周晓毅
中国电建集团贵州电力设计研究院有限公司 550002
摘要：全膜法水处理是指整个锅炉补给水处理系统均采用膜处理工艺，即超滤+反渗透+电除盐工艺，以取代传统的多介质过滤和离子交换工艺。以高分子分离膜为代表的膜分离技术是一种新型的流体分离单元操作技术，一般可分为微滤、超滤、纳滤、反渗透4类，按照以上顺序其分离精度越来越高。电除盐因其应用了电渗析技术实现了离子交换树脂的连续再生，通常也会被列为膜分离技术。近年来，全膜法技术由于其产水水质质量较高，以及价格的不断下降，逐渐替代了电厂传统锅炉补给水处理系统离子交换法。
关键词：全膜法；离子交换法；锅炉补给水；应用分析
1全膜法水处理系统工艺
1.1典型工艺流程
全膜法水处理系统典型的工艺流程如下：经净水站处理后的清水?清水泵?多介质过滤器?超滤装置?超滤产水箱?超滤水泵?反渗透保安过滤器?反渗透高压泵?反渗透装置?预脱盐水箱?预脱盐水泵?电除盐保安过滤器?电除盐脱气膜装置?电除盐装置?除盐水箱?除盐水泵?锅炉用水。
1.2设计出水水质
二氧化硅(ug/L) ≤10
电导率25℃(uS/cm) ≤0.1
全膜法水处理系统产水水质较高，均能满足目前各级压力等级的锅炉补充用水。
1.3系统简介
超滤装置技术先进，性能可靠，自动化程度高，操作简便。在系统中，超滤装置作为反渗透装置的预处理，具有常规过滤不可比拟的优越性，对保证反渗透装置的安全、稳定运行十分有利。另外它还可以提高反渗透装置的回收率，使水的利用率得到进一步提高，对缓解我国水资源紧张的局面十分有利。反渗透是最精细的一种膜分离产品，它可以截留几乎所有溶解性盐分和分子量为100以上的有机物，而只允许水分子通过。电除盐又称填充床电渗析法，是离子交换混床和电渗析相结合的一种技术，它体现了离子交换混床和电渗析法的优点。运行中阴、阳离子在强加直流电的作用下，在向相应电极迁移过程中被离子交换树脂吸附交换，脱除离子的水流出淡水室成为高纯水。而同时水在电压作用下被电离为氢离子和氢氧根离子，在离子迁移过程中对离子交换树脂进行再生。因此电除盐可连续运行再生并产出高品质的纯水。
2全膜法工艺技术
2. 1超滤膜
超滤膜，是一种孔径规格一致，额定孔径范围为0.01~0.1微米之间的微孔过滤膜。在膜的一侧施以适当压力，就能筛出小于孔径的溶质分子，以分离分子量大于500道尔顿(原子质量单位)、粒径大于10纳米的颗粒。
超滤膜筛分过程，以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当原液流过膜表面时，超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，因而实现对原液的净化、分离和浓缩的目的。每米长的超滤膜丝管壁上约有60亿个0.01微米的微孔，其孔径只允许水分子、水中的有益矿物质和微量元素通过，而目前已知世界最小细菌的体积在0.2微米，因此细菌以及比细菌体积大得多的胶体、铁锈、悬浮物、泥沙、大分子有机物等都能被超滤膜截留下来，从而实现了净化过程。
超滤装置的产水水质要好于传统的过滤器，即使原水是水质较差的废水，超滤产水的SDI也可以保持在反渗透设备的进水要求5以下，大大延长了后续处理工艺反渗透膜的使用寿命。
2.2反渗透膜
反渗透又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。对膜一侧的料液施加压力，当压力超过它的渗透压时，溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透。从而在膜的低压侧得到透过的溶剂，即渗透液;高压侧得到浓缩的溶液，即浓缩液。若用反渗透处理海水，在膜的低压侧得到淡水，在高压侧得到浓盐水。反渗透通常使用非对称膜和复合膜。反渗透所用的设备，主要是中空纤维式或卷式的膜分离设备。 反渗透膜能截留水中的各种无机离子、胶体物质和大分子溶质，从而取得净制的水。也可用于大分子有机物溶液的预浓缩。由于反渗透过程简单，能耗低，近几年来得到迅速发展。现已大规模应用于海水和苦咸水淡化、锅炉用水软化除盐和废水处理，并与离子交换结合制取高纯水。
反渗透技术原理是在高于溶液渗透压的作用下，依据其他物质不能透过半透膜 而将这些物质和水分离开来。反渗透膜的膜孔径非常小，因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等。系统具有水质好、耗能低、无污染、工艺简单、操作简便等优点。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.3电除盐
电除盐是一种电渗析技术和离子交换技术相融合的先进技术，系统能够通过电磁场通过阴、阳离子交换膜对阴、阳离子的选择性透过作用与离子交换树脂对离子的交换作用，在直流电场的作用下实现离子的定向迁移，从而完成水的深度除盐，系统能够完成树脂连续不断的自动再生，无需停机使用酸碱再生树脂，从而能连续制取高品质纯水。
电除盐的技术近几年来在全国多个热电厂的锅炉补给水处理系统中得到运用，它取代了传统的离子交换法混床，无需消耗酸碱就可连续制取高纯水，是一项环保新技术。
3全膜法与传统离子交换法的优缺点
3.1工艺流程
3.1.1全膜法
经净水站处理后的清水?清水泵?多介质过滤器?超滤装置?超滤产水箱?超滤水泵?反渗透保安过滤器?反渗透高压泵?反渗透装置?预脱盐水箱?预脱盐水泵?电除盐保安过滤器?电除盐脱气膜装置?电除盐装置?除盐水箱?除盐水泵?锅炉用水。
3.1.2离子交换法
经净水站处理后的清水?清水泵?多介质过滤器?阴离子交换器?除二氧化碳器?中间水箱?中间水泵?阳离子交换区?混合离子交换器?除盐水箱?除盐水泵?锅炉用水。
3.2工艺特性
3.2.1全膜法
设备费用较高，耗水量较大。
可连续运行，产水品质更佳。
系统运行可靠性稳定。
设备占地面积小。
自动化程度高。
操作及维护简单。
使用安全及环境良好。
无污水排放，无环境污染。
系统对原水水质适用范围较广，能适用于含盐量、电导率、碱度、硬度、二氧化硅等含量较高的原水。
3.2.2离子交换法
设备费用较低，耗水量较小。
设备占地面积小。
树脂再生时需要消耗大量的酸碱药液。
树脂再生周期较长，操作较为繁琐。
树脂再生过程会产生大量的酸碱废液，会对环境造成污染。
有机物的存在会污染离子交换树脂。
卸酸碱或树脂再生时易发生酸雾外泄对周围建（构）筑物造成腐蚀，且存在较大的安全隐患。
系统对原水水质适用范围较小，一般仅适用于含盐量小于400mg/L的原水水质。
4结束语
全膜法水处理是一种先进的水处理技术，产水品质高，操作简单，容易实现自动化控制。
全膜法水处理对原水适用范围广，能适用于含盐量、电导率、碱度、硬度、二氧化硅含量较高的原水。
全膜法与传统的离子交换法相比较，不需要投加大量的化学药剂，出水中不含化学药剂的残留物，安全环保。
随着科技的进步，全膜法设备成本越来越低，全膜法水处理系统的运行成本将有可能低于传统的离子交换系统，经济可行，应用全膜法水处理系统技术将是水处理行业的发展趋势。
参考文献：
[1]杨文君. 采用反渗透 -混床系统进行锅炉补给水处理[J]. 热力发电，2008，30(3) .
[2]徐洪斌. 反渗透和超滤及其在水处理中的应用[J]. 电力环境保护，2006，17 (3).
[3]沙中魁. 微滤膜及微滤技术用于反渗透预处理的研究[J]. 电力建设，2010，22(10).
[4]孙咏红. 超滤在反渗透预处理工艺中的应用[J]. 水处理技术，2011，19(6) .
[5] 李培元. 火力发电厂水处理及水质控制. 中国电力出版社，1999.11.
论文作者:周晓毅
论文发表刊物:《防护工程》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/11
标签：反渗透论文; 超滤论文; 超滤膜论文; 水处理论文; 离子交换论文; 系统论文; 装置论文; 《防护工程》2018年第21期论文;