MBR 技术在电厂中水处理中的应用研究

李星峰

华电新疆发电有限公司昌吉分公司

摘 要

MBR技术即膜分离技术，双膜法及全膜法具有更高的污染物去除效率，已成为目前热电厂中水回用的主流深度处理工艺。膜污染是膜法深度处理工艺的限制因素，膜污染形成机制与控制策略研究成为中水回用领域的研究热点和难点。随着水处理技术及设备的发展，一些新型的材料、技术和设备也逐渐推广应用于热电厂的中水深度处理；未来城市中水将成为热电厂的第一水源，膜法将成为中水深度处理与回用的最关键工艺，其预处理和深度处理工艺将实现多样化与高效化的发展。

关键词：MBR技术；电厂中水；深度处理

1引言

热电厂是工业用水大户，我国热电厂用水占总用水量的8%。热电厂用水的80%～90%是循环冷却水^[1]，水质要求不如饮用水严格。随着污水处理率的逐步提高和污水处理设施的扩大建设，大部分热电厂可以获取稳定的中水水源，因此热电厂中水回用在全球得到广泛的关注和应用。热电厂中水回用既解决了电厂水资源短缺问题又实现了城市污水的二次利用，既经济高效又节能环保。本文在总结目前热电厂中水回用的现状、水源转换所引起的主要问题、主流的中水深度处理工艺及其国内应用情况的基础上，重点分析了中水深度处理技术的发展和应用现状、膜污染形成机制与控制策略，并对其应用趋势与发展前景进行了分析和展望。

2相关理论概述

2.1电厂中水概述

“中水”起名于日本，“中水”的定义有多种解释，在污水工程方面称为“再生水”，工厂方面称为“回用水”，一般以水质作为区分的标志^[2]。其主要是指城市污水或生活污水经处理后达到一定的水质标准，可在一定范围内重复使用的非饮用水。在美国、日本、以色列等国，厕所冲洗、园林和农田灌溉、道路保洁、洗车、城市喷泉、冷却设备补充用水等，都大量的使用中水。近年来，很多有识之士都在呼吁尽最大的可能利用中水。

目前我国大部分热电厂可以获取稳定的中水水源^[3]，因此热电厂中水回用在全球得到广泛的关注和应用。热电厂中水回用既解决了电厂水资源短缺问题又实现了城市污水的二次利用，既经济高效又节能环保。

2.2 MBR技术

MBR技术即膜处理技术,按照分离作用的类型又可分成微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)以至反穿透(RO)等^[4],至于它的分离机理、应用范围等见表一。

从上表中可看出,膜分离流程是用压强为推动力、并无相变且可有选择地通过,与传统的化学处理方式相比,具备分离效率高、环境无污染小、工序简易、控制简便、制造过程便于管理等优势。

3 MBR技术国内外应用现状

3.1微滤技术

微滤网的膜口径约为0.05～20.00μm,通常可除去水体的病菌、固态微小颗粒等,其分解原理与传统的滤网筛选原理相似,膜物理结构也是影响分离效率的决定性因素^[5]。微滤一般用作洗涤水不溶物、漂浮固物等的脱除,还有超筛、纳筛、逆向渗透等前期处理过程。

作为水处理的常用工艺，微滤虽然可以有效去除浊度、悬浮颗粒物等污染物，但对于微量有机物的去除则非常有限。外加电场与膜分离工艺相结合，可以提高对微量有机物的去除效果。一方面，电场力作用可以使得水中的带电荷有机物发生定向迁移，减少或增加膜表面的微量有机物附着；另一方面，尤其是在沿海地区，因水中含有的较高浓度的氯离子，可在电极表面氧化生成活性氯，因而可氧化去除微量有机物。

3.2双膜分离技术

近年来,双膜技术的研制和发展已逐渐成为中国国内环保科研热点之一。刘梅红,姜坪等利用超筛与纳米过滤膜的复合工艺技术解决工业废水,经科学研究表明,两者的复合工艺技术对COD值和电导率、浊度等均有优异的消除功效,而姜坪对彩度消除效果可高达100％,并能够回用于电厂的各个工艺技术阶段用水^[6]。刘洪谦教授利用厌氧-缺氧-好氧超滤膜生物反应器-纳滤膜的复合工艺技术解决电厂中水,科学研究证实,厌氧生物滤池色度去除率达到了70％,通过MBR生物超滤净水设备系统就能除去90～95％的COD^[7],而通过纳滤膜设备继续除去COD、色度和脱盐,颜色去除率依次为为50～80%，70～90%及60～70%,出水流基本无色,并获得回用水的水质标准。

4 MBR技术在电厂中水处理中的应用

4.1处理工艺选择

电厂中水污泥中的污染物质大部分都是直接染料和阻燃助剂。电厂内原来的一个加药絮凝沉淀设备,由于操作费用高、强度大、污泥总量多,而且出流COD水平也无法达标,所以必须对原来工艺进行修复。其一般具有如下特征:水体变化量很大,COD范围为100～1500mg/L,色度范围为500～1000倍;有机质浓度较高,B/C≈0.3,属于工业过程污染物；因为处置区域局限性较大,且必须尽可能使用原来设备。目前中国国内电厂大都使用传统的生化法来处置电厂中水,但因为常规生化占地面积较大、需要专业管理。所以,该工艺中大都使用了膜分离技术和活性污泥法。

图1 膜分离技术处理工艺

4.2 MBR技术中膜的选择

在电厂中水处理中，以两侧静压差为推动力，利用膜的选择透过性实现对液体混合物分离的过程。MBR技术主要用于超滤、纳滤后废水深度处理等方面，其色度去除率在99%以上，透过液几乎无色，废水回收率大大提高。段晓笛等采用MBR-微电解集成技术处理电厂中水，CODCr、浊度、色度去除率分别达到75%、99%、100%，处理后的水质能够达到排放标准。然而，由于电厂中水中含盐量高，造成渗透压很高，使得超滤技术在电厂中水处理中很难进行。近年来，在电厂中水处理方面超滤技术已逐渐被纳滤所取代。

4.4膜分离技术中分离技术的选择

在电厂中水的处理中，主要采用双模组合工艺分离技术。双膜组合工艺即将两种不同的膜技术联合起来处理电厂中水，主要应用于在电厂中水的深度处理与回用方面。以微滤或超滤作为前处理，纳滤或高分子膜作为高级处理过程的双膜组合工艺具有很好的适用性。微滤或超滤可截留一些固体悬浮物及大分子，以满足纳滤和超滤的进水要求，缓解膜污染，增加其使用寿命；纳滤和超滤则可更好地回收印废水中染料等有用物质，而且还可以实现高盐度废水的有效处置。因此，双膜技术的研究已逐渐成为国内外研究的热点之一。

结 论

膜分离技术因其对于电厂中水处理来说有着能耗少、工序简便、无污染等优点,在工业废水的处理过程中的运用也日益多。通过分析电厂中水处理的现状以及膜分离技术在电厂中水处理中的应用可以得出：

（1）使用高分子膜可以有效去除废水中的Cr6，电厂中水可以通过膜过滤来清除浊度，且无二次污染，占用面积较小，是清洁生产规划中的一项成本效益高、技术可行的手段。

（2）目前膜分离技术相比于传统沉降法有显著的优势，成本收益较高，但是目前膜分离技术还是有一定的缺陷需要进行改进，这需要材料学界以及实际应用者的共同探索与思考。

参 考 文 献

[1]商文霞.电厂中水处理工程项目建设管理研究[D].华北电力大学（河北）, 2009.

[2]刘秋生.石灰法城市中水处理技术在电厂中的应用[C]//Apec清洁化石能源研讨会.中国电机工程学会,2007.

[3]刘颖,高艳玲,吕立宏.MBR技术在污水处理中的应用[J].沈阳大学学报：自然科学版,2006,18(2):3.

[4]王朱杰,付永胜,魏剑斌,等.MBR技术在废水处理中的研究现状及其展望[J].污染防治技术,2003(z1):4.

[5]许武星.MBR技术在污水处理中的应用[J].江西建材,2015(19):1.

[6]苏东辉,叶小郭,姚德飞.复合MBR工艺处理生活垃圾焚烧电厂渗滤液[J]. 环境科学与技术,2012,35(4):4.

作者：李星峰，男，1987年，汉族，籍贯陕西汉中，本科学历，职称：助理工程师

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