基于电厂化学水处理中全膜分离技术的应用研究

骆奇君

（华电电力科学研究院有限公司，浙江 杭州 310013）

国内电厂数量众多，在电厂开展生产活动期间，水资源作为较为关键的生产元素，在大多数生产环节中均有参与，以期提升能源转换效果。然而，在实际生产期间，水蒸气将会在电厂环境中分布，经由空气渗入生产设备中，影响电厂设备使用效能。为此，加强电厂生产水的有效处理，科学减少其腐蚀性组成部分，减少水蒸气在设备性能方面构成的危害。

1 全膜分离技术概述

1.1 全膜分离技术应用理念

全膜分离技术在外力作用下，经由特殊薄膜，以期达成混合物有效分离的应用工艺。在此项技术流程中，薄膜的处理效率较为关键。分离技术对薄膜提出的应用要求为：具备部分物质有效通过的通透能力，以期提升混合物分离有效性，科学完成物质浓缩、提纯等过程。通常情况下，薄膜含有多个小孔，以期完成全膜分离工艺。在薄膜选择时，依据物质属性，完成孔径大小选择。比如，当孔径大小为[0.1，1]微米范围内，其功效为微滤；当孔径大小为[0.001，0.1]微米范围内，其功效为超滤；当孔径大小为[0.01，0.005]微米范围内，其功效为纳滤；当孔径大小为[0.0001，0.005]微米范围内，其功效为反渗透。

1.2 全膜分离技术应用优势

（1）电厂中，全膜分离技术程序涉及的设备不多，相应占地空间不大。相比原有的化学水处理程序，全膜分离技术操作简易性强，维护工作较为便捷，运行自动化能力优异。

（2）在全膜分离技术运行完成时，获得的水资源，具有纯净性，其性能更为稳定。处理完成的水资源，在投入生产时，无须添加浓碱、浓酸，对生态环境产生的污染较小，顺应生产环保的具体要求。

（3）全膜分离技术水处理程序的温度条件为常温，在维持液体温度的同时，有效减少资源消耗，科学保障化学水处理程序的稳定性。

（4）全膜分离技术融合于电厂化学水处理程序时，有效提升了化学水净化效果，科学地控制了电厂生产成本。

2 在电厂化学水处理程序中全膜分离技术的应用表现

2.1 超滤

超滤技术其应用原理为：有效过滤水中大分子。此技术作为电厂水处理程序较为关键的环节。超滤技术中添加的薄膜是超滤膜，其孔径范围较大，支持在膜内完成较大分子的截留处理，具体表现为颗粒物、胶体元素等，针对盐类元素难以完成分离。

超滤技术在实际应用期间，应关注的问题为：

（1）胶体处理。胶体主要分布在地表水资源体系中，在季节变化时表现较为明显，水中将会聚集一定数量的胶体悬浮物，如黏土、淤泥等。此类胶体物质分布在水中，处理期间将会对滤膜形成较大危害。

（2）去除有机物去除。水中含有的部分有机物，属于人工添加的物质，如清洁剂、聚合物等。除此之外，天然有机物在水中同样占据一定比例，如腐殖酸。在超滤有机物杂质时，有可能吸附在薄膜表面，降低薄膜超滤性能。

为此，在超滤胶体、有机物期间，应加强杂物清理，减少胶体物质在膜内积聚，必要时，更换超滤薄膜，保障水处理效果。

2.2 反渗透

反渗透工艺在电厂处理化学水程序中，位列第二。在处理工艺中，借助反渗透膜完成水资源处理。反渗透膜能够完成水分子的选择性通过，在膜内截留水分子以外的物质，保障水分子有效通过。反渗透膜，其孔径取值范围较小，可加强水中杂质的去除效果，如有机物、盐等。反渗透膜去除杂质能力，高达97%，以此提升化学水净化效果。

反渗透工艺在实际使用期间，应科学开展水预处理，以此减少反渗透期间发生堵塞问题。在预处理程序中，能够有效完成悬浮物分离，控制水的污浊程度。在此基础上，应科学开展杀菌程序，以此有效控制水中微生物生长。反渗透程序在水处理程序中，对水中杂质提出了较高要求。为此，开展水质污染堵塞程度的测试，在测试通过时，方可开展反渗透水处理工序。允许开展反渗透水处理的污染堵塞标准应控制在5 以内，建议标准为不大于3。

2.3 电除盐

电除盐在化学水处理工序中，作为末尾工序，主要借助电厂完成水分解。在此程序中，借助离子交换膜，此薄膜具备离子选择性透过的功能，有助于提升阴阳树脂结合效果，促进离子顺利完成迁移，科学完成水中大多数离子的去除程序，顺应锅炉补水的工序需求。电除盐工序有效融合了多种技术，如离子交换、电渗析，以此保障离子交换程序顺利完成，科学规避了酸碱再生资源的消耗问题，提升了化学水处理工序运行的连续性，切实改进了脱盐处理工序。

电除盐水处理工序，在实际运行期间，含有较多影响因素，比如，有机物、杂质、细菌等。具体影响表现为：

（1）氯、臭氧等物质，对离子交换膜、树脂具有氧化效应，削弱其分离功能，引起电除盐组件运行不畅问题。氧化过程，将会显著提升TCO 占比，对离子交换膜形成污染，制约分离活动的完成。同时，氧化作用，将会引起树脂结构稳定性丧失，在组件压力作用下，增加树脂结构破坏能力。

（2）铁相关金属离子，针对离子交换树脂具有催化能力，将会大幅度削弱离子交换膜与树脂的功能，此种削弱具有不可逆性质。

（3）硬度元素在电除盐体系中大量沉积，形成结垢。结垢主要集中分布在浓水室膜表层，引起此区域酸碱度升高现象，相应引起浓水系统中输出水与输入水形成压力差，造成电流量有所减少的问题。

为此，在使用电除盐处理水时，应关注水中成分，保障水处理效果，减少电除盐组件损坏可能性。

3 应用实例

3.1 超滤应用实例

（1）发电厂情况。以某发电厂为例，其规模集中在生活垃圾焚烧。此发电厂用于垃圾焚烧的锅炉共有两组，锅炉规格为往复炉排式，焚烧主体为生活垃圾。两组设备，每台锅炉每日能够完成的垃圾处理数量为五百吨。发电厂在运行期间，水资源来自区域内部河水。锅炉补水程序的运行效率为：每小时完成补水数量为24 吨。在化学水处理期间，处理工艺包括：预处理、全膜处理。经由DCS 自控程序，提升化学水处理工序的控制效果，以此有效控制水质，使其电导率符合相关规范的要求，水质硬度接近零。

（2）应用效果。在化学水预处理程序中，实际应用过滤器有活性炭、多介质。两种过滤器在预处理程序中使用时，能够有效过滤水资源中的大部分杂质，如胶体、悬浮物等。在大部分杂质有效过滤的基础上，水污浊程度有效降低，低至50mg/L。在基础上，开展全膜分离技术的处理程序，针对水中含有的各类有机物予以有效去除，有机物包括适量油、色度等，借助超滤程序提升水质，保障水质标准性。此发电厂实际运行的水处理程序，其水质合格率高达99%，具有较稳定的水质处理能力，能够顺应锅炉化学水处理需求，科学提升热力设备运行稳定性，化学水处理工序具有简易操作特点。

3.2 多种分离技术结合应用

全膜分离技术融合于循环流化装置中，以此提升锅炉补水能力。补水期间结合设备参数需求，严格开展供水量设定。某电厂设计的供水量为每小时140 立方米。锅炉系统结构中，实际处理完成水，应符合相关处理导电标准规定，即不大于0.2us/cm。针对供水导电性能的标准规范为：不大于20ug/L。某电厂在实际开展水处理程序时，借助全膜分离技术的反渗透、超滤两项技术，综合开展水处理程序。同时，调整处理设备控制系统，使其以自动化运行机制为主。

此外，RO、EDI、机泵等设备，均采取自动控制形式，以PLC 系统为控制介质。结合CRT 设备，加强控制集中性。在水处理期间主要应用的全膜分离技术为反渗透方式。在操作实践中，加强操作行为规范性，提升水资源中杂质去除效果。在反渗透过滤完成时，水质标准不大于2mg/L。借助超滤装置开展水杂质去除，提升反渗透处理水质清澈性，保障水处理品质。

4 结语

综上所述，在发电厂内部，化学生产水的高效处理，将会产生一定处理成本。为此，综合开展全膜分离技术的应用与推广，加强电厂化学水处理效能，减少化学水对生态环境产生的污染，科学规划发电厂设备的空间布局，以此增强电厂水自动化处理能力。因此，以生态环境保护、电厂经济产出等视角为出发点，科学开展全膜分离技术的应用，具有多重助益。