反渗透水处理技术在电厂中应用

2019-02-17 18:12:43

 反渗透(RO)作为一种简易、实用的水处理方式在电厂应用中已由全套进口逐步发展到国产化,其设计和运行也从原来的照抄照搬到国内独立完成。可以说在国内的电站水处理行业,对RO的应用已积累了相当的经验。但是我国电力行业还没有一套完整的关于RO设计、施工和运行的规程。RO用户虽然众多,但管理上不统一,并且在设备及技术上受制于外国膜制造公司。为从根本上扭转这一局面,以国内RO应用情况为依据,完善出一套适合我国国情的RO设计、施工和运行方案是当务之急。

  笔者调研了国内RO用户的应用状况,结合应用中出现的问题,通过对比分析,就系统中几个环节提出自己的看法与认识。RO水处理方式是通过给水加压使水分子通过膜元件,把溶解盐类的水化离子或大分子阻留在浓水侧。因水质浓缩,为防止CaCO3CaSO4BaSO4SrSO4等难溶物质结垢要有加酸系统和阻垢剂加药系统;为保证RO入水不损坏膜元件,前面有预处理;后面可加离子交换(IEX)以进一步提高水质标准RO单元应包括:保安过滤器、高压泵、RO膜组件、化学清洗系统、加药系统、检测仪表及连接管线、辅助安全系统等设备。其典型系统见图1

  实际应用中,电站RO脱盐系统回收率大都为75%;常见的两段系统,前后段膜元件比例约为21,三段系统则前后段膜元件比例约为32RO单元差别不大。其他方面因原水条件、出力、出水水质等要求不同会有较大差别,因此RO的设计、施工与运行不可千篇一律,其各个环节值得探讨研究。

    1 预处理部分的几点建议

  尽管在RO入口前有保安过滤器(又称精密过滤器或5μ过滤器)以保证膜元件不被划伤或污堵,但前面的预处理系统合理设计与平稳运行对RO至关重要。国内电厂RO应用事故中70%以上与预处理有关。通过调研提出以下建议。

  1)对于地表水源的RO脱盐系统,两层滤料过滤器(一般为无烟煤和石英砂)值得推广。华东地区五个RO用户均采用此设备,华北有RO水处理系统的电厂双层滤料过滤器的用户也不少。两层滤料过滤器截污能力大,运行周期长,运行中水头损失增长较慢,实践中应用效果良好,保证了RO入口水符合要求。

  2)预处理中加药的选择:预处理中加入各种混凝剂,可以除去水中悬浮物,胶体等杂质。但如果不根据水源实情,一味地添加,不仅改善不了水质,相反会因药剂本身或药剂中所含杂质,而使水中带入对RO膜元件有害的物质。国内电厂RO事故中以此为因的不乏其例。轻则减短膜元件寿命,重则使部分膜元件报废。同时药剂之间的兼容性也不容忽视。如:使用六偏或聚丙烯酸为阻垢剂时,则混凝过程中不应使用阳离子型聚电解质作助凝剂。   3)活性炭过滤器的作用:活性炭可以除去水中有机物、余氯等有害于膜元件的杂质。对于CA膜,因其耐氯性强,抗有机污染性差,为防止微生物应在前处理中加入CL2或NaOCL,一般不再加活性炭过滤,国内许多RO用户,如:杨树浦电厂、宝钢电厂、郑热五期等均如此。   

上海石洞口电厂虽为CA膜,但预处理中加有活性炭过滤。结果为保证RO入口水含有一定余氯,不得不二次加氯;对于TFC膜,怕CL2,而耐有机污染能力稍强,常加活性炭过滤以使RO入口水余氯为零。因此维护活性炭过滤器的正常运行十分关键。如某电厂RO系统由于活性炭运行欠佳,活性炭出水COD反而增大,并且实测中没有活性炭过滤已能保证RO入口水质,使得活性炭过滤不仅形同虚设,反而成为事故的潜在隐患。另外,对于活性炭滤料的选择应注重实用效果,有些RO用户由于活性炭过滤器滤料的因素而出现运行事故应引以为诫。 

  4)保安过滤器运行良好的重要性:保安过滤器主要目的是为了保证RO进水不损坏膜组件,按运行方式可分为反洗型和不可反洗型。不可反洗型滤元为一次性,运行费用高,但效果好。国内电厂中后期投产的郑热六期、石洞口二厂、外高桥电厂、北京三热及衡水电厂的RO系统中均采用此种保安过滤器。尤其是石洞口二厂应用国内滤元,费用低而且运行良好,值得推广。而国内早期投产的电厂,保安过滤器多为可反洗型,操作上复杂些。例如宝钢电厂由于预处理欠佳,须每天反洗一次,而且还定期超声波清洗,石洞口电厂每周反洗一次,运行较好。但是,对于复合膜,不允许含余氯。保安过滤器则成为系统中细菌滋生及污物沉积的主要隐患。因此,滤元使用时间不宜过长,并且可以选择较高的滤速,建议采用15/(·2)滤元过滤面积,以便减少更换周期。这样,每次更换滤元的数量少,同时降低投资,防止了细菌滋生等隐患。

    2 RO附属系统的再讨论

    2.1 RO系统加酸量

  RO系统加酸调节入口水PH值,其剂量不仅要保证防止CaCO3垢,还要考虑膜元件的最佳运行PH值。对于CA膜其最佳运行PH值在5.5左右,对于TFC膜则在67左右(不同公司的膜的最佳运行PH值范围有所差别)。对于RO用户应根据实践经验进行调整,如上海石洞口二厂(采用聚酰氨复合膜)RO入口PH值为5.7,运行情况较好。但是PH值如果调得过低,不仅浪费酸,而且对膜性能的发挥不利。

  为了保证RO系统的实际运行,根据用户水质特点及设备情况,甚至可以不加酸。如衡水电厂采用少加酸、不加阻垢剂的方式,不但降解了过去的污染,而且目前运行稳定,带来很大的经济效益和环境效益。

    2.2 阻垢剂的必要性

  加阻垢剂如六偏磷酸钠,旨在防止CaCO3等物质结垢。如果水质良好,完全可以不加阻垢剂。RO水处理系统的大部分用户在实际运行中都没有加,但却都有此加药系统。这不能否认在一定程度上造成资金占用,因此在RO设计中对于确实水质良好,可以大胆地不上阻垢剂加药系统。

    2.3 关于冲洗系统

  国外资料报导,500×10-6以下含盐量的水质可以用原水冲洗,即低压冲洗而不再另加冲洗设备,如果水质含盐量较高则必须用RO出水冲洗,需专门配置RO冲洗系统。实际上,许多电厂全套引进国外设备,有冲洗系统且为程序控制,即RO停运后自动由淡水箱送水入RO入口冲洗一段时间。这些电厂多数并没有投运此系统。如军粮城电厂原设计有,但投产以来没有用淡水冲洗,情况良好。笔者认为在RO设计时,如果水源水质良好(含盐量低),应省去额外的冲洗系统。低压冲洗即可满足RO膜元件的要求。

    2.4 关于化学清洗

  如果RO运行正常,每年只须化学清洗一两次。华东地区五个RO用户(除宝钢外)均选择临时接管的清洗办法。其它地区应用固定清洗系统的用户也很少。从实用性和经济性来看


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