超滤_反渗透工艺对电厂废水处理效果的探讨

露天采矿技术2009年第1期
1引言
据预测，我国工业用水总量将从1999年的370
亿m3增长到2030年的660亿m3。

电力生产过程用
水量很大，其中冷却水的消耗占电厂总耗水量的
90%以上。

减少热电厂循环冷却水的新鲜水补充量
和冷却水排污量，不仅能节水减排为热电厂带来经
济效益，同时也是实现节水型社会、发展我国循环经
济的一项根本措施。

抚顺某电厂的废水主要为工业废水和厂区生活
污水。

冷却塔排污和溢流，转机冷却水，空冷器、冷油
器冷却水，输煤栈桥冲洗水等统称工业废水，其含盐量高达450mg/L。

生活污水主要来源于厂区的卫生设施、食堂等服务部门用水和家属区的日常生活污水，与工业污水相混和作为原水。

电厂循环水的水质特点是浊度高、含盐量高，回用处理主要是除浊和除盐。

目前常用的回用工艺是超滤—反渗透〔1~2〕。

循环水、排污水进入反渗透系统前必须经过严格的预处理，即采用超滤技术作为反渗透除盐的预处理，产水能够满足反渗透除盐系统进水的水质要求。

高分子材料的超滤膜可以截留溶液中1mm以上的大分子溶质及其它杂质，为反渗透提供最大限度的保护。

2污水特征及处理工艺
2.1污水水质特征
电厂污水水质指标见表1。

该电厂污水具有含盐量高、瞬间的悬浮物浓度较高、微生物含量高、温度比常温高等特点。

此外还有有机物、细菌、硅酸化合物以及在循环水处理过程中加入的各种化学品。

除了随原水带入的杂质之外,水在循环过程中还滋生了很多的藻类、微生物膜等杂质,对膜处理设备的污染性较强。

水中所含的CaCO3等低溶解度盐因浓缩过饱和,容易发生沉淀。

因此循环水系统排污水的处理难度极大，处理系统往往很复杂，处理成本很高。

既要尽量降低水的过饱和度,防止在继续浓缩分离阶段结垢，又要尽量地减少各种有机杂质和胶体杂质,使污染指数（SDI）满足反渗透的要求,减轻对反渗透膜的污染。

2.2超滤—反渗透工艺流程
（1）系统流程。

整套系统包括超滤装置和反渗透脱盐装置。

污水处理总流程如图1所示。

絮凝过滤、超滤、反渗透装置及整个水处理设备采用1套可编程逻辑控制器（PLC）控制装置，其设计有与全厂水控制点（在锅炉补给水车间）的通讯接口。

与传统水处理方式相比，以超滤处理方式作为反渗透预处理系统的工艺设计更有自己的特点:出水项目平均范围电厂回用水标准
pH7.487.02~8.3 6.5～8.5 SS/mg·L－114.01瞬时可达70＜30
COD/mg·L－135瞬时可达300＜60
油/mg·L－10.59检修及故障大于10
含盐量/mg·L－1450276～688
总硬度/mg·L－170<200
超滤产水能力/t·h-1135
反渗透产水能力/t·h-1100
温排水温度/°C冬季20～35
夏季25～45
超滤—反渗透工艺对电厂废水处理效果的探讨
沈一村徐颖
（辽宁工程技术大学资源与环境工程学院，辽宁阜新123000）
摘要：阐述了超滤膜技术在电厂循环冷却排污水中的应用,该技术能够有效去除循环冷却水中的悬浮物，降低胶体含量，使超滤出水SDI≤3。

对超滤和反渗透运行情况及其在运行过程中出现的问题进行了分析和讨论，积累了该工艺处理电厂污水方面的经验。

经过反渗透组合工艺处理后的污水可作为电厂循环冷却系统的补给水，达到了水资源的循环利用。

关键词：超滤；反渗透；循环冷却水
中图分类号：X773文献标识码：B文章编号：1671－9816（2009）01－0049－04
收稿日期：2008-11-03
作者简介：沈一村（1983－），女，硕士。

表1污水水质指标
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露天采矿技术
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水质稳定、SDI 值低，提高了反渗透膜的透水通量，延长了反渗透膜的使用寿命。

反渗透技术是在外加压力的作用下，使水溶液中的某些成分选择性通过，从而达到淡化、净化或浓缩分离的目的。

与传统的离子除盐的水处理技术相比，具有如下的特点:分离过程中不用加热，无相变化，能耗少；设备紧凑，占地少；操作简单，适用性强，易于实现自动化，提高劳动生产率；出水水质稳定合格；耗酸碱量降低，废水排放量少，大大减少环境污染；处理流程运行可靠，运行费用低。

根据进水水质的特点和出水水质的要求，该系统流程主要解决除SS 、溶解性总固体，除盐和除浊。

对循环水进行适当的除浊、除盐、除垢处理后水质达到了回用水标准，可用于循环水和锅炉水的补给水，基本实现了废水“零排放”，提高了水资源的利用率，减轻了环境污染。

（2）工艺流程说明。

来自污水管网的原水经过格栅拦截去除粒径较大的悬浮物后进入污水调节池，经原水泵提升（压力0.22MPa ）后经过自清洗过滤器，原水泵前添加了絮凝剂和次氯酸钠，使水中的悬浮物及固体颗粒絮凝进入自清洗过滤器后过滤除去，然后经过换热器进入超滤系统。

原污水的温度较高，不利于絮凝剂的絮凝和超滤膜的运行，因此需要降低温度，在到达超滤膜池前经过换热器进行降温。

悬浮物、细菌、大分子有机物、胶体等在超滤膜池内被截留下来堆积在膜的内表面,此时超滤膜的压差会逐渐增加，所以需使用超滤产水进行反洗，反洗流量一般为产水量的3~4倍。

系统组成有调节池、原水泵、自清洗过滤器、空压机、
换热器、UF 膜池、UF 膜箱、透过液泵、UF 反洗水箱和UF 产水箱。

来自超滤产水箱的水经反渗透供水泵提升（0.27MPa ）进入保安过滤器过滤后，经RO 高压泵提
升（压力1.0M P a ）
进入RO 反渗透膜组进行脱盐。

反渗透进水加还原剂和阻垢剂。

由于反渗透膜不能有效去除气体分子，导致反渗透产水侧pH 降低，为此采用添加NaOH 溶液调节pH 值。

反渗透的产水经加碱调pH 值后送入RO 产水箱。

RO 反渗透的浓水收集统一处理。

反渗透系统系统组成有RO 供水泵、精密过滤器、
反渗透清洗保安过滤器、RO 清洗水箱、清洗水泵、RO 高压泵、RO 主机、RO 冲洗泵和RO 产水箱。

3运行分析3.1
超滤运行分析
超滤膜是一种具有
“筛分”分离功能的多孔膜，具有实现对原液的净化、
分离和浓缩，有效去除水中的微粒、胶体、细菌及高分子有机物质，BOD 和COD 的功能。

影响超滤效果的主要因素有原水水质、透水率、
原水中的高分子有机物、无机物、化学洗涤次数、料液流速、操作压力、操作温度和操作时间[3~4]。

由于超滤用作前处理的最大问题是膜污染及膜孔堵塞，因此该电厂在水处理系统前面设置预过滤器去除大粒径悬浮物，提高了过滤水质，降低了膜阻力。

在到达ZeeWeed 超滤装置絮凝池之前，进水预先添加聚合氯化铝（PAC ）絮凝、次氯酸钠消毒，由于循环水水温适宜,又有微量有机物存在，膜上极易滋生微生物，次氯酸钠的添加就可以保证一定余氯预防膜的生物污染，以便在后面的膜处理过程中减轻超滤膜的污染以提高超滤的效率。

污水经0.1mm 过滤器预先过滤。

经过一段时间（通常为15~60min)的过滤，随着颗粒物在膜内的沉积，超滤膜进行周期反洗（反冲清洗使用的是反洗水箱中的超滤产水），渗透液是通过膜片在低压和高流速（相当于正常渗透速度的150%）下反抽的。

反冲过程中，渗透液被泵抽到膜片
原水
1mm 格栅
自清洗过滤器换热器超滤膜池透过液泵
UF 产水池
NaC10
絮凝剂
空压机
柠檬酸NaC10
NaOH NaHSO 3
冲洗泵
外输水泵
RO 产水池
RO 系统
RO 高压泵
精密过滤器
RO 提升泵膜池排空泵
风机
去厂区排水
杀菌剂
还原剂
阻垢剂
RO 清洗装置
图1超滤—反渗透处理工艺流程
供给用户
安全与环保
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项目浊度pH值温度/℃污泥密度
指数SDI
Fe2+/mg·L-1Mn2+/mg·L-1
游离余氯
/mg·L-1
化学耗氧量/mg·L-1
（O2，KMnO4）
条件＜1NTU 4～11（运行），
2.5～11（清洗）
5～45＜4＜0.3＜0.1＜0.1＜3
表2反渗透进水条件
纤维内，并逆向穿过纤维和膜片以清除可能粘附在膜片表面上的颗粒物，恢复超滤膜过滤性能。

超滤膜池的操作条件是ZeedWeed在温度20°C允许连续运行的pH值为5~9.5，ZeedWeed在温度＜30℃下允许清洗的pH值为2~10.5。

膜的反洗时间30s/次，反洗频率15min/次，即超滤膜的压差随运行时间会逐渐增加,经过15min运行后需用产水进行1次反洗。

由于每次反洗不能将所有的污物清除干净，自投运之时就存在污物的持续积累过程。

所以，在膜的运行过程中，超滤膜两侧的压差在逐渐升高，膜通量逐渐下降。

当污堵严重时,出水的SDI15增大，出水水质突然恶化（如浊度升高）。

这时候，必须投加次氯酸或柠檬酸进行化学清洗。

氯清洗除去有机物，酸清洗除去无机垢。

高负荷次氯酸钠计量泵以250mg/L的浓度直接投加到反冲洗管线中；柠檬酸加药泵以2000 mg/L的浓度直接投加到反冲洗管线中。

超滤膜箱为连续操作，温度在5～35°C，进水温度要求控制在20°C左右，温度太高，超滤膜会加速水解，温度过低，超滤出水流量也会降低，因为在相同压差下，水温越高，通过膜的流量越大。

超滤膜箱的尺寸为3205mm ×2975mm×3960mm、有效容积10m3，进水量67.5 m3/h（间断进水）。

超滤装置的产水指标：SDI<3、浊度< 0.2NTU、胶体脱除率99%、悬浮物脱除率100%、有机物脱除率30%～70%、超滤水的利用率≥92%。

经过超滤的处理，污水中的悬浮物已基本去除，也能符合反渗透的进水标准，保护反渗透膜，延长使用寿命。

3.2反渗透运行分析
反渗透亦称逆渗透（RO），是用一定的压力使溶液中的溶剂通过反渗透膜（或称半透膜）分离出来。

因为它和自然渗透的方向相反,故称反渗透。

根据各种物料的不同渗透压,就可以使大于渗透压的反渗透法达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。

反渗透是一种精密的膜法液体分离技术,它能阻挡几乎所有溶解性盐及分子量大于100的有机物,但允许水分子透过[5]。

反渗透采用部分浓水回流方式，进水中加入阻垢剂、还原剂和杀菌剂。

阻垢剂降低了水的过饱和度,防止在继续浓缩分离阶段结垢减少各种有机杂质和胶体杂质。

在RO前投加适当过量的NaHSO3防止氧化剂对RO膜的破坏以及厌氧菌的繁殖。

所有反渗透设备的渗透液流量都受到供水温度的影响，温度低时水的粘度增加，温度每降10°C渗透液流量大约减少25%。

反渗透操作温度控制在15~40°C，进水压力0.9~1.6MPa，进水量67.5m3/h，产水量50 m3/h，浓水量17.5m3/h，回收率为75%，操作状态常开运行。

单套反渗透系统在15°C时给水压力8.88 MPa，给水流量135m3/h，出水流量101.25m3/h，回收率33.75%，脱盐率97%。

反渗透元件内的膜片会受到无机盐垢、微生物、胶体颗粒和不溶性有机物质的污染，这些污染物沉积在膜表面，导致标准化的产水流量和系统脱盐率分别下降或同时恶化。

膜表面沉积物降低产水流量，影响产水质量，沉积物还可能对膜产生永久性化学损伤，缩短膜的使用寿命。

当发现产水流量和脱盐率下降或压差增加时（膜运行压力超过10%或同等压力下产水量减少10%），则清洗系统工作，清洗压力一般为0.3MPa，清洗一次约需2~4h。

由于反渗透膜不能有效去除气体分子，导致反渗透产水侧pH降低，为了调节pH值，采用添加NaOH溶液调节。

为保证反渗透系统长期、稳定处于最佳运行状态，该系统将原水通过超滤装置，使预处理后的水达到反渗透进水要求。

反渗透膜的进水条件见表2。

反渗透装置产水指标：脱盐率≥97%（三年内）、反渗透水的利用率≥75%、pH<6～9、悬浮物≈0、COD≤2、油≤0.05、含盐量≤20mg/L。

4水处理运行结果
（1）采用超滤作为处理循环排污水的预处理，完全满足反渗透的进水要求。

应用超滤作为反渗透的预处理措施处理电厂污水，产水水质能控制在比较稳定的区域，主要技术指标能够符合反渗透的技术要求，浊度的去除率达到95%以上,出水的SDI值保持在3以下。

（2）从运行条件参数来看，超滤膜性能优良，抗
（下转第60页）
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露天采矿技术
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（上接第43页）
通过以上检查，缩小了故障查找范围，多数过流故障都能排查掉。

4
结
语
认知P&H2800XP 电铲现场作业中过流故障的
原因，并熟悉各种故障诊断方法，对现场维修人员在电铲日常维修保养中的故障诊断起着重要的作用,可以有效提高电铲利用率，维护企业正常生产，为企业创造经济效益。

参考文献：
［1］黄俊，王兆安.电力电子变流技术［M ］.机械工业出版社.
（上接第51页）
冲击负荷强。

超滤膜对水中有机物和各类胶体均具有良好的去除特性，出水SDI<3，浊度<0.2NTU ，远远低于反渗透膜进水要求，保证了反渗透设备安全运行，减少反渗透的化学清洗周期，延长使用寿命。

（3）对循环污水进行了再利用，增加了水的循环次数，节约了宝贵的水资源，具有良好的环境效益及社会效益。

参考文献：［1］徐
峰，操家顺，蔡
娟.反渗透工艺处理电厂循环冷却
排污［J ］.给水排水，2004，30（6）：40-42.
［2］张福常，杨培育.西柏坡电厂废水零排放工程设计与施
工［J ］.电力建设，2001，22（1）：23-27.
［3］陈朝东，高静思，刘晓敏.中水处理与回用技术问答
［M ］.北京：化学工业出版社，2006.
［4］许振良.膜法水处理技术［M ］.北京:化学工业出版社，2001.［5］王晓林，丁
宁.反渗透和纳滤技术与应用［M ］.北京:
化学工业出版社，2005.
（2）洞高较大的溶洞。

这种溶洞体积较大，具体表现是漏浆大且快，若处理不当，可能引起埋钻、坍孔甚至地面塌崩。

对洞高较大的溶洞，可先钻进至溶洞底板，然后采用片石、砾石混合物回填溶洞，回填高度一次以1.5～2.0m 为准，每回填一次后利用小冲程挤压，再回填，再挤压，如此反复进行，直至完全填充溶洞后再进行钻进。

若回填物大量流失，可向孔内灌注C20细石水下砼（可掺适量的早强剂）到溶洞顶0.5m 左右，待砼达到3天强度后，重新钻进至下一层溶洞。

在钻进过程中，应适当增加粘土数量，提高泥浆密度（泥浆比重以1.30g/cm 3为宜）。

5.4
在洞底岩面上钻孔时防止偏孔的措施当钻进速度明显比溶洞内钻进速度降低，且绳摆动有所加大时，说明已钻进到溶洞底板。

由于溶洞底板岩面常呈倾斜、台阶状，且基岩因溶蚀程度不同而倾斜，因此在钻至溶洞底板时，极易造成钻孔偏孔现象。

因此，
在钻至溶洞底板时，也需调整钻机冲程，改用小冲程钻进，并随时检查孔位。

若发生偏孔，要提钻回填片石，回填高度以原偏孔位置为准，再钻进，反复进行，直至完全纠正为止。

5.5
防止孔底沉碴超标的措施
钻成孔后，应采用可靠的清孔措施防止沉碴超
标。

第一次清孔应彻底清干净，其方法是：成孔后用泥浆泵压浆正循环或泵吸反循环方法尽量将孔底沉碴排出，使孔底干净。

或采用专门清孔的气举反循环设备清孔十几分钟，然后静置2～3h ，再清孔一次；下完钢筋笼，浇注混凝土前进行第二次清孔，采用该工作程序仔细操作后均能达到要求。

6
实施效果
本工程冲孔灌注桩施工过程中，大部分桩都遇到了多层溶洞，在采用上述施工方法后，成功地穿越了多层溶洞，施工进展顺利，仅一个多月就全部完成冲孔桩施工。

经超声波检测，除个别桩桩底沉渣略厚，需进行处理外，其余桩均满足设计和规范要求。

用较短的时间、较少的投入解决了施工难题，取得了较好的经济效益。

参考文献：
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筑工业出版社，1995.
［2］袁道先.中国岩溶学［M ］.地质出版社，1994.
［3］吴全科.肇庆大桥主桥溶洞大直径桩基施工中新技术、新
工艺的应用［J ］.广东公路交通，2000，增刊.［4］李世忠.钻探工艺学（上册）［M ］.地质出版社，1992.［5］谭景和.复杂岩溶地区嵌岩钻孔桩施工技术研究［D ］.南
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!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!路桥与建筑工程
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