電廠鍋爐補(bǔ)給水的傳統(tǒng)處理工藝主要是以機(jī)械方法去除水中的懸浮物、膠體及泥沙顆粒等，然后選用離子交換技術(shù)如陰陽床、混床等深度除鹽，以滿足鍋爐補(bǔ)給水的水質(zhì)要求[1]。近年來電廠用水量日趨擴(kuò)大，而水污染日趨嚴(yán)重，水質(zhì)復(fù)雜，若單純依靠傳統(tǒng)離子交換法再生頻繁，需要大量酸堿再生藥劑，成本高、程序繁多，操作復(fù)雜、管理不便[2]。

反滲透技術(shù)是近年來新興的水處理技術(shù)，具有除鹽率高、適應(yīng)水質(zhì)范圍廣、環(huán)保、占地面積小、自控操作強(qiáng)等特點(diǎn)，在海水淡化、苦咸水脫鹽、純水制備等方面得到廣泛應(yīng)用，并產(chǎn)生了重大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。近年來在電力行業(yè)的鍋爐補(bǔ)給水預(yù)脫鹽方面應(yīng)用較為廣泛 [3, 4]。

北方某大型熱電廠裝機(jī)2臺30萬kW機(jī)組，除向網(wǎng)內(nèi)供電外，還承擔(dān)當(dāng)?shù)?個行政區(qū)的供暖任務(wù)，鍋爐補(bǔ)給水的需求量很大。該電廠地處黃河沿岸，取黃河水經(jīng)簡單機(jī)械過濾和投加殺菌劑后進(jìn)入電廠化水車間進(jìn)行預(yù)處理，采用反滲透預(yù)脫鹽、離子交換樹脂深度脫鹽后用作鍋爐補(bǔ)給水，有效保證了電廠的穩(wěn)定運(yùn)行，帶來良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

1 進(jìn)水水質(zhì)

該熱電廠選用當(dāng)?shù)刈詠硭鳛樗?，自來水廠選用黃河水，經(jīng)過機(jī)械過濾及投加殺菌劑后進(jìn)入供水管網(wǎng)，但當(dāng)?shù)攸S河水受到上游不同程度的污染，雖經(jīng)過自來水廠處理，仍存在較高COD、有機(jī)物、膠體及懸浮物等，同時水中總硬度、堿度及硫酸根等較高。具體水質(zhì)數(shù)據(jù)如表1所示。

2 水處理系統(tǒng)

整個水處理系統(tǒng)分為預(yù)處理系統(tǒng)、反滲透預(yù)脫鹽系統(tǒng)和離子交換深度除鹽系統(tǒng)，最終除鹽水進(jìn)入供水管網(wǎng)。預(yù)處理系統(tǒng)由盤式過濾器+在線殺菌+超濾系統(tǒng)組成，主要通過盤式過濾器和超濾系統(tǒng)去除水中的泥沙顆粒、懸浮物、膠體，連續(xù)投加非氧化性殺菌劑去除微生物，避免發(fā)生微生物污染，滿足反滲透的進(jìn)水條件。反滲透系統(tǒng)主要起到預(yù)脫鹽的功能，由保安過濾器、加藥系統(tǒng)、反滲透膜堆以及反滲透清洗系統(tǒng)組成，在保安過濾器之前添加阻垢劑和還原劑，分別防止反滲透系統(tǒng)發(fā)生結(jié)垢和氧化，保證反滲透系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行。離子交換系統(tǒng)由陽床、陰床、混床和再生系統(tǒng)組成，除鹽水經(jīng)泵加壓進(jìn)入供水管網(wǎng)。具體水處理流程如圖1所示。筆者著重介紹反滲透系統(tǒng)的運(yùn)行情況。

圖1 工藝流程

3 反滲透系統(tǒng)介紹

該熱電廠的反滲透系統(tǒng)共4組，單組系統(tǒng)設(shè)計為一級兩段：(6∶4)×6排列，單組共60 支膜元件。該熱電廠此前使用的是國外知名品牌膜元件，使用2 a后產(chǎn)水脫鹽率下降明顯，產(chǎn)水水質(zhì)較差，導(dǎo)致離子交換系統(tǒng)再生周期短，藥劑用量大，運(yùn)行成本高。此次更換膜元件選用VONTRON公司的抗污染反滲透膜，該膜元件適用于中水回用、地表水處理等高污染水源，使用壽命長，同時更易清洗。抗污染膜元件性能參數(shù)如表2所示。

4 反滲透系統(tǒng)的運(yùn)行情況

更換膜元件后系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，運(yùn)行效果較好，為電廠提供了穩(wěn)定的合格除鹽水。電廠有效利用了該廠的余熱資源，保證進(jìn)水溫度一直維持在20 ℃左右;系統(tǒng)的運(yùn)行壓力一直在1.2 MPa以下，進(jìn)水電導(dǎo)率維持在900~1 200 μS/cm，產(chǎn)水電導(dǎo)率始終在20 μS/cm以下，系統(tǒng)脫鹽率在98.5%以上;系統(tǒng)平均產(chǎn)水量在40 m3/h左右，回收率在75%左右波動，滿足供水要求。2014年1—3月對反滲透系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行記錄，系統(tǒng)進(jìn)水流量、產(chǎn)水流量和回收率隨時間變化情況如圖2所示。

4 反滲透系統(tǒng)的運(yùn)行情況

更換膜元件后系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，運(yùn)行效果較好，為電廠提供了穩(wěn)定的合格除鹽水。電廠有效利用了該廠的余熱資源，保證進(jìn)水溫度一直維持在20 ℃左右;系統(tǒng)的運(yùn)行壓力一直在1.2 MPa以下，進(jìn)水電導(dǎo)率維持在900~1 200 μS/cm，產(chǎn)水電導(dǎo)率始終在20 μS/cm以下，系統(tǒng)脫鹽率在98.5%以上;系統(tǒng)平均產(chǎn)水量在40 m3/h左右，回收率在75%左右波動，滿足供水要求。2014年1—3月對反滲透系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行記錄，系統(tǒng)進(jìn)水流量、產(chǎn)水流量和回收率隨時間變化情況如圖2所示。

從圖2可以看出，系統(tǒng)的回收率非常穩(wěn)定，一直在75%左右，保證了水資源利用率;系統(tǒng)最初產(chǎn)水流量在45 m3/h左右，后期由于用水量下調(diào)，調(diào)低高壓泵頻率，降低了進(jìn)水流量，系統(tǒng)產(chǎn)水流量在40 m3/h左右?？傊?，反滲透系統(tǒng)一直穩(wěn)定運(yùn)行。系統(tǒng)進(jìn)水、產(chǎn)水電導(dǎo)率和系統(tǒng)脫鹽率隨時間變化情況如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)產(chǎn)水、進(jìn)水電導(dǎo)率和系統(tǒng)脫鹽率隨時間變化情況

由于季節(jié)變化，系統(tǒng)的進(jìn)水電導(dǎo)率在900～1 200 μS/cm之間浮動，產(chǎn)水電導(dǎo)率始終在15 μS/cm以下，平均產(chǎn)水電導(dǎo)率在11 μS/cm左右;反滲透系統(tǒng)的脫鹽率維持在98.5%以上，平均脫鹽率在98.8%以上。反滲透系統(tǒng)產(chǎn)水水質(zhì)一直非常穩(wěn)定，延長了后續(xù)離子交換工藝的再生周期，減少了藥劑用量，降低了運(yùn)行成本，抗污染膜對已污染的黃河水有很好的適應(yīng)性。

5 反滲透系統(tǒng)的清洗情況

反滲透系統(tǒng)運(yùn)行6個月后發(fā)現(xiàn)一段壓差升高，系統(tǒng)產(chǎn)水量衰減，判斷系統(tǒng)出現(xiàn)了有機(jī)物、膠體、微生物等物質(zhì)的污染，需要對系統(tǒng)進(jìn)行化學(xué)清洗，清洗藥劑組成為：NaOH+Na-SDS(十二烷基苯磺酸鈉)+ STPP(三聚磷酸鈉)等，pH為11.5左右，清洗時間為8 h左右;之后進(jìn)行酸洗，清洗液為鹽酸+檸檬酸，pH為2~3，清洗時間為1 h，清洗液溫度為30 ℃;最后用非氧化性殺菌劑進(jìn)行殺菌處理。系統(tǒng)清洗時選擇分段清洗，先低流量清洗，單支膜殼流量為5 m3/h，循環(huán)清洗，然后進(jìn)行浸泡，再大流量清洗，單支膜殼流量為9~10 m3/h左右，循環(huán)清洗;最后用除鹽水大流量沖洗，單支膜殼流量在10 m3/h左右，直至清洗液被沖凈為止。清洗后系統(tǒng)一段壓差恢復(fù)正常，系統(tǒng)產(chǎn)水量為45 m3/h。反滲透系統(tǒng)清洗前后數(shù)據(jù)對比如表3所示，說明膜元件清洗恢復(fù)性良好，適于以地表水為水源的電廠水處理項目，具有推廣意義。具體參見http://www.dowater.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

6 結(jié)論

國產(chǎn)反滲透膜在北方某大型熱電廠穩(wěn)定運(yùn)行，既滿足了電廠的鍋爐用水需求，又降低了產(chǎn)水含鹽量，延長了后續(xù)離子交換工藝的再生周期，減少藥劑用量，降低運(yùn)行成本及減少酸堿廢液排放，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益;此外，該膜元件具有良好的清洗恢復(fù)性，對已被污染的黃河水表現(xiàn)出很好的適應(yīng)性。國產(chǎn)膜元件很好地替代了國外知名品牌的產(chǎn)品，對以地表水為水源的熱電廠鍋爐補(bǔ)給水項目有很好的推廣借鑒意義，推進(jìn)了國產(chǎn)化進(jìn)程。