全膜法工艺及应用_张利翀

科技情报开发与经济SCI-TECHINFORMATIONDEVELOPMENT&ECONOMY2008年第18卷第14期1锅炉补给水处理工艺的发展随着电力工业的发展,大容量的高压、超高压和亚临界蒸汽锅炉不断出现,对锅炉的水汽质量提出了更高的要求,与之相适应,近年来锅炉补给水的水处理技术也有了很大的发展,水处理工艺及水处理设备不断更新,水处理理论也有了很大的突破。传统的锅炉补给水处理工艺使用了化学再生的离子交换树脂,以达到去除水中离子的目的。其流程为:原水预处理(混凝沉降+机械过滤)→阳/阴床→混床→除盐水。现代的锅炉补给水处理工艺起源于20世纪70年代到80年代,由于去除TOC的需要,使水处理工艺实现了向反渗透转化,膜法处理大大降低了水处理工艺中化学药品的使用量,减少了废水排放量。其流程为:原水预处理(混凝沉降+机械过滤)→反渗透→阳/阴床→混床→除盐水。最新的锅炉补给水处理工艺是随着膜法处理技术的发展而产生的,其预处理部分采用微滤或超滤代替了传统的机械过滤方法,再加上反渗透、EDI技术进行深度处理,从而构成当前最为先进的全膜法水处理工艺。其流程为:原水预处理(微滤或超滤)→反渗透→EDI→高纯水。与前两种水处理工艺相比,全膜法工艺具有设备占地面积小、现场安装工作量小、化学药品用量少、无污染物排放、运行操作简单、易于维护、自动化程度高、设备运行成本低等诸多优点。2全膜法理论2.1膜分离技术膜是一种起分子级分离过滤作用的介质,当溶液或混合气体与膜接触时,在压力、电场或温差作用下,某些物质可以透过膜,而另一些物质则被选择性地拦截,从而使溶液中不同组分,或混合气体的不同组分被分离,这种分离是分子级的分离。分离膜包括:反渗透膜(0.0001μm～0.005μm)、纳滤膜(0.001μm～0.005μm)、超滤膜(0.001μm～0.1μm)、微滤膜(0.1μm～1μm)、电渗析膜、电极膜、气体分离膜等。膜本身可以由聚合物或无机材料或液体制成,其结构可以是均质的或非均质的,多孔或无孔的,固体的或液体的,荷电的或中性的。膜的厚度可以薄至100μm,厚至几毫米(mm)。把上述的膜制成适合工业使用的构型,与驱动设备(压力泵、电场、加热器或真空泵)、阀门、仪表和管道联成设备,在一定的工艺条件下操作,就可以用来分离水溶液或混合气体,这种分离技术被称为膜分离技术。2.2超滤超滤是以机械筛分原理为基础,以膜两侧压差为驱动力,可以分离液相中直径在0.005μm～0.2μm的分子和大分子(分子量1万～10万)。由于它的筛分孔径小,因此可截留病毒、细菌、胶体、大有机分子、油脂、蛋白质、悬浮物等。它的分离效果取决于膜的致密表面的结构和化学性质、溶质粒子大小、溶液的化学性质等。2.3反渗透反渗透是利用压力作推动力,利用膜的选择透过性实现物质分离的水处理技术,它是在不同浓度的水的正常渗透的反方向施加压力,即在浓溶液一侧加上一个比渗透压更高的压力,把浓溶液中的溶剂———水压向稀溶液侧,从而滤掉杂质,获得较纯净的水。2.4EDI(Electro-deionization)EDI即连续电去离子技术,是离子交换混床和电渗析相结合的一种技术。EDI装置由淡水室、浓水室和极水室组成,淡水室内填充混合离子交换树脂,浓、淡水室之间设置有选择性的离子交换膜,淡水室中的阴、阳离子在两端电极作用下不断定向移动,通过阴阳离子膜进入浓水室,水在直流电能的作用下分解成H+或OH-,使淡水室中的离子交换树脂经常处于再生状态,始终有交换容量,而浓水室中的浓水不断排走,从而制得纯度很高的产水。3全膜法水处理工艺的应用3.1系统概况山西大同第一热电厂2×135MW机组所用的水源为大同市新源环保资源开发公司对市政污水进行混凝和澄清处理后的中水,其水质全分析见表1。由于水源来水含盐量大,有机物含量高,因而采用多介质过滤+超滤+活性炭过滤进行原水预处理,两级反渗透进行预脱盐,最后以EDI进行精脱盐的全膜法工艺来制取满足锅炉要求的高纯水。锅炉补给水设计出力为2×34m3/h,产水水质符合高压锅炉给水规范,电导率≤0.2μs/cm,SiO2质量浓度≤20μg/L。3.2工艺流程中水厂来水→原水池→综合水泵房→波节管加热器→氧化剂加药→多介质过滤器→超滤装置→还原剂加药→活性炭过滤器→超滤水箱→升压泵→阻垢剂加药→5μm保安过滤器→高压泵→一级反渗透装置→除炭器→中间水箱→中间水泵→NaOH加药→5μm保安过滤器→高压泵→二级反渗透装置→EDI装置→除盐水箱→除盐水泵→热力系统。3.3运行状况自2006年12月底投运以来,锅炉补给水处理系统的运行相当稳定,超滤、反渗透、EDI等主要设备的出水水质均能达到设计要求。超滤作为反渗透前的预处理设备,主要是将水中的细菌、悬浮物、胶体等大分子物质滤出,以满足反渗透设备的