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全膜分离技术在电厂化学水处理中的应用

发布人:lywtw 发表时间:2014-6-15
目前在我国的电厂生产运行中,水是一种非常重要的生产介质,很多生产环节都需要用水为媒介来实现能量的转换。而水在蒸发后所产生的水蒸气的质量更是会对电厂生产设备的使用寿命和运行效率产生直接影响。因此在对电厂的水进行处理时,必须要确保处理的科学性和有效性,不得使含有腐蚀性成分的水体进入锅炉或汽轮机内,以免对设备造成腐蚀性损害。因此,采用科学合理的化学水处理工艺是非常有必要的。而全膜分离技术正是这样一种具有很好优良特性的先进化学水处理工艺,值得在电厂生产中大力推广应用。
  1、全膜分离技术概述
  所谓膜分离技术,就是借助一定的外力,通过特殊的薄膜来对混合物进行物质分离的技术。这种薄膜要求能够具备一定的选择透过性,能够使混合物中的部分物质透过,剩余部分物质不能透过,以此来实现提纯或浓缩的效果。一般来讲,膜分离技术中所使用的薄膜都会在内壁上布满各种各样的小孔。不同孔径的薄膜所具备的选择透过性也有很大差异。例如反渗透膜的孔径一般在0.0001~0.005um 之间, 而纳滤膜的孔径则多在0.01~0.005um 之间,超滤膜的孔径在0.001~0.1um 之间,微滤膜的孔径在0.1~1um 之间等等。
  2、全膜分离技术在电厂化学水处理中的应用方式
  目前在电厂的化学水处理中,对于全膜分离技术的应用主要是用于锅炉补给水的过滤和净化。应用方式有超滤、反渗透和电除盐等三种,即俗称的三膜处理工艺。在对锅炉补给水进行全膜分离技术处理之后,所得出的水质纯度较高,能够达到阴阳混床的水处理效果,且无须使用酸碱再生,极大的简化了水处理工序,且不会产生废液污染,具有很大的环保意义,自动化程度也相对更高。
  2.1 超滤技术(UF)
  这是一种利用超滤膜实现去除水中大分子效果的水处理技术,所使用的超滤膜孔径相对较大,仅仅只能够将水中的胶体、病毒、颗粒等大分子截留在膜内,不能将水中溶解的盐类等分子截留在内,因此常被用作电厂水处理的第一道工序中。
  2.2 反渗透技术(RO)
  这是一种利用反渗透膜进行水处理的技术方法,所采用的反渗透膜多是由高分子材料制成,其所具备的选择透过性主要是针对水分子,即只有水分子可以通过,其他物质则被截留在膜内。反渗透膜的孔径非常小,约为1nm,因此可以在很大程度上将水中所含有的盐类、微生物或有机物等杂质都去除干净,去除率一般都能达到97%以上。
  2.3 电除盐技术(EDI)
  对水体进行电除盐处理是电厂化学水处理中应用全膜分离技术的最后一道工序。这种技术主要是利用电场的作用来对水进行分解,通过离子交换膜的离子选择通过功能,结合阴阳树脂的加速离子迁移能力,去除进水中大部分的离子,以使产水达到电导率低于0.2uS/cm,符合锅炉补给水的要求。它把传统的电渗析技术和离子交换技术有机地结合起来,既克服了电渗析不能深度脱盐的缺点,又弥补了离子交换不能连续工作、需消耗酸碱再生的不足。
  3、全膜分离技术的优点
  与传统的电厂锅炉补给水化学处理方式相比,采用全膜分离技术进行化学水处理具有很大的优越性。传统工艺一般先用机械过滤方法去除水中悬浮物及胶体类杂质,再软化去除水中的硬度,如采用阳床、阴床、混床、电渗析、反渗透等技术去除水中的离子,在这些工艺中都存在用酸碱再生离子交换树脂,使其性能恢复的过程,整个生产过程既有酸碱化学污染废液的排放,又不能连续生产,运行操作复杂,劳动强度高,日常维护复杂,制水成木高,同时设备占地面积大,最重要的是酸碱废液的排放,不符合当今环保要求。而采用全膜分离技术正好克服了传统水处理技术的缺陷,具有以下优点:
  首先,全膜分离技术在应用中所使用的设备较少,且结构相对更为简单,维修和操作都要比传统化学水处理设备更方便,有利于实现电厂水处理的自动化。
  其次,采用全膜分离技术所得到的水质更为纯净,性能更加稳定,且该技术在生产的过程中不会产生各种污染,也不用使用浓酸或浓碱,节省了处理成本,实现了零污染零排放。再者,全膜分离技术只需要在常温下进行即可,无需再营造高温环境或对液体进行冷却处理,因此这种处理方法更加的安全,且耗能更少。
  最后,采用全膜分离技术能够达到较高的水处理效率,且耗能很低,设备体积不大,无需占用太多土面积,节约了电厂的土地成本。
  4、全膜分离技术在电厂化学水处理中的应用实例分析
  某生活垃圾焚烧发电小型电厂,配备两套往复炉排式生活垃圾焚烧锅炉,以焚烧生活垃圾为主,单台处理能力为500t/d;两台9MW 中压单缸冲动凝汽式汽轮机组,锅炉补给水系统设计规模为供水量2x12t/h,原水为当地河水,采用预处理+ 全膜处理工艺(UF-RO-EDI),控制部分为DCS 自动控制系统,产水水质要求符合中压锅炉给水规范:电导率<0.2uS/cm,SiO2<20ug/L,硬度≈0.
  工艺流程:调节蓄水池→原水泵→多介质过滤器→活性炭过滤器→超滤→超滤水箱→一级反渗透装→除二氧化碳器→淡水箱→二级反渗透装置→中间水箱→电除盐装置→除盐水箱→除盐水泵→锅炉补水。
  预处理系统选用了多介质过滤器和活性炭过滤器,使原水中的大部分悬浮物和胶体状物被截留于滤层,使出水澄清,保证出水的浊度≤5.0mg/L,同时去除水中各种有机物、异味、色度、余氯、微量油等,保证满足超滤进水水质。
  该厂选用美国进口KOCH 公司生产的超滤膜组件,中空纤维结构,能截留0.002~0.1 微米之间的大分子物质和杂质,切割分子量为10 万道尔顿。膜型号为V1072-35-PMC,材质为亲水性的聚砜(PS)。共设4 台,每台出力为53m3/h.在调试后确定每隔30min,自动进行冲洗,反洗水采用超滤的产品水,进行快速的冲洗,然后投入运行,根据时序控制,循环进行。一级反渗透膜元件选用美国DOW 公司生产的BW30-365FR 芳香聚酰胺复合膜,出力2×77m3/h.二级反渗透膜元件选用美国DOW 公司生产的BW30-LE440 芳香聚酰胺复合膜,出力2×69m3/h.为了保证RO膜的使用寿命,一定要做好预处理工作,严格控制入口水各项指标并做好系统维护,避免频繁清洗。实际运行过程中,经过二级反渗透后水质指标已经基本相关标准。选用美国E-CELL 公司生产的EDI 装置,本套装置由18 个MK-2ST 的模块组成,出力为2×62m3/h,采用浓水循环式。运行时产水回收率达90~95%,浓水排放量为5~10%全部回收至超滤水箱,只有1%极水排放,自耗用水量非常低。运行采用自动程序化操作控制,非常简单。经过本套水处理工艺制出的补给水电导率<0.2uS/cm,SiO2<20ug/L,硬度≈0.从运行数据看,给水、炉水、过热蒸汽品质非常好而且稳定,合格率均达到99.8%,热力设备运行稳定。
  结束语
  总之,目前电厂生产过程中还离不开对各种生产用水进行处理,而其处理技术水平的高低直接影响到电厂生产环保效益的高低。在当前环境污染极其严重的情况下,做好电厂的水处理工作,积极引进各种先进环保的水处理技术,不但能够解决传统化学水处理所带来的各种环境污染问题,还可以极大的节约电厂的生产成本,减少水处理的占地面积,提高电厂水处理的自动化水平,简化处理操作手段,减少处理工作人员,从而增大电厂的生产经济效益和生产环保效益。