摘要：反滲透水處理技術(shù)是當(dāng)今先進(jìn)、節(jié)能、環(huán)保的分離技術(shù),其原理是在高于溶液滲透壓的壓力作用下,借助于只允 許水透過(guò)而不允許其他物質(zhì)透過(guò)的半透膜的選擇截留作用將溶液中的溶質(zhì)與溶劑分離。利用反滲透膜的分離特性,可 以有效地去除水中的溶解鹽、膠體、有機(jī)物、細(xì)菌、微生物等雜質(zhì),具有能耗低、無(wú)污染、工藝先進(jìn)、操作維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。 通過(guò)對(duì)引入反滲透水處理技術(shù)在中國(guó)華電集團(tuán)富拉爾基發(fā)電總廠鍋爐補(bǔ)給水處理中的應(yīng)用與傳統(tǒng)的離子交換除鹽水處 理系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性的對(duì)比,闡述了反滲透水處理技術(shù)的原理及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：水處理技術(shù);反滲透;半透膜;離子交換除鹽;工業(yè)廢水

1　反滲透膜水處理技術(shù)

1.1　反滲透膜水處理技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

自1995年以來(lái),反滲透膜的使用量每年平均遞增20%。國(guó)內(nèi)反滲透膜工業(yè)應(yīng)用的最大領(lǐng)域仍為大型鍋爐補(bǔ)給水,各種工業(yè)純水、飲用水的市場(chǎng)規(guī)模次之,電子、制藥、食品等行業(yè)反滲透膜的應(yīng)用也都形成了一定規(guī)模。有潛力的應(yīng)用領(lǐng)域有發(fā)電廠冷卻循環(huán)水的排污水處理、大型海水淡化、苦咸水淡化、大型市政及工業(yè)廢水處理等。

1.2　反滲透膜與傳統(tǒng)離子交換除鹽水處理技術(shù)原理

1.2.1　離子交換除鹽水處理技術(shù)原理

離子交換除鹽水處理的基本原理:清水經(jīng)過(guò)交換 樹脂層后,水中陽(yáng)離子被陽(yáng)樹脂吸附,樹脂上的可交換陽(yáng)離子被置換到水中,與水中的陰離子組成相應(yīng)的 無(wú)機(jī)酸。除二氧化碳后,含有無(wú)機(jī)酸的水再通過(guò)陰離子交換樹脂時(shí),水中的陰離子被樹脂所吸附,樹脂上的可交換陰離子OH-被置換到水中,與水中的陽(yáng)離子H+結(jié)合成水,從而達(dá)到水質(zhì)凈化的目的。

陽(yáng)樹脂工作原理:

陰樹脂工作原理:

1.2.2　反滲透膜水處理技術(shù)原理

用不允許溶質(zhì)通過(guò)只允許水通過(guò)的半透膜,將鹽水與淡水隔開。由于淡水中的化學(xué)位比鹽水中的化學(xué)位高,所以從熱力學(xué)觀點(diǎn)看,水分子會(huì)自動(dòng)地從化 學(xué)位高的淡水室通過(guò)半透膜向化學(xué)位低的鹽水室轉(zhuǎn)移,這種現(xiàn)象稱為滲透現(xiàn)象。鹽水側(cè)液位升高,產(chǎn)生一定的靜壓力,阻止水分子向鹽水側(cè)移動(dòng),當(dāng)鹽水室的液面與淡水室液面差達(dá)到一定高度時(shí),通過(guò)半透膜進(jìn)入鹽水室與通過(guò)半透膜離開鹽水室的水量相等,即 達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài),平衡時(shí)淡水室與鹽水室之間的液面差所產(chǎn)生的靜壓力稱為滲透壓。如果在鹽水室側(cè)外加一個(gè)比滲透壓更高的壓力,則可以將鹽水中的純水?dāng)D出來(lái),即變成鹽水室中的水向純水中滲透,即其滲透方向與自然滲透方向相反,可以使鹽水得到有效分離,達(dá)到水質(zhì)凈化的目的,這就是反滲透水處理的工作原理。

2　鍋爐補(bǔ)給水水處理現(xiàn)狀

目前,隨著國(guó)內(nèi)一些新建電廠的相繼建成投產(chǎn), 反滲透水處理技術(shù)也廣泛應(yīng)用于電力生產(chǎn)鍋爐補(bǔ)給 水的凈化處理中,從而替代或與傳統(tǒng)離子交換除鹽水 處理技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用,大大提高了鍋爐補(bǔ)給水的制水經(jīng)濟(jì)性,減少了各種廢酸、堿液的排放,降低了環(huán)境污染。中國(guó)華電集團(tuán)富拉爾基發(fā)電總廠(以下簡(jiǎn)稱富電總廠)目前的鍋爐補(bǔ)水處理工藝為:預(yù)處理→一級(jí)除 鹽→混床。水處理設(shè)備分為4套一級(jí)除鹽設(shè)備和5臺(tái)混床。單套設(shè)備水處理能力為100 t/h,最大制水能力為400 t/h。每年用于再生用的酸、堿量各有近千 噸,排放的再生廢酸、堿液多達(dá)6~7萬(wàn),t車間每年用于酸、堿上的費(fèi)用占整個(gè)車間生產(chǎn)維護(hù)費(fèi)用的1/3以 上。同時(shí),制水設(shè)備運(yùn)行周期相對(duì)較短、失效頻繁,運(yùn)行人員勞動(dòng)強(qiáng)度大。面對(duì)上述不足,解決的辦法是引 進(jìn)先進(jìn)的水處理技術(shù)———反滲透膜水處理技術(shù),改善 現(xiàn)有的化學(xué)水處理工況。目前,黑龍江省內(nèi)投產(chǎn)的各 電廠鍋爐補(bǔ)給水處理工藝均為傳統(tǒng)的離子交換除鹽工藝,故可以參考借鑒的成功經(jīng)驗(yàn)不多。下面就傳統(tǒng) 的離子交換和新興的反滲透膜水處理技術(shù)進(jìn)行對(duì)比分析,探討反滲透水處理技術(shù)在富電總廠鍋爐補(bǔ)給水處理中應(yīng)用的可行性。

3　反滲透水處理技術(shù)應(yīng)用的可行性分析

3.1　反滲透與一級(jí)除鹽離子交換系統(tǒng)性能對(duì)比 反滲透與一級(jí)除鹽離子交換系統(tǒng)性能對(duì)比見(jiàn) 表1。

3.2　應(yīng)用反滲透水處理技術(shù)前后的經(jīng)濟(jì)性比較分析

應(yīng)用反滲透技術(shù)在富電總廠鍋爐補(bǔ)給水處理系 統(tǒng)后,可以采取2種運(yùn)行方式:一種為預(yù)處理→反滲 透→一級(jí)除鹽→混床;另一種為預(yù)處理→反滲透→ 混床。鑒于富電總廠目前的實(shí)際情況,宜采用第1 種運(yùn)行方式。反滲透水處理工藝的除鹽率可達(dá) 98%以上,因此,采用反滲透水處理工藝前后的除鹽 系統(tǒng)的運(yùn)行周期理論上可以延長(zhǎng)50倍左右,相應(yīng)的 酸、堿耗量就可以減少50倍左右,實(shí)際運(yùn)行中運(yùn)行 周期可以延長(zhǎng)20~30倍。采用反滲透水處理工藝 前后除鹽系統(tǒng)的運(yùn)行情況見(jiàn)表2。

由表2可知,采用反滲透水處理工藝后,除鹽系 統(tǒng)每年的運(yùn)行費(fèi)用可以節(jié)約近158萬(wàn)元。建3套反 滲透水處理設(shè)備(每套設(shè)計(jì)出力為100~120 t/h ) 就可以滿足富電總廠鍋爐補(bǔ)給水處理需求,總投資 約為600萬(wàn)元。3套反滲透水處理設(shè)備每年的運(yùn)行 費(fèi)用(阻垢劑等)僅為15萬(wàn)元左右,增建3套反滲 透水處理設(shè)備的總投資600萬(wàn)元經(jīng)過(guò)600/(158- 15)=4. 2(年)左右即可收回直接投資成本,而且不 包括大量的酸、堿廢液進(jìn)行處理的各種費(fèi)用。 3.3　應(yīng)用反滲透水處理技術(shù)可有效利用工業(yè)廢水 目前,富電總廠工業(yè)廢水回收處理后直接排放 到?jīng)_灰系統(tǒng)進(jìn)行沖灰處理,幾乎沒(méi)有回收再利用。 主要原因是廠內(nèi)工業(yè)廢水的含鹽量非常高,超出了 目前離子交換除鹽設(shè)備的處理能力(周期短、制水 量少、酸堿耗高等)。如果化學(xué)水處理增加反滲透 處理工藝,就可以充分利用廠內(nèi)回收處理后的工業(yè) 廢水。目前,廠內(nèi)工業(yè)廢水的回收處理量約200 t/h, 每年可回收利用廢水資源約175萬(wàn),t基本可以滿足 化學(xué)車間一半以上的制水需求,可節(jié)約大量水資源和 取水費(fèi)用。

4　結(jié)束語(yǔ)

由上述分析可知,反滲透水處理技術(shù)作為近年來(lái)新興的水處理技術(shù),在富電總廠具有較高的應(yīng)用價(jià)值,但其建設(shè)投資大、對(duì)原水水質(zhì)要求高等缺點(diǎn)嚴(yán)重制約了反滲透水處理技術(shù)在一些已建老電廠的應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及對(duì)節(jié)約水資源和環(huán)保要求的提高,反滲透水處理技術(shù)在電廠會(huì)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn):
[1]周柏青.全膜水處理技術(shù)[M].北京:中國(guó)電力出版社, 2005.
[2]陳志和.電廠化學(xué)設(shè)備及系統(tǒng)[M].北京:中國(guó)電力出版 社, 2006.
[3]李旭東,楊云.廢水處理技術(shù)及工程應(yīng)用[M].北京:機(jī) 械工業(yè)出版社, 2003.

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”