂、海水淡化等行业的原水处理中。

参考文献

[1]林帅.电厂水处理反渗透技术应用[J].内蒙古煤炭经济,2012,09:38-39.

[2]王玉文.探讨电厂化学水处理[J].科技创业家,2012,16:161.