摘要：主要研究全膜技术在核电厂处理系统中的应用可行性，分析了全膜技术的原理和特点，在此基础上进行了全膜法技术在核电厂水处理系统中应用的可行性分析。
关键词：全膜法；核电厂；水处理系统
电力工业快速发展，水处理工艺以及水处理设备快速更新，水处理理论也不断丰富，全膜法处理技术在膜技术基础上快速发展，和常规核电厂水处理系统相比，全膜法水处理技术效率更高，现场安装量更少，自动化程度更高，运行成本更低，探索全膜法技术在核电厂水处理系统中应用可行性，对提高核电厂水处理系统运行管理水平有重要意义。
一、全膜法技术
（一）膜技术
膜是一种有高度选择性分离功能的材料，不同特性的膜对不同液料有选择性的分离透过作用，从而实现不同成分的分离净化以及浓缩过程，该处理过程被称作膜分离。我国在20世纪80年代开始了膜技术的研究，早期膜技术并没有受到关注。随着科学技术的不断进步和国家水环境污染问题的日益严重，膜技术在净化处理中的应用价值逐渐被发掘。和其他水处理工艺不同，膜分离技术能够在一般温度下进行杂质脱除处理，浓缩分离过程可以同步进行，操作过程中无需额外添加其他化学物质，有效避免了二次污染，也不会改变物质特性，并且膜技术的环境条件适应性较强，能够长期安全稳定运行，工业控制逻辑也非常简单，只有运行和暂停两个状态，能够实现基于PLC控制的自动化运行，在水处理中的应用有着广阔的前景。
（二）全膜法
传统的膜净化基础主要有电除盐技术、反渗透基础等几种，其中电除盐技术是指在电场作用下富集水中的带电粒子。EDL技术则综合利用了粒子交换技术和电渗析技术，克服了传统的离子交换技术无法连续运行以及需要补充酸碱的缺陷，同时也解决了电渗析技术深层次脱盐的不足。反渗透技术则是一种节能型膜技术，是一种横流过滤技术，利用液体的流向流入来实现过滤，膜孔径非常小，能够高效脱除膜中的杂质，操作简单能耗低，但是难以满足中高压用水需求，处理后的水还需要进行进一步除盐。核电厂传统的水处理技术为多介质过滤器+RO+离子床工艺，经过多重处理有效脱除水中的各种离子，全膜法处理工艺中，使用微滤或者超滤膜代替了多介质过滤器，配合反渗透、EDI技术进行水的深度脱盐处理。膜处理技术根据可透过离子尺寸分为微滤（0.1-1μm）、超滤（0.001-0.1μm）、纳滤（0.001μm-0.005μm）以及超滤（0.001-0.1μm）以及电渗析膜等几个不同种类。全膜法综合应用了电渗析技术以及离子交换技术，进一步增强了水处理钠、氯化物、硫酸盐等离子态物质的脱除能力。
二、核电厂全膜法水处理系统应用可行性分析
（一）工程概况
1、原水处理系统
某核电站一期工程除盐水系统总有效处理240t/h，淡水厂原水经过处理后，为核岛、常规岛以及BOP系统全部回路供应符合水质要求的除盐水，为传统多介质过滤器+RO+离子床工艺。
2、原水水质
该核电厂除盐水系统进水为淡水厂供水，供水厂水源为当地水库，经过处理后，为全长提供生产生活用水。水库水经絮凝池沉淀池V型滤池过滤送清水池主厂区，厂前区生产以及生活水管网处理后水质浊度为0.13NTU，总硬度74mg/l（CaCO3）。除盐系统原水水质和其他核电厂相比，水质较好，浊度很低。
（二）除盐系统运行情况
该核电厂除盐系统原水水质较好，优于其他电厂，但是实际运行过程中发现了一系列问题。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆首先，离子床再生时间比较长，用水量较多，而且排放再生废水需要使用酸碱中和处理，增加了酸碱用量，并且双料过滤器使用寿命较短，系统大量制水期间双料过滤器需要频繁更换反洗，并且该除盐系统设备占地面积较大，后期改造和扩建困难，设备运行维护复杂，系统控制逻辑不利于人员操作，系统运行安全性和可靠性一般。核岛、常规岛以及BOP系统全部回路供水要求电导率≤0.15μs/cm，二氧化硅≤20μg/l，钙离子≤5μg/l，全膜法处理后出水水质能够达到这一指标要求，岭澳二期核电站、秦山核电厂二期工程中应用全膜法，效果均比较理想。
（三）性能保证
1、设计方案
全膜法水处理方案比较丰富，应用到的设备型号、数量也有所不同，其中超滤+RO+EDI处理工艺最为常见，EDI出水电导率可以下降至0.058μs/cm，远低于该核电厂除盐系统出水电导率和核岛用水电导率要求。
2、水质
（1）超滤
超滤系统操作启动、运行、冲洗以及停机维护的所有过程都可以经过PLC自动实现，操作逻辑简单易懂，PLC自动控制可靠稳定。原水在中空纤维内部流动，出水能够满足供水以及除盐系统设计数值要求，超滤装置在良好工作状态下运行寿命较长，运行维护工作也比较方便。
（2）反渗透
该核电厂供水厂原水水质已经满足超滤系统进水水质要求，反渗透膜进水要求更高，因此原水首先经过超滤处理，超滤出水水质稳定，再进行反渗透处理，保证反渗透水质符合要求，提高反渗透膜透水通量。
（3）EDI
EDI系统为自动控制系统，出水电导0.05-0.06μs/cm，水质稳定，进水口水质要求非常高，经过反渗透处理之后，能够达到水质要求，反渗透处理能够为EDI处理提供良好的运行条件，一般工作情况下，可生产电导率0.058μs/cm纯水。
（四）经济性指标
1、水耗
全膜法水处理水耗主要有超滤反洗排放、一级RO浓水排放、EDI积水排放、定期化学清洗等几部分，其中一级RO浓水排放量最大，产水量100m3/h时水耗为35m3/h，而原除盐水系统水耗则达到了0.384t，定期化学清洗水用量很少忽略不计，计算后可知全膜法水处理工艺水耗为44.82m3/h，相同产能条件下，吨除盐水水耗则高达1.5t，离子交换工艺水耗则按次计算，相同产能下吨除盐水耗0.06t，表明全膜法水耗高于离子交换工艺。
2、电耗
传统的离子交换工艺电耗包括中间泵、风机、再生泵等几部分，计算比较容易，全膜法水处理工艺电耗则以水泵、EDI装置电除盐组件电耗为主，不考虑前置预处理原水泵，出水100m3/h，离子交换工艺吨水电耗0.256kwh，全膜法为1.145kwh，说明全膜法水处理电耗高于传统离子交换工艺。
结语：
全膜法水处理在核电厂水处理中的应用，水耗低于除盐系统，高于离子交换工艺，电耗高于离子交换工艺，但是全膜法水处理税制更加稳定，而且工艺运行可靠性更高，运行维护更加方便，长期投入方面仍然存在一定优势。
参考文献：
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[2]吴泱.“全膜法”水处理工艺及应用[J].科技与企业,2016（03）.
[3]李长海,张雅潇,党小建.全膜法水处理技术在超临界机组中的应用[J].水处理技术,2015（05）
论文作者:严浩东,袁凯
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/5
标签：核电厂论文; 水处理论文; 系统论文; 水质论文; 超滤论文; 膜技术论文; 工艺论文; 《电力设备》2017年第26期论文;