研究全膜分离技术在电厂化学水处理中的应用

李云春

摘 要：针对电厂生产中废水处理问题，对全膜分离技术的应用进行深入分析，内容包括超滤法、反渗透法和EDI，旨在为电厂水处理技术的升级改造提供参考借鉴。

关键词：电厂水处理;全膜分离技术

电厂生产废水采用传统方法处理已经无法达到要求，而全膜分离技术的出现和应用能有效解决这一问题，提高水处理效率，适应电厂的建设与发展需要。

1全膜法

膜法液体分离通常能分成以下四种类型：微滤法、超滤法、纳滤法和反渗透法，相比之下，以反渗透法的分离精度最高，纳滤法和超滤法次之，微滤法的分离精度最低。另外，对于EDI，由于为了实现对离子交换树脂有效再生而引入了电渗析，所以也属于膜法分离范畴。在当前的火电厂中水处理中，主要采用以下几种技术。

2超滤法

超滤法将压力作为推动力，以分离大、小分子为主要目的，当膜的孔径在1.5nm～0.2μm范围内，且过滤动力采用液体压力差时，即为超滤，其过滤机理为发挥膜孔具有的筛除作用，主要优势为设备的占地面积相对较小，单位容器有很高的充填密度。

受到外界压力持续作用，溶液在超滤膜其中一侧以一定速度流动的过程中，微生物、胶体微粒与高分子物质都无法从膜中透过，在这一侧不断浓缩，但溶解性物质与粒径比膜孔径小的物质可以从膜中通过达到另外一侧，获得产品水，以此实现分离和净化等目标。由此可见，超滤属于筛孔分离，有内压式与外压式两种。采用超滤的方法能将水中含有的微生物、悬浮物和有机大分子等都彻底去除，过滤性能良好。相较于传统工艺，如采用活性炭过滤装置、化学加药法或多介质过滤装置等，超滤具有下列优势：设备的占地面积相对较小、系统出水保持稳定且水质良好、系统出水的SDI值小于2（采用传统工艺时只能达到4-5），而且它还能实现全自動控制[1]。

3反渗透法

反渗透法主要是以逆渗透原理为依据去除水中含有的杂质、悬浮物、有机质及离子，其滤膜能在压力的作用下完成进水或溶解。滤膜两侧因滤膜的存在而被分成两个部分，其中一部分是从滤膜中通过的部分，而另一部分则是被截留的部分。

水和溶液由半透膜隔开，此时水将向着溶液的方向发生渗透，在两相之间会有一定渗透压产生，如果在溶液相增大渗透压，则溶液相当中的水将向着水相发生反渗透，以此得到除盐水。当压力足够大时，从渗透膜中通过产生纯净水，而没有从膜中通过的部分将伴随含盐量不断增加而得到排放，此即为反渗透过程。

采用反渗透法能去除粒径为0.0001μm的物质，能去除分子量在150-200以上的有机物，正常情况下的除盐率能达到95%以上[2]。当用于预脱盐时，能有效延长关键组件再生周期，并减少酸碱实际消耗量。

如前所述，在所有膜法中，以反渗透法的精密度最高，它的应用能阻挡几乎所有可溶解盐和分子量在100以上的有机物。对于反渗透法的核心——反渗透膜，它是采用特殊材料与方法加工制成的存在半透性质的超薄膜，受外界压力持续作用后，能使溶液当中部分组分有选择性的从膜中通过，以此达到不同的目的。反渗透系统实际运行费用很低，还有很高的环境效益，所以能解决过去再生酸碱造成的污染等问题。基于此，在当前的电力行业中，无论是锅炉补给水还是废水回收与利用都能采用这项技术。然而，需要注意的是，一级反渗透系统出水还无法达到补给水对水质提出的要求，尤其是在及组合参数越来越高、容量越来越大的情况下，因此我国很多电厂都将反渗透法作为一种预脱盐技术，后面依然进行离子交换，比如反渗透和二级除盐相结合与反渗透和混床除盐相结合等[3]。通过对以上系统的应用，能减少90%左右的废酸碱实际排放量，进而有效解决这方面带来的环保问题。

4 EDI系统

EDI是集合了电渗析与离子交换两种技术的脱盐方法，基本结构采用电渗析装置，在阴阳膜间采用交换树脂进行装填，以此形成一个混床。这项技术的出现和应用能大幅提高除盐效率，而且无需使用酸碱就能达到自动平衡。另外，由于它还能实现连续出水，所以被称作连续电除盐。

对于离子交换膜与交换树脂，两者工作原理相似，都能有选择性的使离子通过，比如阴离子交换膜仅能使阴离子通过，而阳离子交换膜仅能使阳离子通过，在这两个交换膜间采用交换树脂进行充填即可形成一个完整的EDI单元，对若干EDI单元进行罗列，使两种交换膜实现交替排列，并在膜间采用特殊形式交换树脂，能形成浓水室;而采用混合离子形式的交换树脂，则能形成淡水室。在直流电压稳定推动作用下，淡水室中的阴阳离子将分别向着正极与负极移动，同时从膜中通过进入到浓水室当中，为水中离子被吸附而占据因离子发生移动而预留的空间。无论是离子移动还是吸附，均为同时且连续产生的。经过以上过程就能使给水变成除盐水[4]。

相较于离子交换器，EDI主要具有下列几个方面的优点：再生过程中不需要使用酸碱，环保性好;设备的占地面积很小，不需要酸碱的贮存与中和设备;不需要备用装置，能实现自动化控制，实际的控制点数量比混床少很多;对人力的使用也很少，能有效减少人为误操作，对减员增效十分有利;所有设备单元均能实现模块化的装配，无论是维修还是更换都十分方便;有很高的的运行回收率，一般都能达到95%以上，而且排放出的浓水都能进行回收;系统的产水水质比较稳定。EDI是对离子交换与电渗析两项技术进行结合而成的新技术，它利用直流电实现交换树脂的再生，无需使用酸碱。

5结束语

综上所述，全膜法在二十一世纪才在我国兴起和发展，虽然现有的一部分技术是参考借鉴国外发达国家的，但相信通过不断的研究与进步，能不断缩小和国外的差距，提高全膜法技术水平，使其得到更广泛的应用。

参考文献：

[1]王纳. 全膜分离技术及其在电厂化学水处理中的应用[J]. 黑龙江科技信息， 2014（03）：113-114.

[2]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）：142-143+255.

[3]马福刚. 全膜分离技术及其在电厂化学水处理中的应用[J]. 价值工程， 2011（09）：143-144+15.

[4]颜佩龙. 全膜分离技术在电厂化学水处理中的应用[J]. 中国化工贸易， 2017（11）：147-149+251.