反渗透技术在电厂水处理的应用

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摘要：我国电厂水处理应用反渗透技术已经有近四十年的历史，在这一发展过程中不仅实现了经验的积累，同时在技术和工艺改进等方面也取得了一定的进步。本文在简单介绍反渗透技术的基础上，就其目前在电厂水处理应用的优缺点进行了深入的分析，并就相关问题做了讨论。

关键词：反渗透；电厂水处理；应用

Abstract: China water treatment application of reverse osmosis technology has a history of nearly forty years, in the process of development not only realizes the accumulation of experience, but also made some progress in technology and process improvement etc.. In this paper, based on the simple introduction of reverse osmosis technology, the advantages and disadvantages of current in the water treatment plant are analyzed, anddiscussed the related problems.

Keywords: reverse osmosis; water treatment; application

中图分类号：P747+.5 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）

1 引言

反渗透技术在我国电厂水处理中的应用起源于上世纪的七十年代，因其具备适用水质范围广、高效环保等特点得到了广泛的关注。而该技术处理主要用于锅炉酸洗废液处理、锅炉补给水、循环冷却水处理和海水淡化等方面，下面就其基本原理和装置进行简单的介绍。

2 反渗透技术简介

2.1 基本原理

反渗透技术是一种利用物理原理进行水净化或脱盐的过程，其实现的关键包括两个条件，一是具备只允许水分子通过的半透膜，二是有帮助水通过并作用在浓水侧的渗透压力。下图为其原理示意图：

图1 反渗透原理示意图

该过程的主要特点是相对于对于非电解质和无机物，电解质、有机物以及分子量大于150的组分更容易去除，为了更好的实现反渗透，电厂水处理装置通常选用横流过滤模式，部分水压的参与使产品水的产量增加，而对于上层浓水的及时和连续排放，可以在膜表面清洁的同时减少盐类物质的沉淀。

2.2 主要设备

目前反渗透技术应用中主要的生产设备包括进行颗粒物拦截和保证反渗透膜安全的保安过滤器，为反渗透运行提供进水压力的高压泵，以及反渗透本体装置和相关的电气仪表等元件。其中本体装置又包括膜元件和膜壳两部分，按照结构形式的不同可以分为螺旋式、板框式、条槽式、管式和空心纤维式等几种，常用的膜材料包括聚酰胺类、乙烯基聚合物、复合膜表面活性层和芳香杂环聚合物系等，其中使用最为广泛的要数聚酰胺复合膜。

3 反渗透技术应用的优点

反渗透技术和设备在我国电厂水处理中的应用已经进入到逐步推广的阶段，相对于传统的离子交换水处理其具备原水处理质量高、应用范围广、经济环保和便于维护管理等优点。首先就原水处理过程来讲，半透膜的微孔尺寸一般在1nm左右，这样不仅能够保证其分离95%以上的微生物、胶体和有机物，同时还可以过滤绝大部分的溶解固形物和离子等，而随着我国多半透膜生产质量重视度的不断提升，反渗透技术的这一优势还将不断扩大。

其次对于离子交换法而言，当原水中的含盐量超过800mg/L时，其过滤效果和净化能力便无法满足正常生产的需求。相关实验表明，当原水的进水质量满足反渗透要求，其含盐量为4000mg/L时，反渗透膜的渗透效果和除盐率最高。由此可以看出当水中的含盐量越高越能显现出反渗透过滤的优势，这不仅扩大了反渗透水处理的应用范围，同时也为沿海地区电厂进行海水淡化，以有效缓解水资源紧张提供了保证。

最后，反渗透水处理过程中无需发生相变或进行加热处理，其对能源的消耗较低，从经济的角度来看不仅缓解了离子交换法对酸碱剂的依赖，同时对于环境污染的排放也得到了有效控制。而生产流程的自动化和长期稳定也是保证环保高效的重要方面，设备简单、操作程序单一和占地面积小也使其在运行维护管理方面具有较大的优势。

4 反渗透技术应用的缺点和处理

4.1 预处理装置存在的缺点和处理

为了保护反渗透膜不受机械污染物的破坏，在原水的入口位置需要增加预处理装置，这样不仅会增加整体安装的成本，同时对反渗透技术的推广也非常不利。而就反渗透预处理装置本身而言，其在使用的过程中极易因反冲洗不彻底或原水水质太差造成污堵。目前我国应用较为广泛的预处理设备包括活性炭过滤器和聚丙烯纤维过滤器两种，其中前者的主要缺点是在吸附水中的余氯之后活性炭颗粒会出现粉碎和破裂现象，不仅不能起到良好的除氯效果，同时还会造成水质的二次污染。此外为了帮助去除水中悬浮物和细菌微生物等，通常需要在预处理中添加一定的混凝剂和杀菌剂，但是由于加药量和药物反应等问题，反而会出现过滤器有机杂质过多和出口SDI值增高等问题。为了避免上述问题的出现可以通过停用活性炭过滤器、改造预处理装置、减少加药量和严格控制使用流程等方法实现。

4.2 反渗透膜存在的缺点和处理

对于反渗透膜本身而言，总体运行条件的要求较为苛刻，一般在采购和安装的过程中生产厂家就对温度、操作压力、PH值和进水要求进行了严格的限制，如果无法满足或因操作失误则容易出现反渗透膜污染、结垢和产水量下降等问题。当出现此类问题时可以通过离线清洗或化学在线清洗等方式进行处理，但是此类方法并不能保证膜性能的全部恢复，对于微生物和有机物的处理可以选择碱清洗。值得注意的是，对于反渗透膜的清洗并不是越频繁越好，某些电厂将清洗装置改为固定管路的做法是不可取的，原因是造成膜污染或结垢的原因有很多，在进行清洗的过程中应该制定科学的清洁方案和选择合理的药剂种类与用量，避免因清洗不当造成膜性能破坏或环境污染等问题。清洗完成之后应该对系统的产水率和盐透过率等指标进行检测，在确定正常之后才能恢复使用，而杀菌剂的及时和适量加入是避免膜受到微生物二次污染的关键因素。

5 反渗透在火电行业的应用前景

应用反渗透技术，通过对非常规水源的高效净化，能够较好地解决水资源的多种问题。在能源需求较大的缺水地区，反渗透技术是解决“水问题”的通用技术，并具有占地省、不产生其他污染的清洁生产优势,有助于突破地方经济进一步发展的生态环境瓶颈。反渗透技术也必然在这个过程中得到长足的进步和巨大的发展。

反渗透技术应用将越来越广阔。火力发电在规划期内仍然是主要的发电方式，到2020 年，火电发电量达到4.58×1012 kW·h，占整个发电量的比重为76%，反渗透技术应用在能源需求较大的缺水地区、生态敏感地区将获得持续增长。此外，反渗透技术除了用于锅炉补给水制水外，其新增长点将进一步凸显，主要包括: 非常规水源用于火电厂循环冷却水等用水的补给，火电厂水循环利用率的提高和废水“零排放”的实现，膜法替代电厂的化学水处理法，以及火电厂“热电水”三联产。

5 结语

通过上文对反渗透技术的简单介绍，不仅加深了电厂水处理应用反渗透技术重要性的理解，同时也更加清晰的认识到，想要从根本上改善和摆脱国外对反渗透技术的控制，我国还应在反渗透膜制造和工艺设计创新等方面努力。

山东省地处多条河流下游且沿海，地表水水质甚至不能满足一般工业用水需要，属于典型的水质型缺水地区，而且省内对火力发电的依赖度很高。基于这两个主要原因，山东省发展反渗透技术在火电行业应用大有潜力。

参考文献：

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