反滲透水處理技術在電廠中應用

2019-02-17 18:12:43

 反滲透(RO)作為一種簡易、實用的水處理方式在電廠應用中已由全套進口逐步發展到國產化,其設計和運行也從原來的照抄照搬到國內獨立完成??梢哉f在國內的電站水處理行業,對RO的應用已積累了相當的經驗。但是我國電力行業還沒有一套完整的關于RO設計、施工和運行的規程。RO用戶雖然眾多,但管理上不統一,并且在設備及技術上受制于外國膜制造公司。為從根本上扭轉這一局面,以國內RO應用情況為依據,完善出一套適合我國國情的RO設計、施工和運行方案是當務之急。

  筆者調研了國內RO用戶的應用狀況,結合應用中出現的問題,通過對比分析,就系統中幾個環節提出自己的看法與認識。RO水處理方式是通過給水加壓使水分子通過膜元件,把溶解鹽類的水化離子或大分子阻留在濃水側。因水質濃縮,為防止CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4等難溶物質結垢要有加酸系統和阻垢劑加藥系統;為保證RO入水不損壞膜元件,前面有預處理;后面可加離子交換(IEX)以進一步提高水質標準。RO單元應包括:保安過濾器、高壓泵、RO膜組件、化學清洗系統、加藥系統、檢測儀表及連接管線、輔助安全系統等設備。其典型系統見圖1。

  實際應用中,電站RO脫鹽系統回收率大都為75%;常見的兩段系統,前后段膜元件比例約為21,三段系統則前后段膜元件比例約為32,RO單元差別不大。其他方面因原水條件、出力、出水水質等要求不同會有較大差別,因此RO的設計、施工與運行不可千篇一律,其各個環節值得探討研究。

    1 預處理部分的幾點建議

  盡管在RO入口前有保安過濾器(又稱精密過濾器或5μ過濾器)以保證膜元件不被劃傷或污堵,但前面的預處理系統合理設計與平穩運行對RO至關重要。國內電廠RO應用事故中70%以上與預處理有關。通過調研提出以下建議。

  1)對于地表水源的RO脫鹽系統,兩層濾料過濾器(一般為無煙煤和石英砂)值得推廣。華東地區五個RO用戶均采用此設備,華北有RO水處理系統的電廠雙層濾料過濾器的用戶也不少。兩層濾料過濾器截污能力大,運行周期長,運行中水頭損失增長較慢,實踐中應用效果良好,保證了RO入口水符合要求。

  2)預處理中加藥的選擇:預處理中加入各種混凝劑,可以除去水中懸浮物,膠體等雜質。但如果不根據水源實情,一味地添加,不僅改善不了水質,相反會因藥劑本身或藥劑中所含雜質,而使水中帶入對RO膜元件有害的物質。國內電廠RO事故中以此為因的不乏其例。輕則減短膜元件壽命,重則使部分膜元件報廢。同時藥劑之間的兼容性也不容忽視。如:使用六偏或聚丙烯酸為阻垢劑時,則混凝過程中不應使用陽離子型聚電解質作助凝劑。   3)活性炭過濾器的作用:活性炭可以除去水中有機物、余氯等有害于膜元件的雜質。對于CA膜,因其耐氯性強,抗有機污染性差,為防止微生物應在前處理中加入CL2或NaOCL,一般不再加活性炭過濾,國內許多RO用戶,如:楊樹浦電廠、寶鋼電廠、鄭熱五期等均如此。   

上海石洞口電廠雖為CA膜,但預處理中加有活性炭過濾。結果為保證RO入口水含有一定余氯,不得不二次加氯;對于TFC膜,怕CL2,而耐有機污染能力稍強,常加活性炭過濾以使RO入口水余氯為零。因此維護活性炭過濾器的正常運行十分關鍵。如某電廠RO系統由于活性炭運行欠佳,活性炭出水COD反而增大,并且實測中沒有活性炭過濾已能保證RO入口水質,使得活性炭過濾不僅形同虛設,反而成為事故的潛在隱患。另外,對于活性炭濾料的選擇應注重實用效果,有些RO用戶由于活性炭過濾器濾料的因素而出現運行事故應引以為誡。 

  4)保安過濾器運行良好的重要性:保安過濾器主要目的是為了保證RO進水不損壞膜組件,按運行方式可分為反洗型和不可反洗型。不可反洗型濾元為一次性,運行費用高,但效果好。國內電廠中后期投產的鄭熱六期、石洞口二廠、外高橋電廠、北京三熱及衡水電廠的RO系統中均采用此種保安過濾器。尤其是石洞口二廠應用國內濾元,費用低而且運行良好,值得推廣。而國內早期投產的電廠,保安過濾器多為可反洗型,操作上復雜些。例如寶鋼電廠由于預處理欠佳,須每天反洗一次,而且還定期超聲波清洗,石洞口電廠每周反洗一次,運行較好。但是,對于復合膜,不允許含余氯。保安過濾器則成為系統中細菌滋生及污物沉積的主要隱患。因此,濾元使用時間不宜過長,并且可以選擇較高的濾速,建議采用15/(·2)濾元過濾面積,以便減少更換周期。這樣,每次更換濾元的數量少,同時降低投資,防止了細菌滋生等隱患。

    2 RO附屬系統的再討論

    2.1 RO系統加酸量

  RO系統加酸調節入口水PH值,其劑量不僅要保證防止CaCO3垢,還要考慮膜元件的最佳運行PH值。對于CA膜其最佳運行PH值在5.5左右,對于TFC膜則在67左右(不同公司的膜的最佳運行PH值范圍有所差別)。對于RO用戶應根據實踐經驗進行調整,如上海石洞口二廠(采用聚酰氨復合膜)RO入口PH值為5.7,運行情況較好。但是PH值如果調得過低,不僅浪費酸,而且對膜性能的發揮不利。

  為了保證RO系統的實際運行,根據用戶水質特點及設備情況,甚至可以不加酸。如衡水電廠采用少加酸、不加阻垢劑的方式,不但降解了過去的污染,而且目前運行穩定,帶來很大的經濟效益和環境效益。

    2.2 阻垢劑的必要性

  加阻垢劑如六偏磷酸鈉,旨在防止CaCO3等物質結垢。如果水質良好,完全可以不加阻垢劑。RO水處理系統的大部分用戶在實際運行中都沒有加,但卻都有此加藥系統。這不能否認在一定程度上造成資金占用,因此在RO設計中對于確實水質良好,可以大膽地不上阻垢劑加藥系統。

    2.3 關于沖洗系統

  國外資料報導,500×10-6以下含鹽量的水質可以用原水沖洗,即低壓沖洗而不再另加沖洗設備,如果水質含鹽量較高則必須用RO出水沖洗,需專門配置RO沖洗系統。實際上,許多電廠全套引進國外設備,有沖洗系統且為程序控制,即RO停運后自動由淡水箱送水入RO入口沖洗一段時間。這些電廠多數并沒有投運此系統。如軍糧城電廠原設計有,但投產以來沒有用淡水沖洗,情況良好。筆者認為在RO設計時,如果水源水質良好(含鹽量低),應省去額外的沖洗系統。低壓沖洗即可滿足RO膜元件的要求。

    2.4 關于化學清洗

  如果RO運行正常,每年只須化學清洗一兩次。華東地區五個RO用戶(除寶鋼外)均選擇臨時接管的清洗辦法。其它地區應用固定清洗系統的用戶也很少。從實用性和經濟性來看


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