全膜法水處理工藝在電廠節(jié)能減排中的應(yīng)用

基于“超濾(UF)→反滲透(RO)→EDI”的全膜法水處理工藝是將先進(jìn)的膜分離技術(shù)組合運(yùn)用，應(yīng)用于電廠鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)可以達(dá)到高效去除污染物以及深度脫鹽的目的，滿足后續(xù)工藝水質(zhì)要求。

全膜法水處理

1全膜法水處理工藝特點(diǎn)

根據(jù)燃機(jī)機(jī)組參數(shù)、源水水質(zhì)、廠址位置特點(diǎn)、環(huán)保等方面的因素，下沙熱電全膜法水處理系統(tǒng)按“超濾+一級(jí)反滲透+二級(jí)反滲透+電除鹽”系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)出力按2×140 m3/h考慮。

pH做為基本的污水指標(biāo)，勢(shì)必成為供求的熱點(diǎn)，這對(duì)廣大的E-1312 pH電極，S400-RT33 pH電極制造商，比如美國(guó)BroadleyJames來(lái)說(shuō)是個(gè)重大利好。美國(guó)BroadleyJames做為老牌的E-1312pH電極，S400-RT33 pH電極制造商，必將為中國(guó)的環(huán)保事業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。我們美國(guó)BroadleyJames生產(chǎn)的E-1312 pH電極，S400-RT33 pH電極經(jīng)久耐用，質(zhì)量可靠，測(cè)試準(zhǔn)確，廣泛應(yīng)用于各級(jí)環(huán)保污水監(jiān)測(cè)以及污水處理過(guò)程。

超濾系統(tǒng)采用西門(mén)子Memcor的壓力式超濾膜系統(tǒng)，單套系統(tǒng)采用96支超濾膜，產(chǎn)水流量180 m3/h。超濾膜為外壓式超濾膜，由于外壓式超濾膜的納污空間是內(nèi)壓式超濾膜的4～5倍，所以外壓式超濾膜能承受的進(jìn)水懸浮物可允許比內(nèi)壓超濾膜高4～5倍，外壓式超濾的抗污染性豪無(wú)疑問(wèn)優(yōu)于內(nèi)壓式超濾，對(duì)原水的適應(yīng)性也更強(qiáng)。根據(jù)廠家推薦值，進(jìn)水濁度要求在20 NTU以下。

由于EDI進(jìn)水水質(zhì)的要求，反滲透系統(tǒng)采用兩級(jí)膜處理。一級(jí)反滲透膜組件采用DOW的BW30-400FR抗污染性膜元件，排列方式為一級(jí)二段，單位膜面積設(shè)計(jì)水通量23.47 L/(m2˙h) ，出力158 m3/h。二級(jí)反滲透膜組件采用DOW的BW30-400膜元件，排列方式為一級(jí)二段，單位膜面積設(shè)計(jì)水通量26.8l L/(m2˙h)，出力150 m3/h。陶氏BW30-400系列膜元件對(duì)于進(jìn)水要求如下：pH為2～11，高運(yùn)行溫度45 ℃，大運(yùn)行壓力41bar，高允許污染指數(shù)5，余氯<0.1 mg/L。反滲透膜分離技術(shù)利用壓力驅(qū)動(dòng)，可有效去除水中固體溶解物、有機(jī)物、膠體、微生物以及細(xì)菌等雜質(zhì)，與前置超濾系統(tǒng)配套使用，具有工藝先進(jìn)、操作簡(jiǎn)便、運(yùn)行費(fèi)用低、無(wú)污染、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。

電除鹽裝置選用Ionpure CEDI的LX-45膜堆，共計(jì)28個(gè)膜堆，單套出力達(dá)140 m3/h。CEDI系統(tǒng)不需要加鹽，不需要濃水循環(huán)，不需要單獨(dú)極水排放，整套系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠;由于濃水和極水全部回用至一級(jí)反滲透前，水利用率可達(dá)100%，膜堆兩進(jìn)兩出設(shè)計(jì)(淡水進(jìn)/出，濃水進(jìn)/出)，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單。相對(duì)于加鹽型膜堆，系統(tǒng)可以即開(kāi)即用。

2循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀及特點(diǎn)

電廠循環(huán)水系統(tǒng)采用單元制供水系統(tǒng)。汽機(jī)循環(huán)冷卻水為自來(lái)水，冷卻水量為17 500 t/h。3臺(tái)機(jī)組配4臺(tái)循環(huán)水泵、一條供水管、一條回水管、4座機(jī)力通風(fēng)冷卻塔。平板濾網(wǎng)后設(shè)一臺(tái)輔助循環(huán)水泵作為停機(jī)初期輔機(jī)冷卻用。供水系統(tǒng)由冷卻塔→循環(huán)水排水溝→循泵進(jìn)水間→循環(huán)水泵房→循環(huán)水進(jìn)水管道→凝汽器→循環(huán)水回水管道→冷卻塔等組成。為了有效控制凝汽器內(nèi)微生物的繁殖，防止冷卻設(shè)備的堵塞和腐蝕發(fā)生，確保凝汽器的傳熱效率和真空度，選用次氯酸鈉和緩蝕阻垢劑對(duì)循環(huán)水進(jìn)行殺菌滅藻及阻垢處理。

由于循環(huán)冷卻水在循環(huán)過(guò)程中不斷蒸發(fā)濃縮，循環(huán)水導(dǎo)電率、硬度及堿度不斷上升導(dǎo)致超過(guò)其水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)，此時(shí)必須不斷補(bǔ)充新鮮水并將部分高鹽度循環(huán)水排放，以維持水質(zhì)的動(dòng)態(tài)平衡，因此在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，循環(huán)水濃縮倍數(shù)控制有一個(gè)上限，此數(shù)值一般通過(guò)動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)確定。

3循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行中存在問(wèn)題

1)循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水源采用自來(lái)水，成本較高，排污水量較大，排污導(dǎo)致水資源浪費(fèi)，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性差。

2)循環(huán)水系統(tǒng)原設(shè)計(jì)無(wú)底部排放口，導(dǎo)致實(shí)際運(yùn)行中在循環(huán)水濃縮倍率超標(biāo)時(shí)無(wú)法排污，只能通過(guò)水泵泵吸或者溢流的方式來(lái)控制，這種方式不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力耗能，而且無(wú)法準(zhǔn)確控制濃縮倍率，系統(tǒng)存在結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)。

3)隨著《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》的實(shí)行，廢水排放愈加嚴(yán)格，循環(huán)水進(jìn)入雨水系統(tǒng)存在環(huán)保合規(guī)性問(wèn)題。

4)循環(huán)水經(jīng)過(guò)凝汽器冷卻后，回水溫度達(dá)到35 ℃左右，溫水排放導(dǎo)致能量消耗。

由于循環(huán)水系統(tǒng)存在上述問(wèn)題，迫切需要一種兼顧安全性、經(jīng)濟(jì)性和合規(guī)性的運(yùn)行方式來(lái)實(shí)施循環(huán)水回用。

4循環(huán)水回用項(xiàng)目的實(shí)施

4.1循環(huán)水水質(zhì)分析

2016年全年循環(huán)水水質(zhì)報(bào)表顯示，循環(huán)水水質(zhì)控制指標(biāo)中硬度和濃縮倍率出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象比較頻繁，運(yùn)行中須通過(guò)溢流方式來(lái)降低硬度和濃縮倍率以保證循環(huán)水系統(tǒng)凝汽器鋼管不結(jié)垢，給機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來(lái)極大影響。但其指標(biāo)完全符合全膜法水處理系統(tǒng)進(jìn)水之要求，基于循環(huán)水水質(zhì)分析前提條件下，2017年實(shí)施了循環(huán)水回用項(xiàng)目。

4.2循環(huán)水回用項(xiàng)目的實(shí)施

1)循環(huán)水回水母管與化學(xué)水池補(bǔ)水管道通過(guò)DN150管道聯(lián)通，運(yùn)行時(shí)利用循環(huán)水泵產(chǎn)生的壓頭將部分循環(huán)水回用至化學(xué)水池用作全膜法水處理系統(tǒng)進(jìn)水，以起到排污的效果。

2)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，循環(huán)水母管回水溫度在35 ℃左右，冬季運(yùn)行時(shí)可提高全膜法水處理系統(tǒng)進(jìn)水溫度，減少加熱全膜法水處理系統(tǒng)進(jìn)水用蒸汽量，切實(shí)起到節(jié)能降耗作用。

3)部分循環(huán)水通過(guò)管道排污后起到旁流過(guò)濾的作用，可降低循環(huán)水濁度，減少凝汽器管道污堵。

4.3全膜法處理系統(tǒng)運(yùn)行狀況

機(jī)組運(yùn)行期間每日回用約500 m3循環(huán)水。項(xiàng)目實(shí)施后超濾系統(tǒng)運(yùn)行正常，產(chǎn)水濁度0.045～0.091 NTU，進(jìn)出口壓差89～93 kPa，壓差上升了約40 kPa，上限為150 kPa，產(chǎn)水濁度合格。反滲透系統(tǒng)一段壓差149～161 kPa，二段壓差89～93 kPa，壓差正常;產(chǎn)水電導(dǎo)9.1～10.2 μS/cm，脫鹽率及產(chǎn)水量均正常。

系統(tǒng)出水水質(zhì)為：鍋爐補(bǔ)給水電導(dǎo)率0.18 μS/cm，鈉離子1～2 μg/L，硅酸根10 μg/L左右。

2017年循環(huán)水指標(biāo)年報(bào)表表明，循環(huán)水回用項(xiàng)目實(shí)施后，不影響全膜法水處理系統(tǒng)運(yùn)行及出水水質(zhì)。循環(huán)水濁度全年平均值從2016年的6.7 NTU降低到2017年的3.8 NTU，其它指標(biāo)均有所下降，全年超標(biāo)次數(shù)大幅度下降。

5循環(huán)水回用項(xiàng)目效果評(píng)估

1)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，每日回用循環(huán)水500m3，基本上可完全通過(guò)回用循環(huán)冷卻水把濃縮倍率控制在6倍以?xún)?nèi)，有效的避免凝汽器結(jié)垢，減少公司自來(lái)水用量，且規(guī)避了循環(huán)冷水系統(tǒng)排污水進(jìn)入雨水系統(tǒng)的環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。

2)從2017年3月開(kāi)始，機(jī)組運(yùn)行日歷天數(shù)130 d，減少循環(huán)水排污量65 000 m3，按自來(lái)水水費(fèi)4.8元/m3計(jì)，全年節(jié)約自來(lái)水費(fèi)292 500元。

3)如冬季運(yùn)行機(jī)組運(yùn)行，通過(guò)循環(huán)水回用加熱鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)，可不投用原水蒸汽加熱系統(tǒng)，每日可節(jié)約蒸汽10 t。

4)循環(huán)水回用后，起到旁流過(guò)濾的作用，可以降低循環(huán)水濁度，減少凝汽器的污堵，降低凝汽器清洗頻率。

5、由于循環(huán)水采用氧化性殺菌處理，回用循環(huán)水后可保證膜系統(tǒng)安全的同時(shí)更好地控制全膜法處理系統(tǒng)的微生物污染。

6結(jié)語(yǔ)

基于全膜法水處理工藝條件下的循環(huán)排污水回用應(yīng)用項(xiàng)目，在下沙熱電公司已應(yīng)用滿一年，機(jī)組單拖運(yùn)行時(shí)，每日回用循環(huán)水500噸，基本上可完全通過(guò)回用循環(huán)冷卻水把濃縮倍率控制在6倍以?xún)?nèi)，有效的避免凝汽器結(jié)垢，減少公司自來(lái)水用量及蒸汽用量，且規(guī)避了循環(huán)冷水系統(tǒng)排污水進(jìn)入雨水系統(tǒng)的環(huán)保合規(guī)風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)踐證明，全膜法水處理工藝原水適用性強(qiáng)，對(duì)于電廠高鹽度的循環(huán)排污水可直接作為其進(jìn)水，從而減少循環(huán)排污水的直接排放，很好的適應(yīng)環(huán)保要求，切實(shí)起到節(jié)能減排的作用。

隨著社會(huì)的發(fā)展，火電企業(yè)面臨著日益嚴(yán)峻的環(huán)保形勢(shì)，尤其天然氣發(fā)電企業(yè)，普遍存在占地面積小和無(wú)煤場(chǎng)等原因，無(wú)法具備傳統(tǒng)燃煤火電企業(yè)的廢水處理能力，針對(duì)上述原因，本技術(shù)較為徹底地解決了循環(huán)水排污問(wèn)題，同時(shí)兼顧了經(jīng)濟(jì)性與安全性，在采用全膜法水處理系統(tǒng)的天然氣發(fā)電企業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用前景。