楊若雪

（湖北省電力勘測設(shè)計(jì)院，湖北 武漢 430040）

在電廠的水處理中采用全膜法水處理技術(shù)，可降低水處理的成本，提升出水水質(zhì)的可靠性和穩(wěn)定性，增強(qiáng)自動(dòng)化水平和節(jié)能環(huán)保效果。因此我們建議在電廠的水處理中全面推廣和應(yīng)用全膜法技術(shù)，完善技術(shù)的應(yīng)用機(jī)制和體系，發(fā)揮全膜法水處理技術(shù)在電廠水處理中的優(yōu)勢。

1 全膜法水處理技術(shù)在電廠中的應(yīng)用價(jià)值

近年來，我國電廠水處理技術(shù)快速發(fā)展，在電廠鍋爐補(bǔ)給水處理和其他水處理工作中，我們開始重點(diǎn)采用全膜法水處理技術(shù)：即將反滲透技術(shù)作為核心部分，利用膜分離的技術(shù)方式進(jìn)行水處理。目前，全膜法技術(shù)在電廠水處理方面的應(yīng)用主要采用的超濾、反滲透、電除鹽等設(shè)備。超濾是設(shè)在反滲透前的預(yù)處理系統(tǒng)，反滲透膜運(yùn)行良好的先決條件是做好系統(tǒng)進(jìn)水的預(yù)處理，避免反滲透膜的污堵。原水被水泵輸送到過濾器，經(jīng)過濾處理后再輸入到超濾設(shè)備，超濾膜能截留水體之內(nèi)細(xì)菌、膠體、顆粒和分子量相對較高的物質(zhì)，水和小顆粒溶質(zhì)透過超濾膜后再被輸送到反滲透設(shè)備預(yù)脫鹽。為了反滲透膜的良好運(yùn)行，我們會在反滲透系統(tǒng)進(jìn)水加阻垢劑處理防止反滲透膜表面因濃水側(cè)離子濃度升高而結(jié)垢，加還原劑降低水體中的余氯。經(jīng)過反滲透預(yù)脫鹽處理之后的水再被輸送到電除鹽設(shè)備進(jìn)行最后一步的除鹽處理。和傳統(tǒng)類型的水處理工藝技術(shù)相對比，全膜法水處理技術(shù)應(yīng)用在電廠中的制水系統(tǒng)相對簡單，操作非常靈活，應(yīng)用的成本較低，無需設(shè)置樹脂再生的裝置沒有樹脂再生所產(chǎn)生的酸堿廢水，減輕環(huán)境污染問題，具備環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，為避免系統(tǒng)排放廢水造成環(huán)境污染，還可對反滲透濃水回收利用。綜上，全模法水處理系統(tǒng)出水質(zhì)量較高，幾乎不會再次產(chǎn)生廢水，生態(tài)環(huán)保的效果明顯，值得在電廠的水處理領(lǐng)域推廣應(yīng)用。

2 全膜法水處理技術(shù)在電廠中的應(yīng)用措施

2.1 過濾器的應(yīng)用

近年來，在全膜法水處理工藝技術(shù)領(lǐng)域中，纖維過濾器設(shè)備受到廣泛應(yīng)用，此類過濾器設(shè)備屬于孔隙調(diào)節(jié)類型的裝置，每臺設(shè)備的水處理能力高達(dá)150m3/h，設(shè)備采用的是pp材質(zhì)纖維絲纏繞的過濾芯，水處理過濾精確度能夠達(dá)到5μm，因此，建議電廠在采用全膜法水處理技術(shù)的過程中重點(diǎn)引進(jìn)纖維過濾器設(shè)備，采用自動(dòng)化控制的系統(tǒng)，按照過濾器裝置的應(yīng)用原理，在水過濾的過程中，對纖維絲進(jìn)行回轉(zhuǎn)機(jī)具壓榨，使得纖維絲縱向孔隙降低，將水體的懸浮物擋在纖維絲外部，使水體經(jīng)過過濾之后更為清潔。在過濾器設(shè)備鎖截留，懸浮污染物或是雜質(zhì)數(shù)量增多的情況下，可能會出現(xiàn)處理水量降低的問題，壓差達(dá)到預(yù)先設(shè)定的數(shù)據(jù)值，此時(shí)，設(shè)備能自動(dòng)化反沖洗，放松壓榨機(jī)具，松弛過濾纖維孔隙，通過風(fēng)機(jī)設(shè)備的空氣和反洗水共同進(jìn)行清洗，通過管道排出污染物，之后自動(dòng)化進(jìn)入到水體過濾的程序。但是需要注意的是，要想確保纖維過濾器設(shè)備的良好運(yùn)行，就應(yīng)做好以下幾點(diǎn)工作。

設(shè)備最初運(yùn)行的階段壓差指標(biāo)到達(dá)0.08MPa的情況下，就會進(jìn)入自動(dòng)反洗的程序，在此期間，應(yīng)將反洗壓差控制為0.05～0.12MPa之間，避免壓力差異過高導(dǎo)致過濾水量降低或是排放管路異常的問題。等待纖維過濾器設(shè)備運(yùn)行半年之后，如果設(shè)備的壓差達(dá)到0.05MPa之前，系統(tǒng)的懸浮物超出500mg/L，就應(yīng)人工清洗處理，按照具體情況設(shè)定反洗的時(shí)間，建議每1h自動(dòng)化反洗1次。

設(shè)備反洗操作的過程中，使用氣、水結(jié)合清洗的技術(shù)，將反洗水?dāng)?shù)量控制為每分鐘19m3，壓力控制為0.05MPa，通過底部進(jìn)氣口進(jìn)氣，通過空氣進(jìn)行纖維的清洗，同時(shí)，借助空氣上升的動(dòng)力促使纖維絲震動(dòng)，使不同纖維絲相互之間摩擦，快速去除纖維絲粘附的固體。與此同時(shí)，擦洗的環(huán)節(jié)，通過脈沖式放松和旋緊的方式進(jìn)行纖維絲處理，連續(xù)性放松25s之后，旋緊5s，之后反復(fù)循環(huán)4次，達(dá)到過濾器清潔的目的。

2.2 超濾系統(tǒng)的應(yīng)用

電廠全膜法水處理系統(tǒng)中，超濾系統(tǒng)屬于非常重要的部分，建議采用錯(cuò)流過濾的措施，在整體工藝中配置2套超濾系統(tǒng)，每套系統(tǒng)的水處理量設(shè)定為56m3/h，采用中空纖維膜組件，構(gòu)建PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)，自動(dòng)化進(jìn)行超濾系統(tǒng)啟動(dòng)控制、運(yùn)行控制、沖洗控制和停機(jī)備用控制等。超濾系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行的過程中，遠(yuǎn)水會在中空纖維之內(nèi)流動(dòng)，逐漸從內(nèi)壁向著外壁透過，對經(jīng)過處理的水進(jìn)行收集，成為超濾產(chǎn)水，在鏟水的一端排出。為確保超濾系統(tǒng)的良好運(yùn)行，應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行膜過濾壓差的控制，將壓差設(shè)定在0.08MPa之內(nèi)，最高不可以超過0.1MPa，以免黏膜的表面區(qū)域形成不能徹底反洗的污垢。

由于超濾系統(tǒng)在運(yùn)行一段時(shí)間之后，纖維內(nèi)表面會堆積大量懸浮物、細(xì)菌和膠體等，膜的進(jìn)水一側(cè)和產(chǎn)水一側(cè)壓力差異增加，需要快速進(jìn)行清洗。其一，通過PLC自動(dòng)化控制設(shè)定系統(tǒng)每運(yùn)行0.5h水力清洗1次，采用正沖擦洗和反洗的措施，正沖擦洗的過程中，水流量控制為56m3/h，壓縮空氣的壓力控制為0.1MPa，空氣的流量控制為150m3/h，擦洗的時(shí)間為10s，而在反洗方面，則將水流量控制為240m3/h，壓力為0.25MPa，反洗的時(shí)間為0.5min，確保徹底清除膜系統(tǒng)的污染物；其二，如果在水利清洗之后，超濾系統(tǒng)依然存在不能去除的污染物，就應(yīng)采用化學(xué)加強(qiáng)反洗的方式，通過堿洗和酸洗有機(jī)整合，增強(qiáng)膜的清洗效果，堿洗可去除膜的有機(jī)污染物成分，酸洗能去除膜的金屬氧化污染物，經(jīng)過3次堿洗和1次酸洗以后，可確保膜的清洗效果。

2.3 反滲透系統(tǒng)的應(yīng)用

電廠水處理中的全膜法水處理技術(shù)，反滲透系統(tǒng)也是十分重要的裝置，主要是兩級膜處理裝置所組合而成的脫鹽系統(tǒng)，一級反滲透設(shè)備設(shè)置2個(gè)列，每一列的產(chǎn)水?dāng)?shù)量為42m3/h，每一列都要配置60支聚酰胺復(fù)合膜元件，脫鹽率控制為97%以上，回收率控制為76%以上。二級反滲透設(shè)備中同樣設(shè)置2個(gè)系列，每一個(gè)系列的產(chǎn)水?dāng)?shù)量為36m3/h，每一列配置36支聚酰胺復(fù)合膜元件，脫鹽率設(shè)計(jì)為99.9%以上，回收率控制為86%以上，所有系統(tǒng)的過濾精度都應(yīng)控制為5μm。

電廠在應(yīng)用全膜法技術(shù)中反滲透脫鹽系統(tǒng)的過程中，應(yīng)采用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、儀表設(shè)備、PLC系統(tǒng)等進(jìn)行運(yùn)行的控制與監(jiān)督，利用工藝流程模擬屏全過程監(jiān)管反滲透脫鹽的流程，在高壓泵設(shè)備啟動(dòng)之后，為預(yù)防高壓水源直接對膜元件造成沖擊導(dǎo)致元件破裂，應(yīng)在高壓泵的出口采用電動(dòng)慢開門的處理方式，逐漸將高壓泵打開，穩(wěn)定提升水壓，自動(dòng)化啟動(dòng)加藥泵設(shè)備，如果系統(tǒng)處于正常運(yùn)行的狀態(tài)，給水水流和濃水水流就會沿著膜表面勻速流動(dòng)，污染物難以沉積，但是如果系統(tǒng)突然停止運(yùn)行，污染物就會在膜表面區(qū)域沉積，出現(xiàn)膜元件的污染問題。因此在反滲透系統(tǒng)停止運(yùn)行之前，應(yīng)設(shè)置自動(dòng)化沖洗的裝置，借助清潔的水進(jìn)行膜表面沖洗，以免污染物沉積。同時(shí)還需注意以下幾點(diǎn)事項(xiàng)。

反滲透系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行，反滲透系統(tǒng)應(yīng)用期間，入口壓力應(yīng)控制為1MPa，保安過濾器的進(jìn)口和出口壓力差異控制為0.2MPa以內(nèi)，如果壓力差異高出控制標(biāo)準(zhǔn)，要及時(shí)進(jìn)行濾芯的更換，并將產(chǎn)出水平的壓力維持在給水壓力或是濃水壓力指標(biāo)以內(nèi)，以免引發(fā)反滲透系統(tǒng)的運(yùn)行問題。為確保高壓泵設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)作，應(yīng)在系統(tǒng)中設(shè)置高壓泵設(shè)備入口壓力和出口壓力的保護(hù)功能，一旦設(shè)備入口和出口壓力不良，觸發(fā)低壓信號或是高壓信號，就應(yīng)自動(dòng)化停止高壓泵設(shè)備的運(yùn)行。與此同時(shí)，雖然反滲透系統(tǒng)中的膜元件，能在短時(shí)間之內(nèi)承受氯和次氯酸根所帶來的沖擊，但是如果連續(xù)性接觸此類物質(zhì)，將會導(dǎo)致膜元件的分離性能降低，因此，在應(yīng)用反滲透系統(tǒng)期間，并嚴(yán)格進(jìn)行膜元件和氯、次氯酸根接觸的控制，將膜入口區(qū)域的氯元素參與量控制為每升水0.1mg，為預(yù)防游離氯超出標(biāo)準(zhǔn)要求，還需將還原劑加藥管路設(shè)置在反滲透系統(tǒng)的入口位置，安裝ORP表設(shè)備，用來進(jìn)行加藥數(shù)量的調(diào)整控制，其中還原劑使用亞硫酸氫鈉，質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制為10%，利用加藥裝置對添加數(shù)量進(jìn)行調(diào)控。如果ORP表設(shè)備顯示的數(shù)據(jù)值為＜150mV，就要立刻停止加藥泵設(shè)備的運(yùn)行。如果ORP表顯示的數(shù)據(jù)值是150mV＜ORP＜250mV，就要將加藥泵設(shè)備頻率控制為25Hz，通過設(shè)備頻率的控制，避免加藥泵振動(dòng)力過高對膜元件造成破壞。

在反滲透系統(tǒng)的入口區(qū)域采用加堿設(shè)備，投放質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的氫氧化鈉，將反滲透的入口pH數(shù)據(jù)值控制為8.2，首先，考慮到反滲透膜元件對水體之內(nèi)的二氧化碳透過率為100%，但是分析碳酸電離度和水pH數(shù)據(jù)值的關(guān)系可以發(fā)現(xiàn)，在水pH數(shù)據(jù)值為8.2的情況下，溶液中多數(shù)成分都是碳酸氫根成分，利用反滲透系統(tǒng)能快速去除，間接大大去除水體二氧化碳的目標(biāo)，增強(qiáng)脫鹽的效果。其次，在水pH數(shù)據(jù)值為8以內(nèi)的情況下，溶解硅處于硅酸的形式，如若濃度超出溶解度的指標(biāo)，就會出現(xiàn)硅元素沉積的問題。而水pH數(shù)據(jù)值超過8，硅元素的溶解難度就會提升，此情況下硅酸電離成為硅酸根，不會沉積在膜元件表面，因此應(yīng)將二級反滲透系統(tǒng)中的進(jìn)水pH數(shù)據(jù)值控制為8以上。

2.4 EDI電除鹽設(shè)備的應(yīng)用

電除鹽設(shè)備主要是將電滲析和離子交換原理有機(jī)整合的現(xiàn)代化膜分離水處理技術(shù)，整體系統(tǒng)的構(gòu)造和電滲析器設(shè)備較為相似，存在不同的是電除鹽設(shè)備的淡水室之內(nèi)填充了陰離子和陽離子的交換樹脂，高純水之內(nèi)離子交換樹脂的導(dǎo)電性能，比高純水的導(dǎo)電性能高兩級到三級，所有從溶液到脂面的離子遷移，都能夠利用樹脂進(jìn)行處理。電廠水處理的全膜法水處理系統(tǒng)中，電除鹽設(shè)備的應(yīng)用，可使水體之內(nèi)的離子先被樹脂顆粒吸附，之后在電場的影響下，經(jīng)過樹脂顆粒組合而成的離子傳播渠道，遷移到膜元件的表面區(qū)域，透過離子選擇性進(jìn)入到濃水室內(nèi)部。與此同時(shí)，在樹脂與水、膜元件與水接觸的位置，會產(chǎn)生界面擴(kuò)散的極化作用，使得水被解離成為氫離子和氫氧根離子，一部分成分會參與負(fù)載電流，其他的部分還能進(jìn)行樹脂再生，使樹脂循環(huán)利用。

建議電廠在應(yīng)用全膜法去電離子設(shè)備的過程中，將進(jìn)水的部分劃分成為2個(gè)系統(tǒng)，使得多數(shù)水都能進(jìn)入到淡水室之中脫鹽，少數(shù)水當(dāng)做是濃水循環(huán)回路系統(tǒng)的補(bǔ)充水資源，濃水經(jīng)過系統(tǒng)進(jìn)入到濃水室以后，進(jìn)入到循環(huán)泵設(shè)備的入口位置，經(jīng)過升壓處理以后，進(jìn)入到系統(tǒng)的下部分，為預(yù)防由于膜元件兩側(cè)區(qū)域的壓力差異過高導(dǎo)致出現(xiàn)泄漏的問題，應(yīng)將濃水壓力和淡水壓力控制為0.05MPa左右。而濃水系統(tǒng)中的多數(shù)濃水都需要輸送到濃水室之內(nèi)，參與濃水循環(huán)，少數(shù)的水輸送到積水室內(nèi)當(dāng)做是電解液，進(jìn)行電解之后將攜帶電極反應(yīng)的產(chǎn)物排放。

由于EDI系統(tǒng)在應(yīng)用的過程中會受到進(jìn)水水質(zhì)、濃水流量、操作電流等因素的影響，因此電廠水處理部門應(yīng)重點(diǎn)控制EDI系統(tǒng)的進(jìn)水水質(zhì)，將濃水流量和操作電流維持在合理范圍內(nèi)，設(shè)定相應(yīng)的調(diào)控標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，確保EDI系統(tǒng)的良好運(yùn)行和應(yīng)用。

3 結(jié)語

綜上所述，全膜法水處理技術(shù)在電廠中的應(yīng)用不僅能提升水處理效果，還具備節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢，可降低電廠的水處理成本，提升經(jīng)濟(jì)效益水平。因此建議電廠根據(jù)水處理的工作特點(diǎn)和需求，制定完善的全膜法水處理技術(shù)應(yīng)用方案和體系，合理采用纖維過濾器設(shè)備、超濾設(shè)備、反滲透設(shè)備和EDI設(shè)備，增強(qiáng)水處理的有效性和可靠性，預(yù)防系統(tǒng)運(yùn)行問題。