用于锅炉补给水处理的多级膜组合工艺及应用示范

中国材料科技与设备(双月刊)用于锅炉补给水处理的多级膜组合工艺及应用示范2014年·第2期用于锅炉补给水处理的多级膜组合工艺及应用示范赵燕，王玲，秦磊。，张国亮。(1．华纺股份有限公司，山东滨州256617；2．杭州市特种设备检测研究院，浙江杭州310003；3．浙江工业大学海洋与环境化工研究所，浙江杭州310014)摘要：超滤、纳滤、反渗透及EDI是实用性先进功能膜材料技术，高效节能，在锅炉补给水处理中应用潜力巨大。与目前所采用的单一膜工艺相比，多级膜组合处理工艺具有出水品质更高、无二次污染等明显优势。本研究以华纺股份有限公司的锅炉补给水系统工程系统为例，具体分析了超滤一反渗透一EDI多膜组合工艺、膜器系统及其在锅炉补给水处理中的效果。实际运行结果表明，该组合工艺能高效地去除水中盐类及小分子有机物，充分满足锅炉补给水的各项水质标准，而且具有运行周期长、出水水质稳定、连续出水等优点。关键词：锅炉补给水；超滤；反渗透；EDI中图分类号：TQ028．8文献标识码：A0引言锅炉补给水是火电厂热力系统中重要的冷却介质，其水质的优劣对维持火电厂的正常运行具有重要影响一。为了提高废水的循环利用，将电厂循环水系统的排水作为锅炉补给水水源是较好的节水途径。目前，锅炉补给水的处理大多采用树脂离子交换技术，而传统的树脂离子交换法，在处理过程中需要消耗大量的酸碱等药剂，不仅直接增加了处理成本，还造成了水环境的污染，而且运行操作步骤繁琐、处理效果不稳定、经常需要周期性再生，因此很难满足目前现代工业清洁生产和环境保护的要求_2]。近2O多年来，新兴功能膜材料技术日臻成熟和完善，已经成功应用到大型锅炉水处理装置中，膜材料技术无二次污染、高效节能，在实现优异美净化分离效果的同时还可实现水资源的回收利用，具有很好的环境和经济效益。1电厂锅炉补给水处理中的功能膜材料技术在锅炉补给水生产应用中主要膜工艺有：超滤、纳滤、反渗透以及连续电去离子技术等。由于膜材料结构和性能上的区别，不同膜工艺在锅炉补给水生产中发挥不同的作用。1．1超滤(UF)膜技术超滤技术是利用筛分机理进行同液分离，从而有效去除水中大分子或胶体物质，具有能耗低、可实现有机物分级分离等优点。在锅炉补给水处理中，与传统的预处理技术(混凝、澄清、砂滤等)相比，超滤技术作为前处理，可有效去除水中的悬浮物，减轻了后续操作单元的压力，增加其使用寿命。已有研究报道表明，超滤作为前处理用于反渗透装置前，基本确保出水的污染指数SDI<2，可使其使用寿命提高约1．5倍[3]。1．2纳滤(NF)膜技术纳滤是孔径介于超滤和反渗透之间的新型分子级功能膜材料技术，其滤膜孔径一般在几个纳米左右。与常规超滤和反渗透膜材料不同，纳滤膜大多为荷电膜材料。由于膜表面的电荷效应，纳滤膜对水中的离子具有选择透过性，总体而言，对二价和多价离子有较高的截留率，而一价离子截留率相对较低。但与反渗透膜相比，纳滤膜的操作压力较低，一般保持在0．5一O．7MPa。从2O世纪9o年代开始，采用纳滤膜用于水体的软化(即膜软化)已经实现了大规模工业化，其中，纳滤膜技术作为优良的一级除盐技术已经应用于锅炉补给水处理中_4]。1．3反渗透(RO)膜技术反渗透膜技术是以压力差为驱动力，依靠致密的反渗透薄膜来截留水溶液中的溶解盐类、小分子有机物、胶体、微生物等，从而达到脱盐、净化和浓缩的目的一。目前，反渗透膜技术已广泛应用于苦咸水及海水淡化、高纯锅炉给水的生产及电子元件制造和制药用超纯水的离子交换系统的预处理。与一级离子交换法相比，反渗透膜法水处理系统在处理效果、运行成本及监控操作上都具有巨大的应用前景，结果如表1所示。基金项目：国家自然科学基金资助项目(21176226)和浙江省重点科技计划项目(2oo8c13o14-2)*作者简介：赵燕(1975一)，女，工程师，主要从事电厂技术管理方面的研究工作。通讯联系人：秦磊，博士，助理研究员，Email：guoliangz@zjut．edu．cnhttp}{R．cmasteq．com·63·2014年·第2期技术与研究中国材料科技与设备(双月刊)表1反渗透膜与一级离子交换处理性能的对比。]项目反渗透膜法水处理系统离子交换树脂处理系统oo浓水淡水浓水1阴离f交换膜2阳离予交换膜3阴离子变换剂4_辋离子交换剂5-浓水室6一淡水室图1EDI工艺的工作原理图1．4连续电去离子(EDI)技术连续电去离子(EDI)是一种具有发展潜力新兴耦合膜技术。它有机地将传统的电渗析膜技术和离子交换树脂技术相结合，不仅克服了电渗析过程中除盐不彻底的缺点，而且弥补了离子交换过程中酸碱药剂消耗再生的弊端l_7]。目前，锅炉补给水生产中采用EDI取代混合离子交换技术，成为重要的二级除盐技术。典型的EDI装置结构如图1所示。通过水分子电解、阴阳离子交换、