全膜分离技术在电厂化学水处理中的应用研究

全膜分离技术在电厂化学水处理中的应用研究

王晓昕

内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司 内蒙古自治区呼和浩特市 010206

摘 要:现阶段，随着人们生活水平的不断提高，人们也越来越追求高品质的生活。在现代城市发展建设的过程当中，电厂化学水的处理工作备受瞩目，以往传统的化学水处理方法，逐渐无法满足当前电厂化学水处理需求。全膜分离技术凭借自身众多的优势，将其应用于电厂化学水处理当中具有重要意义。

　　关键词:全膜分离技术；电厂化学水；应用分析

　1 电厂化学水处理技术的特点分析

　　1.1设备集中化布置

　　传统的电厂化学水处理系统中，通常会按照设备功能的不同进行布置，由于化学水处理系统种类较多，所以在布置上需要占有较多的面积，而且各设备都处于分散的状态下，不仅不利于生产，也不利于管理的需要。而集中化的化学水处理系统其整个流程都得以不断的优化，设备布置上不仅立体、紧凑、而且较为集中，有效的节约厂房的面积和空间，使设备之间能够实现良好的配合，对提高设备的综合利用率及运行管理水平起到了非常重要的作用。

　　1.2生产集中化控制

　　集中化的电厂化学水处理系统其可以将各个子系统的控制统合为一套综合化的控制系统，其控制系统利用可编程逻辑控制器（PLC）和上位机的2 级控制结构，利用PLC 来实现各设备上的数据采集和控制，而且在上位机和PCL之间利用数据通信接口实现通信的需要，设置化学总控制室，而总控制室的上位机利用局域网的总线形式将各子系统进行集中联接，从而使整个化学水处理系统可能实现集中监测、操作和控制。

　　1.3方式以环保和节能为导向

　　随着环境保护意识的提高，水处理也开始朝着绿色概念方向发展，实现零排污和零清洗。电厂作为水资源消耗的大户，在当前水资源可持续发展战略下，需要合理的利用水资源，提高水的重复利用率。所以在电厂中，需要依靠先进的技术和管理制度，从而实现水资源的循环利用，避免了对环境所带来的污染。

　　1.4检测方法方式日趋科学化

　　目前在对化学水进行检测时其检测和诊断技术都不断的发展和进步，检测方法和方式更加科学化，利用化学诊断方式，不仅做到了事前防范的作用，而且可以实现在线诊断，分析方式上也实现了痕量分析，检测和诊断技术的成熟，有效的保证了机组运行的安全性和稳定性，减少甚至时避免了事故的发生。

　　2 电厂化学水处理技术的具体应用

　　2.1电厂锅炉给水处理枝术

　　锅炉给水处理是通过供给合格的水、结合锅炉内水调节监督等手段，防止热力设备出现腐蚀、结垢、汽水共腾的现象，保证锅炉安全稳定地正常运行。如今炉水处理运用上较为厂泛的是用氨和联氨的挥发性，但它存的局限性在于它仅仅比较适用在新建机组，待水质稳定后转为中性、联合处理。加氧技术的合理使用在一定程度上改变传统除氧剂、除氧器的处理，在低温状态下就能够生成保护膜，有效抑制腐蚀。在实际给水处理过程中，要根据给水的水质和水汽系统的材质来选择具体的应用方法，另外也要确保使用后机组无结垢和腐蚀问题。

　　2.2 电厂锅炉炉内水处理技术

　　相对来说，电厂化学水处理技术在锅炉方面的应用最广泛，已经完成了在锅炉炉内的水处理技术的优化，最近研究研究人员已经将该项技术成功应用与低磷酸盐和平衡磷酸盐的处理技术上。该项水处理技术的优势是利用高效的化学反应，有效地处理了锅炉内的水，但是，该项技术也存在着一些缺陷，对工艺参数要求较高，不允许出现一点偏差，一旦出现偏差就会造成严重的后果。

　　2.3原水净化处理

　　火力发电厂内由于用水量较大，因此水的来源大部分都是未经任何处理的自然水，这种水中往往含杂着多种杂质和盐分，会对发电设备的正常运转带来障碍。所以对于原水的净化处理就十分有必要。所以要对原水中的杂质进行沉淀处理，并且对于其中的多余的盐分来进行去除，但同时要注意水的PH 值是否在范围之内，若超出正常范围，则要进行中和。但是中和又会带来而更多的废料，如果不进行及时的处理以及合理的利用，不光会浪费资源，破坏环境，还会降低发电厂的发电效率，增加成本。目前较为基础的原水净化处理技术主要通过沙土、活性炭过滤，而更为高级的技术方法则是通过超滤装置来对原水进行过滤。这种新方法可以规避传统方法带来的负面作用，还可以充分利用资源，节约成本，提升过滤效率，消除对环境的破坏。

　　2.4 FCS 技术的应用

　　现今电厂化学水处理呈现出其内部设施分散作业及操控的特点，像汽水取样、自动加药及常规指标检测这些仪器，不但布置特别分散，数目也不小。但是FCS 技术却完美的避免了此不足，其呈现出强大的全分散性、整体信息化、能跨机组作业以及全流通性的工艺特性，能特别好的适应当下电厂水处理系统仪器相对疏远的情况。电厂利用FCS技术处理化学水时，可做到少投入的情况下达到全信息化操控，明显的节省了人力消耗。

　　2.5 膜分离技术

　　膜分离技术是以高分子薄膜为介质来对溶质或溶剂进行分离提纯的一种新型技术。这种技术较之于传统技术来说，能达更高的效率并且能耗也更低，操作需要的技术含量也不高，更为方便。纵观目前火力发电厂的水处理技术，都需要投入大量的成本和人力，无形中增加了发电厂的经济负担。而膜分离技术则可以有效的降低成本投入，并且处理后的水质更高。膜分离技术中的膜主要有超滤膜、微滤膜和反渗透膜等几类，根据不同的杂质和水质情况采取不同的膜进行分离处理，则可以更具针对性的改善水质。在此种，反渗透膜的效果是最好的，这种膜只能让水分子穿过，而其他的杂质则无法穿过，其除盐率高达98% 以上。这样不仅能降低水中的杂质含量，还能减少中和药剂的使用，具有降低成本的作用。膜分离技术处理过后的水质达到了国家标准，减少污染物的排放，并且这种简易的操作可以使得员工更容易上手，降低人力的投入，从而为电厂节约成本。

　　3 膜处理工艺简介及原理

　　3.1膜技术工艺简介

　　20世纪20年代，西方国家首先将这大自然中普遍存在的膜分离现象应用于工业生产，到50年代初反渗透理论的提出才使得膜技术正式运用于水质处理中。相较于西方，我国在80年代初才将这一技术引入到电厂水处理中。从膜技术发展的历史来看，这一具有良好前景的实用性技术一般包括微滤、超滤、纳滤、反渗透以及电除盐技术。得益于具有选择透过性的反渗透膜的使用，在外加压力的作用下，这些技术对于水中的硬度、浊度、色度有良好的调节作用，同时又能去除COD、有机物以及微生物。

　　3.2膜处理技术原理

　　与生物膜类似，膜处理技术的核心在于使用具有分离、浓缩、提纯功能的特质膜，实现对于混合物人为的选择性过滤。从膜的形态上来分可具有固、液、气三种，目前固体膜为大多数企业所采用的，液体膜也因某些独有的优势运用于废水处理中，气态膜则尚处在实验阶段。作为整个废水处理系统的核心，其工作原理包括：首先是对于混合物进行分离，依靠不同性质的薄膜以过筛的方式分离不同体积、质量、形态的物质；其次，在分离过程中，不同成分的物质也会发生分解，根据其不同的溶解速度，对于某些物质实现分离过滤。

　　与传统的分离方法相比，膜分离法设备简单、操作易行，可以实现对于相对分子量较大的物质进行分离，随着科技的进步，当前所研究应用的薄膜可以同时对于上千种物质进行分离，极大的提高废水处理的效率。另外，膜分离法不需要额外添加辅助物质，并且在常温下即可实现保障水处理的进行，降低对于操作环境的依赖性，并且满足环保的要求。

　　4 全膜分离技术在电厂化学水处理中的优势特点

　　全膜分离技术功能环境较为稳定。在实际的处理过程中，全膜分离技术能够为功能环境提供更强的适应性，保障了化学水处理过程的稳定性，为后续的相关工作提升了更加便利的环境条件，降低了工作压力。全膜分离技术的分子环境较为稳定。物理分子过滤是该分离技术的核心，在实际的功能环境中，并不需要任何化学添加剂以及催化剂，就能实现电子元素间的相互分离，从而达到循环利用的目的。并且在此基础上，处理全过程没有任何污染物产生，不会对周围环境造成污染，在一定程度上，降低了化学水的处理成本。全膜分离技术的粒子选择较为明确。在此技术的实际功能环境中，主要针对的是流动水体中包含的分子进行过滤分离。这种较为明确的粒子选择，不仅确保此分离技术分工明确，具有较高的可掌控性，更是为后续的功能延展以及过滤材料的选择提供了更好的环境条件。

　　全膜分离技术的适应性较高。在实际的应用过程中，该技术所应用的设备装置较少，相关设备结构简单，具有更便捷的操作方式，有利于维修管理工作的顺利开展，同时其回收率能够通过人为控制在一定的范围之内，更容易实现自动化的处理操作。全膜分离技术具有良好的能源消耗优势。在电厂采取此技术进行化学水的处理过程中，相应的能源消耗量较低，从而保证相关处理设备处于更加稳定的运行状态，为电厂的持续生产提供了有力的保障。

　　全膜处理技术对温度的要求较低。在实际的处理过程中，能够实现对温度敏感物质的有效分离，从而提高化学水处理的效率，达到化学水处理的理想效果。

　　5全膜分离技术在电厂化学水处理中的具体应用

　　5.1 超过滤技术

　　超过滤技术是全膜分离技术在电厂化学水处理中的第一道工序。此项技术过滤膜空隙较大，一般情况下为 0.05um至1um之间，能够将化学水中存在的大分子和颗粒物有效过滤分离出去。在超过滤技术的实际应用过程中，超过滤工程与滤膜孔径的尺寸有着直接关联，主要是将滤膜两侧存在的压力作为分离过程的主要驱动力，将滤膜作为过滤介质，通过滤膜两侧压力的作用，化学水就会流过滤膜，小于滤膜孔径的分子就会通过，而大于滤膜孔径的分子就会被阻碍在滤膜表面，从而实现净化、浓缩、隔离溶液的目的。在此过程中需要注意的是，一般情况下，超过滤膜的截留特征是通过标准分子有机物的截留量作为依据，普遍在 1000 至 300000 间。

　　5.2 反渗透技术

　　全膜分离技术在化学水处理的应用中，反渗透技术是其重要的组成部分之一，其应用优势为运行成本较低、操作便捷、产水水质高、无污染等，受到相关部门和人员的高度喜爱。反渗透技术的原理是通过反渗透膜能截留离子物质或小分子物质，透过水分子的特征，利用滤膜两侧存在的压力，依照相关要求对溶液进行过滤分离。因反渗透技术可以截留全部离子，仅使水分子透过，在电厂化学水处理过程中，能够实现对溶液中有机物、金属盐以及胶体粒子等物质更好的去除效果。

　　5.3 电除盐技术

　　电除盐技术的主要原理是利用溶液中包含离子所携带的电荷性质以及其分子大小，通过附加电场产生的电位差作为主要作用力，根据滤膜具有的选择透过性，进而实现对溶液中电解质的分离。在实际的化学水处理过程中，主要采用离子交换膜作为滤膜，其能够分成两个组成部分：一是阳膜，只能允许阳离子透过，对阴离子起到截留作用；二是阴膜，只能允许阴离子透过，对阳离子起到截留作用。电除盐技术在电厂化学水的处理过程中，具有高效分离溶液杂质的作用，在保证功率补给水电导率符合标准要求的同时，起到深层次脱盐的作用，在一定程度上弥补了电厂传统化学水处理的缺陷。

　　6 全膜分离技术存在的问题以及相应的解决措施

　　全膜分离技术在实际的化学水处理过程中，同样存在一定的问题。

　　在全膜分离技术的操作过程中，所有溶液都会流至膜表面之上，导致不能透过膜表面的杂质在膜中间聚集，形成较高的溶液浓度，并逐渐高于溶液主体浓度，导致溶液浓差极化情况的出现。并在膜表面形成一层阻力层，从而降低膜表面的过滤流速。想要尽可能避免这种情况的发生，就要在过滤分离之前对溶液进行相应的预处理，同时进行膜表面的改性处理，使用活性剂或可溶性高聚物，对溶液和膜的发生作用进行防治。同时，还要结合实际情况对压降进行科学合理的选择，提高过滤速率，进一步解决上述问题。

　　在实际化学水处理过程中，膜污染程度较高，并且清理工作具有较高的难度。溶液浓差极化现象是引起膜污染的主要原因，会造成膜表面的溶质附着，对实际处理过程造成极大的不利影响。并且在清洗过程中，因附着物的性质不同，清洗工作难度极大。因此，想要降低膜污染，达到更好的膜清理效果，就要根据附着物的不同性质，选择不同的方式进行清理。同时还要提升滤膜的耐用性，对膜组件进行科学的设计，从而提升溶液过滤流速，避免出现膜污染的现象。

结束语

　　总之，电厂化学水处理工作都备受关注。以往传统的电厂化学水处理技术，已经无法满足当前电厂化学水处理需求。在这种情况下，我们积极的应用全膜分离技术，能够有效的弥补传统化学水处理技术的不足，进而促进电厂运行效率的提升。

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