反渗透技术在电厂水处理中的应用 孙宝山

发表时间:2020/12/15   来源:《电力设备》2020年第29期   作者:孙宝山
[导读] 摘要:电网的稳定运行关系人们的生活和工业生产的稳定,电厂的发展日益迅猛提高电网的稳定性具有很重要的现实意义。
        (华电国际电力股份有限公司天津开发区分公司 天津市  300000)
        摘要:电网的稳定运行关系人们的生活和工业生产的稳定,电厂的发展日益迅猛提高电网的稳定性具有很重要的现实意义。电厂生产所产生的废水严重污染水体,危害人类的身体健康,废水处理已经成为社会难题。为解决电厂废水问题,提出基于反渗透技术的电厂废水处理方法。
        关键词:反渗透技术;电厂水处理;应用
        引言
        我们通常情况下所阐述的所谓的高效反渗透是在常规反渗透基础上发展起来的一种新兴工艺,结合了离子交换和常规反渗透两者的优点。其主要原理是反渗透在高pH条件下(pH=9~10)运行,硅主要以离子形式存在,避免了反渗透膜形成硅垢;在高pH条件下,有机物皂化或溶解,微生物生长受到抑制,不会发生有机物和微生物在膜表面的黏附现象。此外,通过药剂混凝和离子交换二级软化对废水进行预处理,使废水硬度、碱度降到最低,避免了高pH下运行时水中无机物在膜表面结垢。
        1概述
        1.1反渗透膜的工作原理
        利用渗透的原理,当渗透达到平衡时,浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度,即形成一个压差,此压差即为渗透压。人们在浓溶液一侧施加一定的外界压力,使溶剂反向运动即从浓溶液流向稀溶液测,溶质被截留在浓溶液一侧达到浓缩目的,就是所使用的反渗透法原理。由于该方法较为先进,运行成本低且操作也比较简单,在溶液分离、提取工艺中得到广泛使用,而最普遍的应用范例就是在水处理工艺中的应用,无论是在饮用水净水设备中还是在废水处理工艺中都已成为举足轻重的组成部分。
        1.2反渗透技术的优点
        首先,反渗透技术在应用时,装置设备较小,不会占据太大面积,使用方便,设备操作简单易学;其次,能耗比较少。反渗透技术主要是利用渗透压将有机物和水有效分离,在降低压力或者施加压力的情况下,就能将水分离出来,整个操作过程中产生的能耗与其他技术相比要少很多。再次,不会产生污染。反渗透技术属于物理反应,在使用时不会造成环境污染,和环境工程中制定的任务与目标相符,最后,不需要加热,也不会产生相变。在操作过程中,不需要加热仪器或者水,整个操作过程比较简单,在此情况下,技术的实际使用价值能够得到提高。
        2反渗透技术在电厂水处理中的应用
        2.1调整工艺操作参数
        采用反渗透技术处理电厂废水,需要根据电厂的性质,选择合理的工艺操作参数,如针对铁、铜、锌等,需要使用不同的方法进行加工,才能提高处理水的水质。因此在使用反渗透技术处理电厂废水时,需要考虑工艺操作参数。根据不同的电厂废水,选择合适的反渗透膜。反渗透膜分离污染物和水的效率随着pH下降而降低,而且采用不同的反渗透膜对pH的要求也不一样,不过一般控制在4~7;要求温度低于40℃,因为反渗透膜的分离程度随膜压降和温度的升高而加深,温度不变时,电厂废水的浓度随膜压降的升高而降低,降低的速率也随压降升高而降低,呈渐近线关系,离子的透过性与水对膜产生的膨胀作用有关。确定反渗透膜膜质材料后,再确定电厂废水的流入量和处理好的水的流出量,控制横向流速,设计最佳膜面横流速度,减少浓液在膜表面的堆积,从而避免浓液对膜表面产生的不利影响。
        2.2保证清洗药剂选用的科学性
        为了增强清洗的效果,应该保证清洗药剂选用的科学性,应该科学辨识在膜表面上的污垢物质。

运用分析方式:第一,结合水处理系统的相关性能数据信息和供应商的有关使用说明书文件,对潜在的结垢物加以科学分析;第二,结合进水的水质情况,对潜在形成的污垢予以合理分析;第三,参考之前的清洗成效,实现对形成污垢的有效分析;第四,结合检测SDI数值的时候,在有关仪器设备滤膜表面上面存留的相应污染物,明确其具体的类别;第五,参考相关保安过滤器芯上存在的沉积物情况,完成对污垢物质类别的科学分析的任务;第六,对进水管内部的表面与膜元件进水端面的颜色加以仔细检查,实现对污染物类别的合理分析。当明确膜表面上的污垢类别之后,便应该选用适合的清洗药剂进行清洗。通常情况下,反渗透清洗药剂涵盖了酸性与碱性两种不同类别的清洗药剂。其中,前者具有清洗的功能,其中以铁污染的无机污染物作为主要的清洗对象,后者则以清洗微生物的有机污染物为主。因为硫酸将产生硫酸钙沉淀反应,所以,不适合当成清洗剂使用。并且,配制清洗液的用水,应该运用反渗透产水,处于较为特殊的时候,则将经过预处理之后的原水作为首选。而选择各个型号反渗透膜元件具体的清洗液时,需要将厂家产品的相关说明书作为有效依据。
        2.3碟管式反渗透膜(DTRO)
        碟管式反渗透膜是专门针对高浓度废水处理而开发,它把所有污染物质包括氨氮等大于1nm的分子及离子截留,从而达到处理各种污水的目的。碟管式膜组件主要由RO膜片、导流盘、中心拉杆、外壳、两端法兰各种密封件及联接螺栓等部件组成。把过滤膜片和导流盘叠放在一起,用中心拉杆和端盖法兰进行固定,然后置入耐压外壳中,就形成一个碟管式膜组件。料液通过膜堆与外壳之间的间隙后通过导流通道进入底部导流盘中,被处理的液体以最短的距离快速流经过滤膜,然后逆转到另一膜面,再从流入到下一个过滤膜片,从而在膜表面形成导流盘圆周—圆中心—圆周—圆中心的切向流过滤,浓缩液最后从进料端法兰处流出。料液流经碟管式反渗透膜的同时,透过液通过中心收集管不断排出。浓缩液与透过液通过安装于导流盘上的O型密封圈隔离。
        2.4火电厂水污染处理
        在火电厂的日常生产运行中,会产生大量废水,直接排入生态水系统中会引发严重地环境污染,必须严格落实火电厂水污染的处理。实践中,火电厂水污染处理可以分为沉淀、过滤、超滤、反渗透、电渗析这几项关键环节,相应的水污染处理系统可以划分为废水处理系统、废水回收系统两个模块。其中,废水处理系统在实际的运行中主要完成了反渗透、弱酸与外排功能,依托反渗透水处理技术实现微滤,相应回水进入管网中。此时,不仅实现了水资源利用率的提升(水资源循环使用),也避免了资源的浪费。废水回收系统在实际的运行中主要完成了火电厂生产中所产生的所有废水的收集,结合除尘、除渣作用完成废水的直接利用。总体来说,通过将反渗透水处理技术应用于火电厂水污染的处理中,能够降低水资源的消耗量,避免对水系统与环境造成污染,推动火电厂污染防治的工作升级。
        2.5膜污染与膜的清洗
        控制膜污染是膜处理技术的重要组成部分,直接决定了膜的使用寿命。解决膜污染最好的方法就是定期进行膜的清洗。反渗透膜在不同的膜组合工艺应用中清洗标准不同。以碟管式反渗透膜为例,一般膜通量下降10%~15%,或脱盐率下降10%~15%时,就应当对膜进行清洗处理了。张瑛洁等通过采用多种化学清洗剂对超滤膜进行清洗试验,验证几种化学清洗剂对污染膜的清洗效果。韦贵菊等指出需要针对膜污染物的性质选择不同的膜清洗方法,而且要注意到膜污染物质间的协同作用。还需要根据膜污染物种类决定膜清洗剂的使用顺序,使用组合,以取得较好的清洗效果,延长膜的使用寿命。
        结语
        验证结果表明,基于反渗透技术的电厂废水处理方法处理过的电厂废水已经达到国家规定的废水排放标准,还可以回收部分水资源,进行二次利用。对电厂废水处理的研究并不全面,还存在许多不足,需要改进。因此,还需要对电厂废水处理方法进行研究,从而减少污染,保护水环境。
        参考文献
        [1]伊学农,王玉琳,闫志华,等.反渗透特种膜处理湿法脱硫废水中试研究[J].中国给水排水,2016,32(1):67-70.
        [2]张瑛洁,岳显,朱云峰,等.超滤直接过滤微污染水的膜清洗研究[J].东北电力大学学报,2013,33(4):6-10.
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