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上海市机电设计研究院有限公司 上海市 200040
摘要：过滤是水处理中常用的一种处理方法，全膜分离技术本质上也属于过滤技术。电厂的化学原水具有水中物质丰富的特点，但所有物质在宏观上的尺寸都很小，一般过滤方式不能实现分离。全膜分离工艺所使用的膜孔径是非常小的，其最小孔数级径可达万分之一微米。这使得在原水中的一些物质能通过膜，而其他物质不能通过，最终实现在电厂化学水中某些成分的浓缩和富集，以达到处理的目的。
关键词：电厂化学水处理；全膜分离
前言
电厂化学水处理工作十分重要，采用全膜分离技术，可对原水进行分离富集再利用，符合节能减排的要求。本文分析了全膜分离技术的种类及其优点，包括超滤、反渗透、电除盐等，并对其在电厂化学水处理中的应用进行了探讨。
1全膜分离技术的概述
全膜分离技术包含了扩散渗析、电渗析、反渗透和超滤分离等多种方法，分离条件比较稳定，并以其节能环保、简单易行、过滤效率高等优点，在许多行业得到广泛应用，发挥了很大的作用，现已成为我国分离科学的关键技术之一。全膜分离工艺一般透气性强，化学成分组成相对稳定，使用寿命长，能较好地处理生物污染物。在实际工作环境下，全膜分离技术具有较强的适应性，且应用范围广、温度范围大，这意味着该技术在颗粒分离过程中，具有较好的稳定性。全膜分离技术的基本原理是在过滤过程中，用一台泵增大料液压力，使之以一定的速度穿过滤膜表面，在此过程中，小于膜孔隙的物质通过滤膜流下来，形成透析液；大于膜孔隙的物质留在滤膜表面，以达到过滤的效果。
2全膜分离技术分类及优势
2.1全膜分离技术分类
2.1.1超滤膜技术
超滤膜技术主要用于分离水中的胶体和大分子物质。超滤膜技术属于人造半透膜，孔径约为2-50 nm，常用材料为聚酰胺类、醋酸纤维素类等。该方法的分离原理是利用压力将水中的物质过滤掉，使水分子和小分子能够透过半透膜，而大分子和胶体颗粒则不能透过半透膜。工作压力为0.1-1 kPa的超滤技术，一般适用于浓度低于10%的溶液。
2.1.2反渗透技术
反渗透法主要用于高渗水中的物质分离。反渗透法最显著的效果是实现了对水中细菌等微生物的分离。反渗透技术使用的膜有其独特的性质，水的分离可通过材料实现，而其他微生物如细菌等则不能通过，由此实现了分离的目的。反渗透技术设备包括过滤膜和隔网等，当水体通过该设备时，需在其一端施加压力，使得水体中的微生物和某些盐类不能通过该滤膜，从而被阻挡在滤膜一端，富集于隔网附近，由此得到经过处理后水质较好的水体。
2.1.3电除盐技术
电除盐技术主要用于分离水中的阴阳离子。电除盐技术是采用混合离子交换树脂，分别吸附水中的阴、阳离子，再用直流电压分别去除阴、阳离子。水体中的阴离子和阳离子经处理后，分别富集并从专用通道排放。除盐水则从膜上排出，净化后的水中电导率一般能降到0.2μ/cm以下。
2.2全膜分离技术优势
电厂锅炉进行补水前，必须对补给水进行预处理，去除水中的杂质和矿物质等。原来通常采用过滤沉淀法去除杂质，再用化学试剂软化硬水，最后采用电渗析法去除其它离子。全过程比较复杂，耗费大量人力物力，设备占用空间大，同时水处理之后产生的酸碱等化学废液贮存不当，容易对员工的生命安全构成威胁。与传统的电厂化学水处理工艺相比，全膜分离工艺具有三个显著的优点：一是可连续净水操作，二是节省设备空间，三是使工作环境更加安全。全膜分离技术结构简单，可实现连续净水，所使用的设备体积小，更换维护方便。而且由于这套全膜法工艺流程所需的酸碱量小，产生的酸碱废液量极低，能较好地满足很多地区对于电厂零排放的要求。常规水处理部分工序操作繁琐，全膜分离技术不需要这样的条件，工作环境比较安全，流程也比较简单。因此作为第三代水处理方法的全膜法已经是现阶段行业中比较普遍应用的处理锅炉补给水的工艺方法。
3全膜分离技术在电厂化学水处理中的应用
3.1反渗透技术在化学水处理中的应用
电厂化学水处理中，给水成分、给水压力、温度和回流速率对反渗透系统的性能均有很大影响。因此有些工程为了节约能源，实现零排放，在增加一级反渗透回收率的同时，还设置了反渗透浓水回收装置，提高除盐水系统中水的回收率。必须了解到在反渗透膜运行过程中，它具有很强的选择性，因此在水进入反渗透膜之前一般需要加入阻垢剂和还原剂来保证反渗透膜的正常运行。此外，在反渗透膜运转时，必须时刻注意膜两侧的静压差，静压差是一种推动力，它能使离子穿过反渗透膜，从而使存在的渗透压变为零。
3.2超滤膜技术在化学水处理中的应用
超滤膜技术在电厂化学水处理工作中也有着重要的作用。超滤膜具有较大的孔径，超滤膜分离技术可去除水中的胶体和大分子，具有中等的净水能力。电厂里的大多数设备不一定需要去离子水，但在水中不能让胶体和离子同时存在，以免胶体聚集沉降引起管道堵塞。超滤是以压力为推动力的，所以当液体进入泵内的超滤膜时，会在膜表面出现分离。因此，在使用超滤技术时，必须尽可能地实现液体的分离纯化。超滤膜技术滤出的污染物中含有胶体和大分子物质，这一环节的胶体多为前期水处理过程中使用的净水剂明矾和杀菌剂等，因此通常通过超滤反洗回收水池回收这些滤出物，继而再次回到前期预处理的工艺进行处理。
4电除盐技术在化学水处理中的应用
在电厂化学水处理工作中，要充分发挥电除盐技术的作用，根据实际需要选用特殊的树脂膜。水中的各种离子对电厂的设备和管道均有不同程度的腐蚀作用，电除盐技术能够产生除盐水，从根本上解决了这一问题。电厂各设备工作强度较大，由于设备规模较大，仅有部分设备实现了一用一备，而未拥有备用设备的设备一旦出现问题就必须停机检修，这直接影响到电厂的正常使用，间接影响到区域的生产和生活。为此，应充分利用电除盐技术，实现除盐水参与生产，减少或避免水中杂质对电厂设备的影响。电除盐工艺中树脂可分别富集水中阴离子和阳离子，也可按一定比例将阴阳离子混床，使水体达到一定的电导率。这说明除盐工艺不仅能产生除盐水，而且还能按要求产生具有一定电导率的水，完全满足了电厂对水中离子浓度的控制要求。
5选择合适的全膜处理分离技术
常用的全膜处理技术包括超滤、反渗透和电除盐等。全膜处理的这三种工艺实质上都是过滤，但过滤尺寸却大相径庭。超滤膜的孔径为微米级，反渗透膜的孔径为纳米级，而电除盐法则可分离水中的离子，这说明三种全膜分离技术过滤的污染物或杂质的大小呈递减趋势。因此，在电厂进行化学水处理前，必须弄清楚出水的水质要求和化学原水成分的分析，可据此更好地选择需要哪种膜工艺或哪几种膜工艺协同作用。举例来说，垃圾电厂中的锅炉补给水一般对水质的要求都比较高，硬度要求≤2μmol/L，因此电厂基本上都会选择全膜法来处理锅炉补给水，即超滤+反渗透+电除盐的工艺流程。
结语
总之，采用全膜分离技术，可减少生产设备被水中悬浮物堵塞或腐蚀的情况发生，有利于电厂的稳定生产。在电厂化学水中实现化学物质的分离富集，有利于化学物质的回收再利用，符合资源节约的理念。化学工业水处理效果越好，电厂排放到环境中的化学污染物越少，有利于电厂取得排污许可证，切实履行环保职责。所以，电厂应重视全膜分离技术，并在运维实践中发现其不足之处，提出具体的技术要求。通过膜材料改良等方法进行优化，最终共同推动全膜分离技术的发展，更好地为电厂化学水处理工作服务。
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