反渗透膜在电厂脱硫废水中的应用

周光秋ZHOU Guang-qiu

（国能重庆电厂有限公司，重庆 400050）

1 现阶段火电厂脱硫废水处理工艺应用举例

表1 煤质中重金属含量资料

二期脱硫废水零排放不仅要处理5、6 号机组产生的脱硫废水，而且要处理一期来的脱硫废水，调试期间一期工程脱硫废水水质全分析资料如表2 所示。

表2 调试期间一期工程脱硫废水水质全分析资料

废水零排放所使用的主要工艺系统流程：

5～8 号机组脱硫废水（48t/h）→初沉池→调节曝气池（一期脱硫废水（20t/h 也进入此）→废水提升泵→中和箱→沉降箱→絮凝箱→一级澄清池→一级清水池→一级清水泵→二级反应池→二级澄清池→TMF 循环水箱（排放到污泥缓冲池）→TMF 循环水泵→TMF 机组→TMF 产水箱→高压反渗透提升泵→STRO、DTRO 系统（浓水部分）→浓水箱→浓水输送泵→至1～4 号机除渣系统和煤厂；STRO、DTRO 系统（淡水部分）→淡水箱→淡水输送/冲洗泵→5、6 号机脱硫工艺水箱；系统内初沉池内污泥经过初沉池泥水输送泵，将污泥输送至污泥缓冲池；一级澄清池、二级澄清池及TMF 系统的污泥重力排入污泥缓冲池内。污泥缓冲池的污泥由高、低压进料泵加压进入板框压滤机，进行浓缩处理，变成泥饼（泥饼含水率≤60%）后外运。

辅助系统作用及流程如下：

①混凝剂贮存及加药系统用于去除水中的悬浮物，流程为：混凝剂卸药泵—混凝剂贮存罐—混凝剂计量泵—絮凝箱。

②无机硫加药系统用于去除水中的重金属，流程为：插桶泵—无机硫搅拌箱—无机硫计量泵—沉降箱。

③盐酸贮存及加药系统用于反渗透进水pH 调节、TMF 装置和STRO+DTRO 化学清洗溶液配置，流程为：卸酸泵—盐酸储罐—盐酸计量箱—盐酸计量泵—化学清洗箱、TMF 产水箱。

④氢氧化钠贮存及加药系统用于pH 值调节、除去部分Mg2+和化学清洗溶液配置，流程为：卸碱泵—碱贮存罐—氢氧化钠计量泵—沉降箱、化学清洗箱。

⑤阻垢剂加药系统用于消除反渗透装置的结垢倾向，流程为：阻垢剂计量箱—阻垢剂加药泵—STRO+DTRO 反渗透进口管。

⑥还原剂加药系统用于保证STRO+DTRO 反渗透装置进水游离余氯小于0.1mg/L，流程为：还原剂计量箱—还原剂加药泵—STRO+DTRO 反渗透进水管。

⑦石灰加药装置系统用于提高中和箱内废水的pH，以去除脱硫废水中部分重金属、CaSO4及部分Mg2+，流程为：石灰干粉料仓—石灰乳计量箱—石灰乳加药泵—中和箱。

⑧碳酸钠加药装置系统用于去除废水中的Ca2+离子，流程为：碳酸钠干粉料仓—碳酸钠乳计量箱—碳酸钠加药泵—二级反应池及沉淀箱。

⑨STRO+DTRO 反渗透化学清洗系统用于STRO+DTRO 反渗透装置污堵时的化学清洗，流程为：清洗剂插桶泵—清洗罐（带内置电加热器）—清洗泵—清洗过滤器—STRO+DTRO 清洗进水管。

⑩曝气系统用于脱硫废水混合均匀及氧化脱硫废水中还原性物质，流程为：曝气风机—调节曝气池（内设曝气头）。

⑪污泥处理系统用于处理初沉池、一级澄清池、二级澄清池及TMF 系统排出的污泥，流程为：污泥缓冲池—高、低压进料泵—板框压滤机—泥饼外运。

⑫压缩空气系统用于污泥系统反冲洗、布袋除尘器用气及气动阀用气，流程为：厂区压缩空气来—空气储罐-各用气点。

以上工艺工程中，在进入反渗透膜之前，首先进行了废水两级预处理，系统的功能是对脱硫废水进行半软化处理，去除脱硫废水中的悬浮物、全部Ca2+、部分Mg2+以及其他杂质离子，其次进行了TMF 超滤膜处理，降低浊度和SDI，再通过反渗透膜降低水中含盐量，达到脱硫废水回收再利用。

2 反渗透膜在电厂脱硫废水中的应用成果

要实现电厂脱硫废水直接零排放，其工艺的最终目标是通过蒸发结晶来实现的，而蒸发结晶的前一阶段就是废水减量浓缩工艺，反渗透膜浓缩技术就成为目前废水减量浓缩工艺的主流技术。广东华厦阳西电厂二期脱硫废水处理系统采用反渗透膜对脱硫废水进行浓缩减量处理，成功实现了脱硫废水的浓缩减量，使浓水量满足本工程湿渣系统和煤厂的使用要求。它的膜浓缩工艺采用了耐高压抗污染的STRO+DTRO 膜浓缩技术（如图1 所示）。

图1 STRO+DTRO 膜浓缩处理系统示意图

它的工艺过程是：TMF 产水箱的脱硫废水经过高压反渗透提升泵提升，并经过芯式过滤器保安过滤后进入STRO+DTRO 膜系统。由于脱硫废水含盐量很高，并且容易污堵，为提高反渗透系统回收率，同时克服膜污染，STRO+DTRO 高压反渗透膜系统采用浓水内循环模式，经过设置的循环泵将膜柱出口一部分浓缩液回流至循环泵入口，与进水相混合后通过膜柱，以保证膜表面足够的流量和错流流速，避免膜污染。膜系统产水进入淡水池内，然后通过淡水冲洗泵回用至5、6 号机脱硫工艺用水或回用于本系统。浓水进入浓水池内，通过浓水输送泵输送至一期湿渣系统和煤厂。膜装置浓水排水装设流量控制阀（稳流阀），以控制水的回收率。膜装置采用程序控制，自动监控，其监控功能由脱硫废水处理系统程控系统完成。膜系统进水设有电导率表、pH 表、ORP 表、温度表、流量计、压力表、压力变送器，出水设有电导率表、压力表、压力变送器、流量计。各段设有压力表、压力变送器、流量计，浓水设有压力表和压力开关，用于监控系统的运行及水质。膜系统在入口TDS 为40000mg/L 左右时，除盐率能达到95%以上，系统整体回收率＞70%以上,产水水质在满足《火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标》（DL/T 997-2006）的情况下，同时满足脱硫工艺用水水质指标，成功实现回收利用。

3 影响反渗透膜性能的因素

脱盐率和产水率是反渗透膜的两个主要性能指标，脱盐率的高低主要取决于膜元件表面的脱盐层的致密度，同一压力下，脱盐层越致密，脱盐率越高，产水率降低；溶液中物质的结构和分子量、反渗透膜使用磨损情况、化学清洗方法、进水pH 值对反渗透膜的脱盐率也有较大的影响[2]；膜对不同的物质有不同的脱盐率，使用时间越长，化学清洗方法不对，都会对膜不同程度的损坏，降低脱盐率；当进水pH 值在6-7 之间，ORP 值在200mv 以内时，脱盐率基本达到最高。影响膜产水率的主要因素是脱盐层的致密度、进水压力、进水温度和膜污染，同一致密度下，随着进水侧反渗透压力的升高，膜两侧压差增大，使得产水量加大，但是盐透过量几乎不变，但是当压差超过一定值时，又会导致盐透过量增加，脱盐率不再增加，这些都是由膜本身的特性决定的；反渗透膜随着水温的增加，水通量也会线性的增加，进水水温每升高1℃，通水量就增加2.5%-3.0%；（以25℃为标准）；膜污染产生的霉菌会降低反渗透膜的产水性量，因此在运行中严格控制水中游离余氯的含量不得高于0.1mg/L，化学清洗、杀菌、保养都不得使用强氧化性介质，比如次氯酸钠、过氧化氢等，杀菌剂只能使用非氧化性杀菌剂，同时考虑生物降解，比如：卡松等。减少使用还原剂，防止膜生长细菌[3]。

4 结束语

由于反渗透膜具有过滤水中盐离子的功能，它出水水质好、低能耗、高效率、无污染等突出优点，使得它在许多水处理工业中的应用越来越被广泛关注。随着社会科学技术的不断进步，新型高分子材料的不断涌现，石墨烯、碳纳米管等新型材料的出现，更低操作压力、更高脱盐率和产水率的反渗透膜将会逐渐呈现在各个水处理工厂，它在燃煤火电厂脱硫中的治理能力将会大放光彩。