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“全膜法”在电站锅炉补给水处理系统中的应用
常爱国
东北电力设计院 (吉林长春 130021)
[摘 要] 随着我国水资源的日益匮乏,一批新的水处理技术不断应用于工业中,电厂作为用水大户,对节水以及新的水处理技术的应用走在了前沿。所谓“全膜法”水处理就是指整个锅炉补给水处理系统均采用膜处理工艺即超滤-反渗透-EDI 工艺,以取代传统的砂滤和离子交换工艺。本文将全膜法工艺作了详细的介绍以及比较,并介绍了在电厂中的应用情况。
[关键词] 全膜法 电站 水处理 应用
1 前言
所谓“全膜法”水处理就是指整个锅炉补给水处理系统均采用膜处理工艺即超滤-反渗透-EDI 工艺,以取代传统的砂滤和离子交换工艺。最近几年,随着水处理技术的不断发展以及环境保护的要求越来越受到重视,水处理技术取得了一系列突破。以高分子分离膜为代表的膜分离技术作为一种新型的流体分离单元操作技术,几年来在我国取得了令人瞩目的巨大发展。
“全膜法”技术引进我国后,由于设备投资较高,主要用在电子和制药行业中。引入电力系统也仅仅是在几年,由于它的高产水水质,以及价格不断下降,逐渐为电力系统所接受。
2 “全膜法”技术特点
2.1 流程概况及水量平衡表
以下为 “全膜法”典型流程图,可根据原水水质情况确定是否上混凝澄清以及原水含盐量的情况确定是否设置二级反渗透系统。
2.2 超滤系统简介
超滤是一种筛孔分离过程,超滤膜具有一定形状和大小的孔,在压力的作用下,溶剂水和小溶质粒子透过膜而到达低压侧,大粒子组分被膜阻挡。可用孔模型来描绘超滤过程:在以压力为推动力的传递情况下,根据膜孔径来选择分离溶液中所含的微粒或大分子。通常超滤膜的孔径为25~30nm。
超滤能够有效地去除水中的悬浮物、胶体、有机大分子、细菌、微生物等杂质。由于超滤具有优良的过滤性能,因而被广泛应用于各种水处理系统中。
超滤系统包括管道式保安过滤器、超滤设备和反冲洗泵、反冲洗过滤器。化学清洗系统与反渗透清洗系统共用。它与传统工艺(化学加药+多介质过滤器+活性炭过滤器)相比具有以下优点:
大大节省占地面积。
出水水质大幅度提高,出水污染指数(SDI)可以保持<2,而传统工艺的预处理出水SDI为4~5。
出水水质稳定,不随时间环境而变化。
后续反渗透装置膜同时可延长使用寿命。
劳动强度大大减轻,易实现全自动控制。
超滤系统的浓水可以送至澄清池入口,经处理后利用,达到节约用水的目的。
2.3 反渗透技术
反渗透技术引用到水的除盐系统中基本解决了再生后废酸碱污染环境的问题。反渗透是一种膜分离技术,反渗透膜是用特殊材料和加工方法制成的、具有半透性能的薄膜。它能够在外界压力作用下使水溶液中的某些组分选择性透过,从而达到淡化、净化或浓缩分离的目的。以高分子分离膜为代表的膜分离技术作为一种新型的流体分离单元操作技术,几十年来取得了令人瞩目的巨大发展。由于反渗透技术对于水质含盐量的适应性特别强,因此,对于缺水、高含盐量及靠近海边的地方,更显示了反渗透的经济及环境优势。
反渗透技术最近几年在我国的水处理行业取得了飞速的发展,在电力、化工、制药、电子等行业得到了广泛的应用。特别是在电力行业,锅炉补给水、循环水及废水的回收、电厂的零排放等均采用反渗透系统。由于反渗透系统的运行费用低,环境效益高,日益受到了人们的关注。一级反渗透的出水水质还不能满足锅炉补给水的要求,特别是随着高参数大容量机组作为我国未来电力发展的主要机组,它们对于水质的要求也越来越高。因此目前国内大部分电厂仅把反渗透当作预脱盐,后面仍然采用离子交换技术,即反渗透加二级除盐系统或反渗透加混床除盐系统。此时废酸碱的排放量与原来离子交换系统相比减少了90%,基本上解决了废酸碱的排放问题。
2.4 EDI (CEDI) 装置
但是再生混床仍需酸碱,为此仍需贮备酸碱,又需定期进行烦琐的混床再生操作。随着最近几年电除盐(EDI)技术的出现,即用EDI 代替混床,彻底解决了酸碱的问题。这时在运行中不再使用酸碱(即使使用也是微量的),不会对环境造成污染。
EDI 是在电渗析技术基础上发展起来的,利用选择性膜和离子交换树脂组成填充床生产高纯水的技术。最常见的EDI 设备由一系列模块并联组装而成。每个模块有一定的产水量,一般每小时几吨。由于EDI 设备能连续运行,决定模块数量时就不需要考虑备用。最常见的模块为板框式,基本采用原有板框式普通电渗析器式样,再在其淡水室填充离子交换树脂及离子交换膜。
和离子交换相比EDI 有以下特点:
(1)无须酸碱再生,有利于环保要求——混床中的树脂是通过酸碱中的H+和OH-进行再生,而EDI 装置是通过电将水电离为H+和OH-从而对树脂进行再生。
(2)占地面积极小——无须备用装置,无须设置再生、酸碱贮存、中和设备。
(3)便于实现自动化控制——控制点数大大少于混床。
(4)操作人员人数减少,降低人为操作失误的可能性——无须酸碱再生的操作。
(5)设备维修、更换方便——采用单元模块式装配
(6)运行回收率高(即自耗用水量少),可达到95%,且排放的浓水可回收。
(7)产水水质稳定,产水电阻率可达到10MΩ.cm(25℃)以上。
由于EDI 的特殊的结构特点,因此它必须放置在RO 的后面。而且它对进水的水质要求很高,为确保EDI 运行正常,一般在EDI 前面采用两级RO 或设置软化器。表1 为EDI 的进水水质要求。
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