膜法水處理應(yīng)用于發(fā)電廠
中國(guó)污水處理工程網(wǎng) 時(shí)間：2009-8-11 9:56:21
污水處理技術(shù) | 匯聚全球環(huán)保力量，降低企業(yè)治污成本
1.介紹
鍋爐補(bǔ)給水的制備工藝近些年有了比較大的進(jìn)步。傳統(tǒng)的制備工藝主要利用混凝、澄清、過(guò)濾來(lái)去除懸浮物，利用離子交換技術(shù)來(lái)去除水中各種鹽離子，稱為化學(xué)水處理：
傳統(tǒng)工藝存在的主要問(wèn)題一是預(yù)處理系統(tǒng)的效率不高，流程長(zhǎng)，效果不穩(wěn)定；二是離子交換樹(shù)脂需酸堿再生，大量排放酸堿廢水，污染環(huán)境。
近些年隨著水資源的匱乏和環(huán)保呼聲的提高，新的水處理技術(shù)發(fā)展勢(shì)頭很快。利用各種膜分離技術(shù)可以構(gòu)建如下的鍋爐補(bǔ)給水處理流程：
其中，超濾與傳統(tǒng)的預(yù)處理技術(shù)相比，其產(chǎn)水水質(zhì)更好，可以為下游反滲透膜提供最佳的保護(hù)，使得污水或者廢水進(jìn)入反滲透脫鹽成為可能；而反滲透則是這個(gè)工藝中脫鹽的核心，它可以去除98％以上的各種離子； EDI新技術(shù)近兩年來(lái)我國(guó)多個(gè)熱電廠的鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)中得到應(yīng)用，它取代傳統(tǒng)的混床，無(wú)需消耗酸堿就可連續(xù)制取高純水，是一項(xiàng)環(huán)保的新技術(shù)。這個(gè)“全膜法”工藝是一個(gè)“物理”的凈化過(guò)程，它高效、環(huán)保，并且在投資、運(yùn)行、維護(hù)方面擁有諸多優(yōu)勢(shì)，從而引起廣泛的關(guān)注。
山西古交發(fā)電廠是全國(guó)最大的燃用洗中煤的坑口電廠之一。規(guī)劃容量為4×300MW。古交發(fā)電廠由山西省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé)工程設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員針對(duì)電廠亞臨界鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)的工藝進(jìn)行了大量的前期調(diào)研工作，在此基礎(chǔ)上比較了傳統(tǒng)的一級(jí)除鹽加混床、反滲透加一級(jí)除鹽加混床、以及“超濾－反滲透－EDI”三種工藝的經(jīng)濟(jì)性、可靠性和環(huán)保性。最后初步擬定了第三種全膜法的方案。
考慮到超濾和EDI新技術(shù)在國(guó)內(nèi)30萬(wàn)千瓦以上的大機(jī)組中沒(méi)有應(yīng)用的先例，而EDI作為補(bǔ)給水系統(tǒng)最后一道處理工序，其產(chǎn)水水質(zhì)直接關(guān)系到鍋爐和汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。因此，在實(shí)地考察的基礎(chǔ)上，山西恩華能源公司、山西電科院、山西電力設(shè)計(jì)院組織了一個(gè)聯(lián)合試驗(yàn)組，在古交電廠的水源地－萬(wàn)家寨針對(duì)黃河水連續(xù)進(jìn)行了兩周的現(xiàn)場(chǎng)中試。中試的主要目的包括：
1）考察是否有必要使用超濾，超濾的產(chǎn)水水質(zhì)，超濾本身抗污堵的狀況；
2）考察EDI的產(chǎn)水水質(zhì)是否能夠安全可靠地滿足超高壓鍋爐的用水要求；
2.試驗(yàn)水質(zhì)以及工藝設(shè)備
2.1試驗(yàn)流程
試驗(yàn)采用如下的膜法處理流程：
試驗(yàn)規(guī)模：超濾產(chǎn)水：4.5m3/h；EDI產(chǎn)水：2.0m3/h
2.2試驗(yàn)用水質(zhì)
試驗(yàn)所取萬(wàn)家寨黃河水水質(zhì)資料見(jiàn)表1。
表1. 萬(wàn)家寨黃河水水質(zhì)
含量（mg/L）
項(xiàng)目
含量（mg/L）
K+ Na+
130
Cl-
105
Ca2+
61.7
SO42-
214
Mg2+
35.2
HCO3-
245
TDS
725
膠體硅
49.6
SS
31
溶解硅
7.2
COD-Mn
4.2
pH
7.7
TOC
5.6
2.3試驗(yàn)裝置及分析手段
試驗(yàn)裝置采用一體化的集裝箱式中試裝置，全自動(dòng)控制。其中包括：
1. 雙濾料過(guò)濾器1臺(tái)；
2. 超濾裝置1套。含 OMEXELLTM-SFP2660超濾膜4支（膜材質(zhì)為PVDF）；
3. 一級(jí)、二級(jí)反滲透裝置各一套；
4. EDI裝置一套。含OMEXELLTM-210 EDI元件一支及附屬系統(tǒng)。
試驗(yàn)中檢測(cè)的項(xiàng)目及方法如下：
表2. 檢測(cè)的項(xiàng)目及方法
檢測(cè)方法
儀器名稱
規(guī)格型號(hào)
精度
制造廠
檢測(cè)頻率
濁度
取樣人工
濁度儀
2100P
±0.01
HACH
2小時(shí)
SDI
人工手動(dòng)
SDI測(cè)定儀
Millipore
4小時(shí)
SiO2
取樣人工
分光光度計(jì)
721型
2次
硬度
取樣人工
化學(xué)滴定
2小時(shí)
電導(dǎo)率
在線自動(dòng)
電導(dǎo)率表
8850
±0.1
Signet
1小時(shí)
pH值
在線自動(dòng)
PH表
8750
±0.1
Signet
1小時(shí)
流量
在線自動(dòng)
流量計(jì)
8550
±0.1
Signet
1小時(shí)
壓力
在線自動(dòng)
壓力表
±0.01
Wika
1小時(shí)
溫度
在線自動(dòng)
溫度表
8850
±0.1
Signet
1小時(shí)
3. 試驗(yàn)結(jié)果與討論
3.1 預(yù)處理系統(tǒng)對(duì)濁度的去除
預(yù)處理系統(tǒng)包括雙濾料過(guò)濾器裝置和超濾裝置，主要去除水中的顆粒、膠體、懸浮物、大分子有機(jī)物、濁度等，使出水滿足反滲透的進(jìn)水條件（主要有濁度和SDI值兩個(gè)指標(biāo)）。
1) 雙濾料過(guò)濾器出水濁度最高43.3NTU，最低2.6NTU，出水濁度受原水濁度的變化影響較大，去除率在46.96%~94.51%之間。
2.)超濾出水濁度最高0.4NTU，最低0.14NTU。去除率在92.19%~99.52%之間。
說(shuō)明：超濾的降濁作用非常明顯，在雙濾料出水濁度較高、變化較大的情況下，出水濁度也非常穩(wěn)定，能滿足反滲透進(jìn)水濁度＜1NTU的要求。
圖1. 預(yù)處理系統(tǒng)對(duì)濁度的去除情況
3.2 預(yù)處理系統(tǒng)對(duì)SDI的去除
SDI值是污染指數(shù)的簡(jiǎn)稱，在反滲透系統(tǒng)中，用來(lái)衡量反滲透進(jìn)水的一個(gè)重要指標(biāo)。反滲透系統(tǒng)進(jìn)水要求15分鐘SDI值SDI15＜5，推薦值SDI15＜4。反滲透進(jìn)水SDI15值越小說(shuō)明進(jìn)水對(duì)反滲透膜的污染程度越小。
試驗(yàn)期間超濾出水SDI15值的變化曲線如圖2所示。從圖中可以看出超濾出水SDI15值最大1.33（出現(xiàn)在萬(wàn)家寨水庫(kù)排砂，原水濁度＞100NTU期間）最小0.00，除了4次＞1.0外，其余均＜1.0；優(yōu)于SDI15＜4的反滲透進(jìn)水推薦值。說(shuō)明SFP超濾對(duì)污染指數(shù)SDI15值有很有效降低作用。超濾進(jìn)水（即雙濾料過(guò)濾器出水）SDI15>6.67（SDI極限值）, 無(wú)法測(cè)量。這表明，如果不使用超濾進(jìn)行更深度的處理，雙濾料過(guò)濾器的產(chǎn)水是不能滿足反滲透的進(jìn)水要求的。因此，在此水質(zhì)條件下，超濾是必需的處理工序。
圖2. 預(yù)處理系統(tǒng)對(duì)SDI15的去除情況
3.3 超濾裝置進(jìn)出水壓差的變化
試驗(yàn)期間保持產(chǎn)水流量不變，監(jiān)測(cè)超濾進(jìn)出水壓力數(shù)據(jù)，得到超濾的進(jìn)出水差壓變化曲線，并經(jīng)溫度修正后如圖3所示�？梢钥闯�，超濾的進(jìn)出水壓差在試驗(yàn)期間有一定的波動(dòng)，但總體沒(méi)有明顯的升高趨勢(shì)。說(shuō)明在此期間超濾膜沒(méi)有明顯的污堵。
圖3. 超濾過(guò)膜壓差的變化情況
3.4 反滲透和EDI的除鹽情況
除鹽系統(tǒng)包括一、二級(jí)反滲透和EDI。一級(jí)反滲透作為預(yù)脫鹽裝置，脫除水中大部分的溶解鹽類、顆粒、硬度、活性硅，二級(jí)反滲透和EDI作為精脫鹽裝置，進(jìn)一步脫除水中微量的溶解鹽類、硬度、活性硅，使整個(gè)系統(tǒng)的出水水質(zhì)達(dá)到超高壓亞臨界鍋爐的補(bǔ)水水質(zhì)要求。原水和EDI產(chǎn)水電導(dǎo)率的變化如下圖所示：
圖4. 原水與EDI產(chǎn)水電導(dǎo)率的變化
3.5 膜法除鹽系統(tǒng)對(duì)硅的去除
硅是鍋爐補(bǔ)給水的一項(xiàng)重要指標(biāo)，在電廠的運(yùn)行中硅的含量被嚴(yán)格監(jiān)測(cè)和控制。試驗(yàn)期間，對(duì)膜法除鹽系統(tǒng)的進(jìn)、出水硅含量進(jìn)行了監(jiān)測(cè)分析。其中兩次取水樣送至“北京譜尼理化分析測(cè)試中心”進(jìn)行低含量硅的分析，分析結(jié)果如下：
表3. 水樣低含量硅分析
水樣一（取樣時(shí)間：2003年3月29日9:00）
水樣二（取樣時(shí)間：2003年4月2日12:00）
1
原水
全硅（mg/l）
8.73
活性硅（mg/l）
8.18
2
雙濾料出水
全硅（mg/l）
6.69
雙濾料出水
全硅（mg/l）
活性硅（mg/l）
6.28
活性硅（mg/l）
8.01
3
超濾出水
全硅（mg/l）
6.16
活性硅（mg/l）
5.79
4
一級(jí)RO出水
全硅（mg/l）
0.084
一級(jí)RO出水
活性硅（mg/l）
0.078
去除率
98.64%
去除率
99.02%
5
二級(jí)RO出水
全硅（mg/l）
0.012
去除率
85.71%
6
EDI出水
全硅（mg/l）
0.002
EDI出水
活性硅（mg/l）
0.003
去除率（%）
83.30%
從表中數(shù)據(jù)可以看出，膜法除鹽系統(tǒng)各單元對(duì)硅均有較高的脫除率。一級(jí)反滲透脫硅率達(dá)到99%左右，與設(shè)計(jì)軟件的計(jì)算值接近；而二級(jí)反滲透進(jìn)水的硅含量較低（84ppb），其對(duì)硅的脫除率也相對(duì)較低，約86％；而EDI對(duì)硅的脫除率約為83%。試驗(yàn)期間系統(tǒng)產(chǎn)水硅含量在0.003 mg/L(3ppb)左右。
另外，EDI產(chǎn)水中的硬度指標(biāo)始終保持在檢測(cè)下限之下，符合鍋爐用水的要求。
4. 結(jié)論
通過(guò)試驗(yàn)過(guò)程和試驗(yàn)過(guò)程各種數(shù)據(jù)的分析，可以得出以下結(jié)論
1) 試驗(yàn)期間，萬(wàn)家寨水庫(kù)水經(jīng)過(guò)“雙濾料過(guò)濾+超濾+兩級(jí)反滲透+EDI”的工藝處理后，出水硬度、活性硅、電阻率各項(xiàng)指標(biāo)完全能滿足古交新建超高壓亞臨界鍋爐補(bǔ)給水的要求。
2)雙濾料過(guò)濾后水質(zhì)的濁度和SDI值均不滿足反滲透的進(jìn)水要求；而經(jīng)超濾處理后，產(chǎn)水濁度小于1、SDI小于1，可大大降低反滲透膜的受污染程度。同時(shí)超濾本身沒(méi)有觀察到明顯的污堵現(xiàn)象；
3.)EDI出水硬度接近于0、活性硅含量?jī)H3ppb、電導(dǎo)率低于0.06mS/cm，各項(xiàng)指標(biāo)完全能滿足古交電廠超高壓亞臨界鍋爐補(bǔ)給水的要求�？紤]到原水硅含量可能的波動(dòng)、反滲透和EDI設(shè)備性能長(zhǎng)期運(yùn)行后可能的衰減等因素，綜合認(rèn)為該工藝是安全、可靠的。來(lái)源：谷騰水網(wǎng)
