全膜法水處理工藝在電廠節(jié)能減排中的應用

基于“超濾(UF)→反滲透(RO)→EDI”的全膜法水處理工藝是將先進的膜分離技術組合運用，應用于電廠鍋爐補給水處理系統(tǒng)可以達到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

根據(jù)燃機機組參數(shù)、源水水質(zhì)、廠址位置特點、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+一級反滲透+二級反滲透+電除鹽”系統(tǒng)設計，系統(tǒng)出力按2×140 m3/h考慮。

pH做為基本的污水指標，勢必成為供求的熱點，這對廣大的E-1312 pH電極，S400-RT33 pH電極制造商，比如美國BroadleyJames來說是個重大利好。美國BroadleyJames做為老牌的E-1312pH電極，S400-RT33 pH電極制造商，必將為中國的環(huán)保事業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益。我們美國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，測試準確，廣泛應用于各級環(huán)保污水監(jiān)測以及污水處理過程。

超濾系統(tǒng)采用西門子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疑問優(yōu)于內(nèi)壓式超濾，對原水的適應性也更強。根據(jù)廠家推薦值，進水濁度要求在20 NTU以下。

由于EDI進水水質(zhì)的要求，反滲透系統(tǒng)采用兩級膜處理。一級反滲透膜組件采用DOW的BW30-400FR抗污染性膜元件，排列方式為一級二段，單位膜面積設計水通量23.47 L/(m2˙h) ，出力158 m3/h。二級反滲透膜組件采用DOW的BW30-400膜元件，排列方式為一級二段，單位膜面積設計水通量26.8l L/(m2˙h)，出力150 m3/h。陶氏BW30-400系列膜元件對于進水要求如下：pH為2～11，高運行溫度45 ℃，大運行壓力41bar，高允許污染指數(shù)5，余氯<0.1 mg/L。反滲透膜分離技術利用壓力驅(qū)動，可有效去除水中固體溶解物、有機物、膠體、微生物以及細菌等雜質(zhì)，與前置超濾系統(tǒng)配套使用，具有工藝先進、操作簡便、運行費用低、無污染、維護方便等優(yōu)點。

電除鹽裝置選用Ionpure CEDI的LX-45膜堆，共計28個膜堆，單套出力達140 m3/h。CEDI系統(tǒng)不需要加鹽，不需要濃水循環(huán)，不需要單獨極水排放，整套系統(tǒng)簡單可靠;由于濃水和極水全部回用至一級反滲透前，水利用率可達100%，膜堆兩進兩出設計(淡水進/出，濃水進/出)，系統(tǒng)簡單，運行維護簡單。相對于加鹽型膜堆，系統(tǒng)可以即開即用。

2循環(huán)水系統(tǒng)運行現(xiàn)狀及特點

電廠循環(huán)水系統(tǒng)采用單元制供水系統(tǒng)。汽機循環(huán)冷卻水為自來水，冷卻水量為17 500 t/h。3臺機組配4臺循環(huán)水泵、一條供水管、一條回水管、4力通風冷卻塔。平板濾網(wǎng)后設一臺輔助循環(huán)水泵作為停機初期輔機冷卻用。供水系統(tǒng)由冷卻塔→循環(huán)水排水溝→循泵進水間→循環(huán)水泵房→循環(huán)水進水管道→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循環(huán)水進行殺菌滅藻及阻垢處理。

由于循環(huán)冷卻水在循環(huán)過程中不斷蒸發(fā)濃縮，循環(huán)水導電率、硬度及堿度不斷上升導致超過其水質(zhì)控制標準，此時必須不斷補充新鮮水并將部分高鹽度循環(huán)水排放，以維持水質(zhì)的動態(tài)平衡，因此在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運行過程中，循環(huán)水濃縮倍數(shù)控制有一個上限，此數(shù)值一般通過動態(tài)模擬實驗確定。

3循環(huán)水系統(tǒng)運行中存在問題

1)循環(huán)冷卻水補充水源采用自來水，成本較高，排污水量較大，排污導致水資源浪費，運行經(jīng)濟性差。

2)循環(huán)水系統(tǒng)原設計無底部排放口，導致實際運行中在循環(huán)水濃縮倍率超標時無法排污，只能通過水泵泵吸或者溢流的方式來控制，這種方式不僅費時費力耗能，而且無法準確控制濃縮倍率，系統(tǒng)存在結(jié)垢風險。

3)隨著《水污染防治行動計劃》的實行，廢水排放愈加嚴格，循環(huán)水進入雨水系統(tǒng)存在環(huán)保合規(guī)性問題。

4)循環(huán)水經(jīng)過凝汽器冷卻后，回水溫度達到35 ℃左右，溫水排放導致能量消耗。

由于循環(huán)水系統(tǒng)存在上述問題，迫切需要一種兼顧安全性、經(jīng)濟性和合規(guī)性的運行方式來實施循環(huán)水回用。

4循環(huán)水回用項目的實施

4.1循環(huán)水水質(zhì)分析

2016年全年循環(huán)水水質(zhì)報表顯示，循環(huán)水水質(zhì)控制指標中硬度和濃縮倍率出現(xiàn)超標現(xiàn)象比較頻繁，運行中須通過溢流方式來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，給機組安全經(jīng)濟運行帶來極大影響。但其指標*符合全膜法水處理系統(tǒng)進水之要求，基于循環(huán)水水質(zhì)分析前提條件下，2017年實施了循環(huán)水回用項目。

4.2循環(huán)水回用項目的實施

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

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

3)部分循環(huán)水通過管道排污后起到旁流過濾的作用，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)運行狀況

機組運行期間每日回用約500 m3循環(huán)水。項目實施后超濾系統(tǒng)運行正常，產(chǎn)水濁度0.045～0.091 NTU，進出口壓差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：鍋爐補給水電導率0.18 μS/cm，鈉離子1～2 μg/L，硅酸根10 μg/L左右。

2017年循環(huán)水指標年報表表明，循環(huán)水回用項目實施后，不影響全膜法水處理系統(tǒng)運行及出水水質(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，其它指標均有所下降，全年超標次數(shù)大幅度下降。

5循環(huán)水回用項目效果評估

1)機組運行時，每日回用循環(huán)水500m3，基本上可*通過回用循環(huán)冷卻水把濃縮倍率控制在6倍以內(nèi)，有效的避免凝汽器結(jié)垢，減少公司自來水用量，且規(guī)避了循環(huán)冷水系統(tǒng)排污水進入雨水系統(tǒng)的環(huán)保風險。

2)從2017年3月開始，機組運行日歷天數(shù)130 d，減少循環(huán)水排污量65 000 m3，按自來水水費4.8元/m3計，全年節(jié)約自來水費292 500元。

3)如冬季運行機組運行，通過循環(huán)水回用加熱鍋爐補給水處理系統(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)安全的同時更好地控制全膜法處理系統(tǒng)的微生物污染。

6結(jié)語

基于全膜法水處理工藝條件下的循環(huán)排污水回用應用項目，在下沙熱電公司已應用滿一年，機組單拖運行時，每日回用循環(huán)水500噸，基本上可*通過回用循環(huán)冷卻水把濃縮倍率控制在6倍以內(nèi)，有效的避免凝汽器結(jié)垢，減少公司自來水用量及蒸汽用量，且規(guī)避了循環(huán)冷水系統(tǒng)排污水進入雨水系統(tǒng)的環(huán)保合規(guī)風險。實踐證明，全膜法水處理工藝原水適用性強，對于電廠高鹽度的循環(huán)排污水可直接作為其進水，從而減少循環(huán)排污水的直接排放，很好的適應環(huán)保要求，切實起到節(jié)能減排的作用。

隨著社會的發(fā)展，火電企業(yè)面臨著日益嚴峻的環(huán)保形勢，尤其天然氣發(fā)電企業(yè)，普遍存在占地面積小和無煤場等原因，無法具備傳統(tǒng)燃煤火電企業(yè)的廢水處理能力，針對上述原因，本技術較為*地解決了循環(huán)水排污問題，同時兼顧了經(jīng)濟性與安全性，在采用全膜法水處理系統(tǒng)的天然氣發(fā)電企業(yè)中有著廣泛的應用前景。