超濾與反滲透系統(tǒng)處理循環(huán)排污水在電廠中的應(yīng)用

超濾與反滲透系統(tǒng)處理循環(huán)排污水在電廠中的應(yīng)用

（內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)010206）

摘要：本文詳細(xì)介紹了大唐國際托克托電廠在使用超濾、反滲透系統(tǒng)處理循環(huán)水排污水的工作過程。通過試驗、設(shè)計、安裝、調(diào)試和實際運行，證明了膜法處理循環(huán)水排污水的可行性，為今后類似工程的設(shè)計、設(shè)備選型及運行方式提供了真實、可靠的實踐經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：超濾    循環(huán)水排污水    工業(yè)試驗    工程實例

前言

我國火力機組發(fā)電量占總發(fā)電量的80%，含直流用水量時，在高用水工業(yè)中取水量排第一位。火力發(fā)電廠的主要耗水工藝是冷卻水系統(tǒng)，對于濕冷機組，循環(huán)水冷卻水系統(tǒng)的用水占整個電廠用水量的80％以上。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)水包括兩種方案：第一，對循環(huán)水補充水進(jìn)行處理，國內(nèi)應(yīng)用較多，本文不贅述；第二，對循環(huán)水排污水進(jìn)行處理回收利用，產(chǎn)品水作為鍋爐補給水水源。

內(nèi)蒙古大唐托克托發(fā)電有限責(zé)任公司（以下簡稱為“大唐托電”）一、二期工程共有4×600MW燃煤濕冷機組，工業(yè)水源為黃河水，循環(huán)水濃縮倍率為3，總排污水量為1200T/h左右。鑒于廠址處在水資源相對匱乏的荒漠地區(qū)，故在二期工程中設(shè)計采用超濾加反滲透處理循環(huán)水排污水的方案，設(shè)計出力為2×100T/h，成品水再經(jīng)過一級除鹽加混床系統(tǒng)的處理，滿足鍋爐補給水的需要。

該循環(huán)水排污水回用處理系統(tǒng)，自2002年4月開始試驗研究，到2004年6月移交生產(chǎn)，成功運行半年，取得了一定的經(jīng)驗，本文加以介紹供同行參考。

工業(yè)試驗

超濾在國外已有多年的發(fā)展歷史，我國的超濾膜從70年代開始研制，到現(xiàn)在也有幾十年的歷史。超濾膜用于市政供水有很多業(yè)績，作為反滲透裝置的預(yù)處理系統(tǒng)近期開始設(shè)計，但用于大型火力發(fā)電廠的循環(huán)排污水回用項目，應(yīng)用于反滲透裝置的預(yù)處理，國內(nèi)尚無先例。

此外，黃河水的水質(zhì)變化非常大且含鹽量較高，經(jīng)理論計算，濃縮后的黃河水在反滲透濃水側(cè)有BaSO₄、CrSO₄沉淀析出；循環(huán)排污水較高的COD值、膠體含量對濾膜運行工況、使用壽命的影響不得而知；系統(tǒng)的加藥種類、加藥量也無法確定；整個系統(tǒng)能否長期、安全地穩(wěn)定運行以及反滲透裝置究竟可以設(shè)計多大的回收率沒有設(shè)計依據(jù)。因此，必須進(jìn)行一個小型工業(yè)試驗，從而給設(shè)計單位提供出充足的設(shè)計數(shù)據(jù)，給運行單位提供可以供參考的運行數(shù)據(jù)。

由于大唐托電在2004年初未投入運行，無合適的循環(huán)水排污水進(jìn)行試驗。考慮到內(nèi)蒙古達(dá)旗電廠同樣使用黃河水，其運行工況同大唐托電類似，因此，試驗在達(dá)旗電廠進(jìn)行，使用達(dá)旗電廠循環(huán)水排污水。

（1）超濾工業(yè)試驗

2002年6月到8月，在達(dá)旗電廠進(jìn)行超濾加反滲透系統(tǒng)試驗，地點仍為達(dá)拉特火力發(fā)電廠#4水塔冷卻水池。

在整個試驗過程中，無論是有混凝加藥，還是無混凝加藥的過程，超濾產(chǎn)水SDI、運行壓力、壓差相對穩(wěn)定，這表明該超濾膜具有很強的抗污染性，具有較寬的適應(yīng)性，但試驗表明，超濾對小分子有機物的去除率不是太高，只有5~20%。

反滲透在運行過程中，回收率提高到75%，阻垢劑加藥量為3.2ppm時，濃水側(cè)并沒有結(jié)垢，證明該水質(zhì)在實際運行中可以適當(dāng)提高回收率，從而達(dá)到更高的經(jīng)濟(jì)效益。但當(dāng)阻垢劑加藥量降為2.8ppm時，反滲透出現(xiàn)鈣垢。

（2）中試試驗結(jié)論

通過此次中試試驗，我們可以看出，超微濾膜與傳統(tǒng)的機械式過濾器相比，有自動化程度高、出水水質(zhì)好、占地面積小等優(yōu)點。

超濾作為一種精細(xì)的膜過濾技術(shù)，它的實際出水SDI值可以小于1，所以它作為反滲透的前處理更為安全、可靠，但它對進(jìn)水水質(zhì)有較為嚴(yán)格的要求。雖然在中試試驗中，超濾膜表現(xiàn)出較強的適應(yīng)性，通過國外的許多工程設(shè)計經(jīng)驗及從系統(tǒng)安全性考慮，針對濁度較大、懸浮物、有機物含量高的水源，應(yīng)在超濾前面增加一些適當(dāng)?shù)念A(yù)處理。

工程設(shè)計

以中試試驗大唐托電作為依據(jù)，經(jīng)有關(guān)專家充分論證，同時也為了保證工程一次成功，減少投資風(fēng)險，最終決定采取超濾加反滲透系統(tǒng)，并采用保守設(shè)計方案：

即采取機械加速攪拌澄清池＋雙濾料過濾器＋超濾＋反滲透的系統(tǒng)。具體工藝流程如下：

鹽酸 PAC  PAM

↓

循環(huán)水排污→生水泵→機械攪拌加速澄清池→清水池→清水泵→多介質(zhì)過濾→超濾裝置→超濾水池→超濾提升泵→5μ保安過濾器→高壓泵→反滲透裝置→

滲透水箱→滲透水泵→鍋爐補充水系統(tǒng)

依據(jù)在達(dá)旗電廠的中試試驗結(jié)果，選用荷蘭諾瑞特公司生產(chǎn)的S225PVC UFC0.8中空纖維膜元件，系統(tǒng)出力為2×167T/h，該膜的出水水質(zhì)及親水性好、運行自動化程度高，但對小分子有機物的去除率不高。

為了防止超濾產(chǎn)品水中的細(xì)菌在超濾水池中繁殖，影響反滲透的正常運行，選擇了陶式公司生產(chǎn)的DOW-365FR抗污染膜，該反滲透膜元件采用了“縮短膜片長度，增加膜片數(shù)”的獨特結(jié)構(gòu)，不僅在產(chǎn)水率方面，而且在可清洗性方面，均具有了卓越的高效率。

系統(tǒng)調(diào)試

該工程于2004年5月初開始調(diào)試，由于調(diào)試時附近沒有干凈水源可以利用，所以只能直接使用循環(huán)水排污水來調(diào)試，調(diào)試程序根據(jù)工藝流程依次進(jìn)行。

超濾的調(diào)試主要基于程控系統(tǒng)的投入而實現(xiàn)的。超濾的進(jìn)水壓力為0.05MPa左右，調(diào)試期間運行壓差約為0.02 MPa，運行穩(wěn)定后，其出水SDI值基本穩(wěn)定在1.0左右，如果加藥、反洗合理及時，出水SDI值可以穩(wěn)定在 0.5左右，完全滿足反滲透進(jìn)水水質(zhì)的要求。

由于超濾的水質(zhì)非常好，反滲透裝置的調(diào)試相對順利許多。

系統(tǒng)運行

整套系統(tǒng)于2004年6月20日調(diào)試成功并移交生產(chǎn)，截止2004年12月，除去排水系統(tǒng)、水泵檢修的時間，整個系統(tǒng)已經(jīng)安全、穩(wěn)定運行6個多月，累計制出產(chǎn)品水50多萬噸。

大唐托電所選用的超濾裝置在國外有較多業(yè)績，技術(shù)成熟，而且在達(dá)旗電廠中試試驗中表現(xiàn)穩(wěn)定。經(jīng)過六個月的運行，證明了上述選擇是正確的。

注：運行人員很少測試SDI，測試點為超濾水池出口，反滲透入口。水溫在9月份之前都在20℃以上，超濾允許最低運行溫度為10℃。

由于超濾出水水質(zhì)完全滿足反滲透進(jìn)水要求，因此，從2004年6月底整套系統(tǒng)投運以來，反滲透一直運行良好。以下是兩套反滲透的運行報表：

#1反滲透運行情況

#2反滲透運行情況

從以上數(shù)據(jù)可以看出，反滲透的運行非常穩(wěn)定。在達(dá)旗電廠中試試驗中，雖然阻垢劑加藥量為3.2ppm反滲透可以以75%的回收率短期運行，但已處于結(jié)垢的臨界點，所以反滲透一直以60%的回收率來運行，阻垢劑采用FLOCON135，加藥量3.2ppm，入口進(jìn)行加酸調(diào)節(jié)，PH值控制在7.5左右。

結(jié)論及建議

   大唐托電循環(huán)水排污水超濾反滲透系統(tǒng)的成功投運，總結(jié)經(jīng)驗如下：

    微濾、超濾作為一種新興的膜過濾技術(shù)，在實際的工程運用中，例如火力發(fā)電廠冷卻塔排污水處理等工程，均缺少充足的運行經(jīng)驗和設(shè)計依據(jù)，而且各個膜生產(chǎn)廠商所生產(chǎn)的膜的種類繁多，材質(zhì)、品質(zhì)不一，因此在實際運行中性能可能有較大的差別，所以建議使用單位應(yīng)根據(jù)自己的水源情況，出水用途，篩選出合適的濾膜，并進(jìn)行小型的工業(yè)試驗，從而最終做出合理的選擇。對于有反滲透的系統(tǒng)，針對預(yù)處理濾膜的選擇，主要是以出水SDI值的大小為依據(jù)，其次應(yīng)注意濾膜是否易于清洗，而且應(yīng)保證使用強度。水體濃縮倍率較高的循環(huán)水排污水，相應(yīng)的含鹽量、COD、膠體、懸浮物也較一般地表水高許多，根據(jù)物料平衡原理，這些雜質(zhì)會不停的在濾膜上聚集，而且一些有機物、細(xì)菌在反滲透系統(tǒng)中還會大量繁殖，堵塞反滲透，所以在投資概算允許的情況下，應(yīng)盡量在濾膜之前選擇相應(yīng)的前處理設(shè)備，以保證整套設(shè)備長期、安全穩(wěn)定運行。

綜上所述，超濾系統(tǒng)在水資源日益缺乏的當(dāng)今社會，隨著其生產(chǎn)成本的降低、國產(chǎn)化率的提高以及科技的進(jìn)步，在工業(yè)領(lǐng)域?qū)�會有越來越廣闊的使用前景。