浅析反渗透技术在电厂化学水中的应用

发表时间:2020/11/26   来源:《当代电力文化》2020年第19期   作者:席峰
[导读] 反渗透技术的显著特点是可以实现电厂废水的净化。
        席峰
        上海上电电力运营有限公司,上海200245
        摘要:反渗透技术的显著特点是可以实现电厂废水的净化。反渗透系统不仅可以减少电厂废水中的有害物质,而且可以提高水资源的利用效率,实现净水的循环利用。这样可以在一定程度上节约资源和生产成本,并能取得更大的经济效益。
         关键词:反渗透技术;电厂;化学水;应用
        反渗透技术的诸多优点决定了其在电厂水处理中的地位。相关人员应根据电厂水处理需求的客观实际,利用优势因素,研究制定科学可行的反渗透技术应用方案。
         1反渗透技术分析
         1.1反渗透技术概述
        中国的反渗透技术在上世纪70年代就已经出现了,当时这个技术的开发利用主要是在膜分离方面,其操作目的就是将溶液中的溶剂和溶质进行分离。在此操作中,主要依靠的是反渗透膜的压力,在压力的作用下使溶质、溶剂分离。
        随着科学技术的不断进步,该技术也不断的改革创新,逐渐成为了当今社会最先进的膜分离技术。膜分离技术在发展过程中产生很多高新技术,最新的技术包括反渗透技术、超滤技术、电渗析技术等。在水处理中一般使用的是膜分离技术,在此过程中运用到的操作理论知识则是半透膜技术,即在同一平面上会有大小不一的分子,这些分子会自动选择性分离,在此基础上形成了一定的执行单位标准,如微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳滤膜等;再根据这些膜的大小作用进行区分,实行不同对待,但是大多还是采用错流过滤的方法。
         1.2反渗透技术原理
        反渗透膜是实现反渗透技术的核心元件,是具有一定特性人工半透膜,采用高分子材料,模拟生物半透膜材料制成。反渗透又称逆渗透,是以压力差为推动力,从水溶液中分离出溶剂的膜分离操作,是实现水过滤杂质的过程。因为它和自然渗透的方向相反,故称反渗透。技术原理是在高于溶液渗透压的作用下,对膜一侧施加压力,当压力超过它的渗透压时,溶剂会向反方向渗透,将这些物质和水分离开来。在膜的低压侧得到的溶剂称为渗透液;高压侧得到浓缩的溶液称为浓缩液。若用反渗透技术处理原水,在膜的低压侧得到淡水,在高压侧得到浓水。就可以使反渗透压力达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。
         2反渗透技术在电厂化学水中的应用
         2.1反渗透系统组成
        一般来说,反渗透系统普遍是由预处理系统、反渗透装备、后处理系统、清洗系统以及控制系统组成的。
        2.1.1保安过滤器。保安过滤器又被称为精密过滤器,防止预处理中未能完全去除或新产生的悬浮颗粒进入反渗透系统,保护升压泵和反渗透膜,通常在反渗透进水前设置滤芯式保安过滤器。
        2.1.2升压泵。升压泵的设计最主要目的是为了保证纯水能够渗透入反渗透系统中要达到相关标准,其最主要的作用是能够给升压泵足够的压力保证运行。
        2.1.3反渗透膜组。一般在渗透膜装置中的水分为淡水和浓水,两种水的作用和处理方式都不相同,对于这两种水都有着固定的控制阀门。在浓水和淡水的浓度比例保证达到其回收率的75%,尤其是在脱盐率方面的要求就更加规范,要求不能少于99%。
        2.1.4阻垢剂。可以防止反渗透膜表面结垢,能够提高产水质量和产水量,减少运行成本,降低费用。
        2.1.5还原剂。消除前处理残余的氧化性物质,反渗透膜不能耐受氧化剂,会被氧化后失去脱盐能力。
        2.1.6杀菌剂。水中有机物一般是微生物的饵料,含有微生物和有机物的水进入反渗透装置后,会在膜表面发生浓缩,造成膜的生物污染。生物污染会严重影响膜性能,如引起压差升高、膜元件变形和水通量下降。
        2.1.7清洗装置。由于反渗透系统工作量大,所以必需要定期进行清洁,清洁周期一般在2个月左右。清洗工作由专人来按照反渗透系统的具体设计方式和工作程序来进行专业清洗。

在反渗透清洗系统运行过程中,需要监控阀门状态,清洗液的浓度,加热后的温度,循环后药剂浓度的变化、监测、调整,浸泡后污染物脱落等情况。
        2.2电厂水处理中,反渗透+电除盐系统通过电场作用去除水中的无机离子,虽然这种技术具有出水水质高、不污染环境的优点,但是需要花费大量的资金,因此在电厂水处理中并不常用。反渗透+离子交换器系统是目前最常采用的方式。
         2.3反渗透预处理的运用
        鉴于在反渗透处理过程中进水体积持续减小、水中的悬浮颗粒与溶解性物质浓度持续增大,导致悬浮物质在反渗透膜上不断沉积、堵塞进水流道,由此增大其摩擦阻力;同时当浓水中的难溶性盐类物质饱和度达到上限时将会沉淀出来,在反渗透膜表面形成结垢,导致反渗透膜的通量减小、运行压力与摩擦阻力提升,进而使产水水质下降。基于上述两项原因将造成膜污染现象,因此在反渗透水处理系统设计过程中需增加预处理工艺,降低悬浮物、有机物、难溶盐等物质对反渗透膜造成污染的几率,有效改善进水水质、提升反渗透膜的可靠性。
        选取原水进入反渗透装置前的时间节点运用预处理工艺,在系统中设置活性炭保安过滤器,根据保安过滤器压差情况更换活性炭,滤除原水中的溶解性有机物与余氯等杂质。此外,还需加强对加药环节的精细化设计,注重结合电厂水质的实际特征进行混凝剂的合理选取,用于去除水体中的悬浮物、胶体颗粒等杂质,实现改善水质目标。例如在选用聚丙烯酸作为阻垢剂后,则不应再选用阳离子型聚电解质作为絮凝剂,避免对膜元件寿命造成影响。
         3反渗透技术在电厂水处理运用中的注意事项
         3.1对反渗透装置进行保护
        反渗透装置在停运期间,会受囤污水影响,容易滋生微生物,影响反渗透膜的功效。因此在反渗透装置停运时,需要进行冲洗清理消毒。同时还要保持反渗透装置运行期间的温度设置,避免过高或过低温度对反渗透膜造成损坏。
         3.2做好反渗透膜密封工作
        反渗透需要在一定压力下才能进行,为了防止浓淡水互窜,必须采取密封措施,让这两股水流各行其道。密封位置主要在膜与膜之间、膜与支撑物之间、膜元件之间,以及与外界接口处等。膜元件不同,对密封的要求也不同。例如,螺旋卷式膜元件主要是将重叠的两张膜的三边密封形成膜袋,以及串联膜元件中心管之间的密封;中空纤维膜元件的密封主要在纤维一端的环氧管板密封和另一端的环氧封头的密封;其他膜元件可用橡胶垫圈或O型圈等方法加以密封。
        密封损坏导致脱盐率下降是反渗透装置运行中的常见故障之一。
         3.3做好反渗透前期的过滤工作
        过滤工作作为反渗透过程的基础,需要严格控制,保证进入反渗透系统的水质标准(即NTU在1以下)。避免杂物混在水中进入反渗透系统,对系统渗透膜造成破坏,降低出水量效果和损坏设备。
         3.4注意反渗透装置的操作
        由于反渗透装置的操作需要严格遵循操作原则和操作流程,这就要求操作人员具备良好的技术能力,在装置操作过程中要认真细致,避免人员操作失误给装置带来的损坏,严格执行反渗透膜元件使用时所限制的条件,包括操作压力、进水流量、温度、进水PH值范围、进水浊度、进水SDI、进水余氯、浓缩水与透过水量的比例和压力损失等。运行时必须将反渗透装置控制在这些条件所规定范围内。而反渗透装置是电厂进行水处理的关键一步,装置损坏将会给企业带来损失,造成日常运营的障碍。
         结语
        综上所述,反渗透装置是当前广泛使用的一种水处理设备,它具有体积小、能耗低、运行费用少,自动化程度高,无酸碱排放等优点。
         参考文献:
        [1]电厂化学水处理设施防腐蚀工艺分析[J].刘瑞,康霁.科技风.2020(12)
        [2]电厂化学制水处理的工艺与节能分析[J].马小原.机电信息.2020(15)
        [3]电厂化学水处理工作中双膜工艺的应用[J].葛新杰.工程建设与设计.2019(18)
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