全膜分离技术及其在电厂化学水处理中的应用研究

全膜分离技术及其在电厂化学水处理中的应用研究

发表时间：2018-06-01T10:20:34.927Z 来源：《电力设备》2018年第2期作者：高超朱为东徐正荣于承民童兴伟

[导读] 摘要：全膜分离技术具有占地面积小、出水水质稳定和环境经济效益好等特点，在水质处理的应用中具有明显的优势。

（华能金陵燃机电厂江苏省南京市 210034）

摘要：全膜分离技术具有占地面积小、出水水质稳定和环境经济效益好等特点，在水质处理的应用中具有明显的优势。本文对锅炉补给水的水处理工艺和全膜分离工艺技术的基本原理进行简述，并结合实际的应用来证明全膜分离技术对于锅炉补给水水质处理的优势和有效性。

关键词：全膜分离技术；电厂水处理；EDI

1引言

火电厂或者煤化工企业的自备电厂都是高耗水的行业，由于环保节能的要求，企业正在积极的研究如何合理有效、经济环保的利用水资源。在自备电厂的运行过程中，锅炉是重要设备，而锅炉运行对水质的要求比较严格，不合格的锅炉补给水可能导致锅炉的腐蚀，影响系统的安全运行。因此，需要对锅炉补给水进行预处理，以保证其水质可以达到工艺的要求。

2全膜分离技术概述

目前，我国电厂运行的锅炉补给水处理工艺主要有三种：离子交换工艺、RO工艺、全膜工艺。具体的运行方式如下所示。

离子交换工艺即利用“超滤+离子交换树脂一级除盐+混床”对锅炉的补给水进行处理。这种工艺完全依靠离子交换去除水中的各种离子，因此投资和运行成本较高，但利用该工艺的处理水水质比较可靠。另外，由于离子交换树脂的再生需要使用酸碱，会产生大量的废液，处理压力较大，并且对环境产生一定的影响。

RO工艺采用的是“超滤+RO反渗透工艺+混床”方法进行水质的处理，该工艺相对于离子交换工艺，利用反渗透替换上述工艺的交换树脂，通过反渗透进行离子的预处理，可以避免大量酸碱的使用，减缓环境压力。由于反渗透工艺的运行需要依靠电能带动的高压泵参与，耗能较多，但总体的运行成本较离子交换工艺低。一般锅炉补给水的水质电导率必须低于0.2μS/cm，但通过反渗透的水质不能满足该要求，因此需要对其出水进行混床工艺处理，由于混床工艺的使用，不能避免酸碱的使用，对环境也会造成一定的影响。

全膜工艺采用的是“超滤+RO反渗透工艺+EDI技术”方法进行水质的处理，该工艺过程由于没有使用离子树脂和混床，因此不会使用酸碱，对环境的影响较低。EDI技术是利用电解的方法进行脱除离子的方法，并且利用水电解产生的氢离子和氢氧根离子对其进行再生，整个运行过程彻底摆脱了酸碱的使用，实现了全过程的绿色无污染。该工艺方法的最大优点就是环境污染小、劳动强度低、易于实现制水过程的自动化。

其中，超滤是一个压力驱动的膜分离过程，主要由筛除机理去除水中杂质。超滤适用于分离大分子物质、胶体、蛋白质等，可有效取出水中的悬浮物、胶体、有机物等杂质。反渗透是在外界压力下使得溶剂通过半透膜，实现溶剂与溶质分离的目的。由于反渗透半透膜在高压下只能允许水分子通过，对于水中的离子和病毒、细菌等不能通过，因此可以得到较高纯度的水。

EDI技术就是在电渗析水处理池中填充阴阳离子交换剂，有效的结合了离子交换技术和离子迁移技术。EDI技术在电子、制药、化工等行业得到广泛的应用。国外的EDI技术相对成熟，国产EDI也成功的引入到电厂锅炉补给水的处理过程中。

EDI技术依靠阴阳离子交换树脂吸附水中的阴阳离子，吸附的阴阳离子在外加电场的作用下进行定向移动，利用阴阳离子的透过膜将水中的离子与纯水分割开，从而实现水中离子的去除过程。由于离子交换树脂依靠电解水产生的氢离子和氢氧根离子进行再生，不需要使用酸碱。

通过离子交换、水分子的电解、离子的迁移和树脂的再生等作用可以实现EDI技术的闭环。进水中的离子在连续进入浓水池后被去除，而纯净的水质则从淡水池中流出，完成深度除盐过程。EDI整个装置主要包含阴阳离子交换膜、离子交换树脂、直流电源等，依靠这些设备将进水分为三个部分：纯水、浓水、极水，分别占比90%-95%、5%-10%、1%。其中，纯水即得到的锅炉补给水、浓水需要再循环处理，极水则进行排放。图1为简单的EDI基本原理示意图，图中可以看出，中间为淡水室，内有阴阳离子交换树脂，两则是浓水室，与极水室相连接。淡水室和浓水室之间利用离子透过膜进行分割。

图1 EDI基本原理示意图

3全膜分离在电厂化学水处理中发挥的作用

3.1 出水水质优质稳定

由于全膜工艺中的EDI技术不需要进行再生，因此其可以进行连续对补给水进行处理，由此得到的水质品质比较稳定。对于混床离子处理的工艺，处理工艺为间歇式，在处理初期，处理的水质品质较高。随着处理过程的不断进行，逐渐接近树脂的失效点，此时的水质品质相对较差。另外，EDI技术与传统的电渗析相比，具有更有效的电流密度和效率。一般情况下，电导率可以实现小于0.07μS/cm，二氧化硅的含量可以达到15μg/L。

3.2 占地面积小

整个设备的占地面积相当于同等处理能力下的混床工艺的1/3，大大提升了电厂的有效面积利用率。并且目前的EDI技术已经可以实现

模块化，系统简单、结构紧凑，具有灵活的组合性，节约占地。

3.3 经济环保全膜技术采用水电解的方法对离子交换树脂进行再生，不需要酸碱的使用，节省了酸碱的使用费用和废液的处理费用，同时减缓了环境的压力。另外，该工艺基本可以实现自动化运行，维护和操作相对简单，提升经济性和高效率性。

3.4 运行费用低装置的运行费用主要包括电费、水费、药剂费及设备折旧费，省去中间的各种废水处理费用和酸碱费用。电耗方面，EDI装置的耗电量一般为0.5Kwh/t，有些甚至低于混床工艺的耗电量。水耗，由于全膜工艺可以实现高的产水率，不需要使用再生用水，水耗较低。整体的运行费用较低。

4电厂化学水处理中对全膜分离技术的应用实例某电厂安装两台2×600MW直接空冷供热凝汽式汽轮发电机组，锅炉的形式为亚临界汽包炉。锅炉补水采取的是河水，原水的水质中含盐量较低、有机物含量较少，硬度低，其具体的参数见表1.采用的具体的处理方案如下所示：清水箱-升压泵-自清洗过滤器-超滤-超滤水箱-反渗透泵-保安过滤泵-一级高压泵-一级反渗透装置-缓冲水箱-二级高压泵-二级反渗透装置-预脱盐水箱-预脱盐泵-EDI装置-除盐水箱-主厂房。整个系统运行的操作和维护成本见表2所示。表2可以看出，系统的成本为2.6元/t，较之前的离子交换工艺节省了0.11元/t，经济效果比较明显。表3为处理后的水质情况。表3可以看出，处理后的水质完全符合标准要求的规定。表1 水质全分析

在全膜技术中，EDI是技术的关键。EDI技术在电除盐系统的应用可以有效地去除水质中的含盐量，使得水质达到规定要求。另外，在整个运行过程中不需要使用酸碱，降低成本的同时也缓解了环境的压力。通过结合实际的应用情况，可以看出，EDI在全膜系统的应用具有明显的优势。

5结语

全膜分离技术的电除盐系统可以有效地去除水质中的含盐量，使得水质达到规定要求。另外，在整个运行过程中不需要使用酸碱，降低成本的同时也缓解了环境的压力。通过结合实际的应用情况，可以看出，全膜系统的应用具有明显的优势。参考文献：