反渗透水处理技术在补给水处理中的应用.pdf

第 3 l卷 第8期 2 0 0 9年 8月 华 电技 术 Hua d i a n Te c h n o l o g y V0 1 3l NO 8 Au g 2 0 0 9 反渗透水处理技术在 补给水处理 中的应 用 李长志 ( 中国华 电集 团富拉尔基发 电总厂 ， 黑龙江 齐齐哈尔1 6 1 0 4 1 ) 摘要： 反渗透水处理技术是当今先进、 节能、 环保的分离技术， 其原理是在高于溶液渗透压的压力作用下 ， 借助于只允 许水透过而不允许其他物质透过的半透膜的选择截留作用将溶液中的溶质与溶剂分离。利用反渗透膜的分离特性， 可 以有效地去除水中的溶解盐、 胶体、 有机物 、 细菌、 微生物等杂质， 具有能耗低、 无污染、 工艺先进、 操作维护简便等优点。 通过对引入反渗透水处理技术在中国华电集团富拉尔基发电总厂锅炉补给水处理中的应用与传统的离子交换除盐水处 理系统的经济性的对比， 阐述了反渗透水处理技术的原理及应用优势。 关键词： 水处理技术 ； 反渗透； 半透膜； 离子交换除盐 ； 工业废水 中图分类号 ： T K 2 8 4 7 文献标志码 ： B 文章编号 ： 1 6 7 41 9 5 1 ( 2 0 0 9 ) 0 8 0 0 7 20 2 1 反渗透膜水处理技术 1 1 反渗透膜水处理技术的应用现状 自1 9 9 5年以来 ， 反渗透膜的使用量每年平均递 增 2 0 。国内反渗透膜工业应用 的最大领域仍为 大型锅炉补给水， 各种工业纯水、 饮用水的市场规模 次之 ， 电子 、 制药 、 食 品等行业反渗透膜的应用也都 形成了一定规模。有潜力的应用领域有发 电厂冷却 循环水的排污水处理 、 大型海水淡化、 苦成水淡化 、 大型市政及工业废水处理等。 1 2 反渗透膜与传统离子交换除盐水处理技术原理 1 2 1 离子交换除盐水处理技术原理 离子交换除盐水处理的基本原理 ： 清水经过交换 树脂层后 ， 水中阳离子被 阳树脂吸附， 树脂上的可交 换阳离子被置换到水中， 与水中的阴离子组成相应的 无机酸。除二氧化碳后 ， 含有无机酸的水再通过阴离 子交换树脂时 ， 水 中的阴离子被树脂所吸附， 树脂上 的可交换阴离子 O H一 被置换到水中， 与水中的阳离 子 H 结合成水 ， 从而达到水质净化的目的。 阳树脂工作原理 ： K Na R S O l H + 1 c a 2 + 1 Mg + R s o ； 收稿 日期 ： 2 0 0 9 04 一l 3 1 u 2一 C1 一： Hco3- HS i O3 - 阴树脂工作原理 ： R N OH 一 H Ri N s o Cl 一 H C O ； HSi O- s 0 一 C 1 一 +H 2O 。 HCO3- HS i O - 1 2 2 反渗透膜水处理技术原理 用不允许溶质通过只允许水通过的半透膜， 将盐 水与淡水隔开。由于淡水中的化学位 比盐水中的化 学位高， 所以从热力学观点看 ， 水分子会 自动地从化 学位高的淡水室通过半透膜 向化学位低的盐水室转 移， 这种现象称为渗透现象。盐水侧液位升高 ， 产生 一 定的静压力， 阻止水分子向盐水侧移动 ， 当盐水室 的液面与淡水室液面差达到一定高度时， 通过半透膜 进入盐水室与通过半透膜离开盐水室的水量相等 ， 即 达到动态平衡状态 ， 平衡时淡水室与盐水室之间的液 面差所产生的静压力称为渗透压。如果在盐水室侧 外加一个比渗透压更高的压力 ， 则可以将盐水中的纯 水挤出来 ， 即变成盐水室中的水 向纯水中渗透， 即其 渗透方向与 自然渗透方向相反， 可 以使盐水得到有效 分离 ， 达到水质净化的 目的， 这就是反渗透水处理的 工作原理。 2 锅炉补给水水处理现状 目前 ， 随着国内一些新建 电厂的相继建成投产， 反渗透水处理技术也广泛应用于电力生产锅炉补给 一 溉 眦 + + H 2 r， + + 。一 2 。一 2 第 8期 李长志： 反渗透水处理技术在补给水处理中的应用 。 7 3 水的净化处理中， 从而替代或与传统离子交换除盐水 处理技术联合应用， 大大提高了锅炉补给水 的制水经 济性， 减少了各种废酸、 碱液的排放， 降低 了环境污 染。中国华电集团富拉尔基发电总厂( 以下简称富电 总厂) 目前的锅炉补水处理工艺为 ： 预处理一一级除 盐一混床。水处理设备分为 4套一级除盐设备和 5 台混床。单套设备水处理能力为l O O t h ， 最大制水能 力为4 0 0t h 。每年用于再生用的酸、 碱量各有近千 吨， 排放的再生废酸 、 碱液多达 6 7万 t ， 车间每年用 于酸、 碱上的费用 占整个车间生产维护费用的 1 3以 上。同时， 制水设备运行周期相对较短 、 失效频繁， 运 行人员劳动强度大。面对上述不足， 解决的办法是引 进先进的水处理技术反渗透膜水处理技术， 改善 现有的化学水处理工况。目前， 黑龙江省内投产的各 电厂锅炉补给水处理工艺均为传统的离子交换除盐 工艺， 故可以参考借鉴的成功经验不多。下面就传统 的离子交换和新兴的反渗透膜水处理技术进行对比 分析， 探讨反渗透水处理技术在富电总厂锅炉补给水 处理中应用的可行性。 3 反渗透水处理技术应用的可行性分析 3 1 反渗透与一级除盐离子交换系统性能对比 反渗透与一级除盐离子交换 系统性能对 比见 表 1 。 3 2 应用反渗透水处理技术前后的经济性比较分析 应用反渗透技术在富电总厂锅炉补给水处理系 统后 ， 可以采取 2种运行方式 ： 一种为预处理一反渗 透一一级除盐一混床； 另一种为预处理 一反渗透一 混床。鉴于富电总厂 目前 的实际情况 ， 宜采用第 1 种运行方 式。反 渗 透水 处理 工艺 的除 盐率 可达 9 8 以上， 因此， 采用反渗透水处理工艺前后的除盐 系统的运行周期理论上可以延长 5 0倍左右 ， 相应的 酸 、 碱耗量就可以减少 5 0倍左右， 实际运行 中运行 周期可以延长 2 03 0倍。采用反渗透水处理工艺 前后除盐系统的运行情况见表 2 。 由表 2可知， 采用反渗透水处理工艺后 ， 除盐系 统每年的运行费用可以节约近 1 5 8万元。建 3套反 渗透水处理设备 ( 每套设计 出力为 1 0 01 2 0 t h) 就可以满足富电总厂锅炉补给水处理需求 ， 总投资 约为 6 0 0万元。3套反渗透水处理设备每年的运行 费用 ( 阻垢剂等 ) 仅为 l 5万元左右， 增建 3套反渗 透水处理设备的总投 资 6 0 0万元经过 6 0 0 ( 1 5 8 1 5 )= 4 2 ( 年) 左右即可收回直接投资成本 ， 而且不 包括大量的酸、 碱废液进行处理的各种费用。 3 3 应用反渗透水处理技术可有效利用工业废水 目前 ， 富电总厂工业废水 回收处理后直接排放 表1 反渗透与一级除盐离子交换系统性能对比 表 2 应用反渗透水处理工艺前后一级 除盐系统运行状况比较 到冲灰系统进行 冲灰处理 ， 几乎没有 回收再利用。 主要原因是厂内工业废水 的含盐量非常高 ， 超出了 目前离子交换 除盐设备的处理能力 ( 周 期短 、 制水 量少、 酸碱耗 高等 ) 。如果 化学水处理增加反渗透 处理工艺 ， 就可以充分利用厂内回收处理后 的工业 废水 。目前 ， 厂内工业废水的回收处理量约 2 0 0 t h ， 每年可回收利用废水资源约 1 7 5万 t ， 基本可以满足 化学车间一半以上的制水需求 ， 可节约大量水资源和 取水费用。 ( 下转第7 7页) 第8期 姜大刚： 发电厂排烟冷却塔防腐体 系设计 7 7 内表面喉部 以下 、 中央竖井及水槽顶部 、 塔壁外表 面 、 其他部位 。结合排烟冷却塔 的结构特征和腐蚀 特点进行防腐分区保护， 设计相应的防腐保护体系， 见表 4 。 表4 某排烟冷却塔防腐体系 5 3 排烟冷却塔防腐施工工艺 ( 1 ) 塔筒内外壁由于面积大、 漆膜厚度大 ， 推荐 采用高压无气喷涂施工。施工前 ， 施工者应检查喷 枪以保证喷涂质量 ， 调节喷枪以产生最佳扇形。手 持喷枪使喷束始终垂直于受涂表面并与受涂表面保 持 3 0 c l n左右的距离 ， 喷枪移动要与基层平行 ， 每枪 应与前一枪搭接约 5 0 ， 运行速度要一致 ， 快慢应 根据膜厚而定。 ( 2 ) 其他部位作业面较小 ， 推荐采用手工滚涂 施工。辊筒 应使用质量好 、 不易掉毛 的羊 毛辊筒。 涂刷前检查辊筒， 织物应粘接牢固、 无开胶 、 无打结 ， 辊筒应清洁 、 无水。涂刷时蘸漆应均匀 、 饱满， 但不 能流淌、 滴落?施工 中用力应均匀 ， 呈“ V” 字移动， 注意搭接处 ， 漆膜厚度要均匀 ， 不可漏涂 、 不可流挂。 ( 3 ) 排烟冷却塔防腐施工中应重视混凝土基层 的质量要求和处理措施 ， 涂料的施工应严格按照设 计 、 施工要求进行 ， 涂装的质量控制和施工验收环节 也十分 重要 6 存在的问题 由于 2台机组共用 1座冷却塔排烟 ， 2台机组 必须同时停机才能对 9排烟冷却塔 内的防腐进行 检修。国外电厂有冷却塔 内防腐运行 1 5年以上不 检修的业绩， 国内排烟冷却塔电厂均为近几年投产 的， 目前还没有冷却塔内防腐运行年限的经验和数 据。另外 ， 9排烟冷却塔的土建及安装工程质量十 分重要 ， 其中排烟冷却塔的防腐施工是最关键部分。 7 结论 ( 1 ) 烟塔合一防腐技术在国外已经成功应用 2 0 多年， 但在国内还是一项新技术。由于烟塔常年处 于高温 、 高湿、 强腐蚀的环境 ， 所以排烟冷却塔的防 腐蚀体系的选择应引起高度重视 ， 必须以科学的态 度采用高新技术产品和先进的施工工艺： ( 2 ) 烟塔合一防腐蚀体 系的选择， 要在充分认 识混凝土腐蚀机理的基础上( 可借鉴德国经验) ， 精 心设计、 精心选材、 精心施工， 从根本上提升防腐质 量 。国内目前在涂料生产上还没有经验和数据， 大 都选择德国进口产品。为了延长排烟冷却塔的使用 年限， 建议选择有同类 工程业绩 ， 防腐寿命 长的产 品， 并且严格控制防腐的施工质量。 参考文献： 1 蓝文标， 马兆荣， 李康 烟塔合一的冷却塔混凝土表面防 腐技术 C 中国电机工程学会火力发电分会工业冷却 塔专业委员会排烟冷却塔 专题技术研讨会 论文汇编 广 州 ： 广东电力设计研究院 ， 2 0 0 8 ： 1 7 5 2 D I J T 5 3 3 9 -2 0 0 6 ， 火力电厂水工设计规范 s ( 编 辑 ： 刘芳) 作者简介 ： 姜 大刚 ( 1 9 8 0 一 ) ， 男 ， 河北 沧州人 ， 助理 工程师 ， 从事火 力发电厂水工结构质量控制管理方面的工作 0 ot )。 ( ( ) C oo(二 ) ( 上接第7 3页) 参考文献： 4 结束语 由上述分析可知 ， 反渗透水处理技术作为近年 来新兴的水处理技术 ， 在富电总厂具有较高 的应用 价值， 但其建设投资大、 对原水水质要求高等缺点， 严重制约了反渗透水处理技术在一些已建老电厂的 应用。随着科学技术的发展以及对节约水资源和环 保要求的提高， 反渗透水处理技术在电厂会得到越 来越广泛的应用。 1 周柏青 全膜水处理技术 M 北京： 中国电力出版社， 2 0 o5 2 J 陈志和 电厂化学设备及 系统 M 北 京 ： 中国电力出版 社 ， 2 0 0 6 3 李旭东， 杨云 废水处理技术及工程应用 M 北京： 机 械工业出版社， 2 0 0 3 ( 编辑 ： 白银 雷 ) 作者简介： 李长志( 1 9 7 1 一 ) ， 男 ， 黑龙江齐 齐哈尔人 ， 工程师 ， 从 事 电厂化学技术和管理方面的工作 。