超滤与反渗透系统处理循环排污水在电厂中的应用

超滤与反渗透系统处理循环排污水在电厂中的应用

（内蒙古工业大学010206）

摘要：本文详细介绍了大唐国际托克托电厂在使用超滤、反渗透系统处理循环水排污水的工作过程。通过试验、设计、安装、调试和实际运行，证明了膜法处理循环水排污水的可行性，为今后类似工程的设计、设备选型及运行方式提供了真实、可靠的实践经验。

关键词：超滤    循环水排污水    工业试验    工程实例

前言

我国火力机组发电量占总发电量的80%，含直流用水量时，在高用水工业中取水量排第一位。火力发电厂的主要耗水工艺是冷却水系统，对于湿冷机组，循环水冷却水系统的用水占整个电厂用水量的80％以上。循环冷却水系统节水包括两种方案：第一，对循环水补充水进行处理，国内应用较多，本文不赘述；第二，对循环水排污水进行处理回收利用，产品水作为锅炉补给水水源。

内蒙古大唐托克托发电有限责任公司（以下简称为“大唐托电”）一、二期工程共有4×600MW燃煤湿冷机组，工业水源为黄河水，循环水浓缩倍率为3，总排污水量为1200T/h左右。鉴于厂址处在水资源相对匮乏的荒漠地区，故在二期工程中设计采用超滤加反渗透处理循环水排污水的方案，设计出力为2×100T/h，成品水再经过一级除盐加混床系统的处理，满足锅炉补给水的需要。

该循环水排污水回用处理系统，自2002年4月开始试验研究，到2004年6月移交生产，成功运行半年，取得了一定的经验，本文加以介绍供同行参考。

工业试验

超滤在国外已有多年的发展历史，我国的超滤膜从70年代开始研制，到现在也有几十年的历史。超滤膜用于市政供水有很多业绩，作为反渗透装置的预处理系统近期开始设计，但用于大型火力发电厂的循环排污水回用项目，应用于反渗透装置的预处理，国内尚无先例。

此外，黄河水的水质变化非常大且含盐量较高，经理论计算，浓缩后的黄河水在反渗透浓水侧有BaSO₄、CrSO₄沉淀析出；循环排污水较高的COD值、胶体含量对滤膜运行工况、使用寿命的影响不得而知；系统的加药种类、加药量也无法确定；整个系统能否长期、安全地稳定运行以及反渗透装置究竟可以设计多大的回收率没有设计依据。因此，必须进行一个小型工业试验，从而给设计单位提供出充足的设计数据，给运行单位提供可以供参考的运行数据。

由于大唐托电在2004年初未投入运行，无合适的循环水排污水进行试验。考虑到内蒙古达旗电厂同样使用黄河水，其运行工况同大唐托电类似，因此，试验在达旗电厂进行，使用达旗电厂循环水排污水。

（1）超滤工业试验

2002年6月到8月，在达旗电厂进行超滤加反渗透系统试验，地点仍为达拉特火力发电厂#4水塔冷却水池。

在整个试验过程中，无论是有混凝加药，还是无混凝加药的过程，超滤产水SDI、运行压力、压差相对稳定，这表明该超滤膜具有很强的抗污染性，具有较宽的适应性，但试验表明，超滤对小分子有机物的去除率不是太高，只有5~20%。

反渗透在运行过程中，回收率提高到75%，阻垢剂加药量为3.2ppm时，浓水侧并没有结垢，证明该水质在实际运行中可以适当提高回收率，从而达到更高的经济效益。但当阻垢剂加药量降为2.8ppm时，反渗透出现钙垢。

（2）中试试验结论

通过此次中试试验，我们可以看出，超微滤膜与传统的机械式过滤器相比，有自动化程度高、出水水质好、占地面积小等优点。

超滤作为一种精细的膜过滤技术，它的实际出水SDI值可以小于1，所以它作为反渗透的前处理更为安全、可靠，但它对进水水质有较为严格的要求。虽然在中试试验中，超滤膜表现出较强的适应性，通过国外的许多工程设计经验及从系统安全性考虑，针对浊度较大、悬浮物、有机物含量高的水源，应在超滤前面增加一些适当的预处理。

工程设计

以中试试验大唐托电作为依据，经有关专家充分论证，同时也为了保证工程一次成功，减少投资风险，最终决定采取超滤加反渗透系统，并采用保守设计方案：

即采取机械加速搅拌澄清池＋双滤料过滤器＋超滤＋反渗透的系统。具体工艺流程如下：

盐酸 PAC  PAM

↓

循环水排污→生水泵→机械搅拌加速澄清池→清水池→清水泵→多介质过滤→超滤装置→超滤水池→超滤提升泵→5μ保安过滤器→高压泵→反渗透装置→

渗透水箱→渗透水泵→锅炉补充水系统

依据在达旗电厂的中试试验结果，选用荷兰诺瑞特公司生产的S225PVC UFC0.8中空纤维膜元件，系统出力为2×167T/h，该膜的出水水质及亲水性好、运行自动化程度高，但对小分子有机物的去除率不高。

为了防止超滤产品水中的细菌在超滤水池中繁殖，影响反渗透的正常运行，选择了陶式公司生产的DOW-365FR抗污染膜，该反渗透膜元件采用了“缩短膜片长度，增加膜片数”的独特结构，不仅在产水率方面，而且在可清洗性方面，均具有了卓越的高效率。

系统调试

该工程于2004年5月初开始调试，由于调试时附近没有干净水源可以利用，所以只能直接使用循环水排污水来调试，调试程序根据工艺流程依次进行。

超滤的调试主要基于程控系统的投入而实现的。超滤的进水压力为0.05MPa左右，调试期间运行压差约为0.02 MPa，运行稳定后，其出水SDI值基本稳定在1.0左右，如果加药、反洗合理及时，出水SDI值可以稳定在 0.5左右，完全满足反渗透进水水质的要求。

由于超滤的水质非常好，反渗透装置的调试相对顺利许多。

系统运行

整套系统于2004年6月20日调试成功并移交生产，截止2004年12月，除去排水系统、水泵检修的时间，整个系统已经安全、稳定运行6个多月，累计制出产品水50多万吨。

大唐托电所选用的超滤装置在国外有较多业绩，技术成熟，而且在达旗电厂中试试验中表现稳定。经过六个月的运行，证明了上述选择是正确的。

注：运行人员很少测试SDI，测试点为超滤水池出口，反渗透入口。水温在9月份之前都在20℃以上，超滤允许最低运行温度为10℃。

由于超滤出水水质完全满足反渗透进水要求，因此，从2004年6月底整套系统投运以来，反渗透一直运行良好。以下是两套反渗透的运行报表：

#1反渗透运行情况

#2反渗透运行情况

从以上数据可以看出，反渗透的运行非常稳定。在达旗电厂中试试验中，虽然阻垢剂加药量为3.2ppm反渗透可以以75%的回收率短期运行，但已处于结垢的临界点，所以反渗透一直以60%的回收率来运行，阻垢剂采用FLOCON135，加药量3.2ppm，入口进行加酸调节，PH值控制在7.5左右。

结论及建议

   大唐托电循环水排污水超滤反渗透系统的成功投运，总结经验如下：

    微滤、超滤作为一种新兴的膜过滤技术，在实际的工程运用中，例如火力发电厂冷却塔排污水处理等工程，均缺少充足的运行经验和设计依据，而且各个膜生产厂商所生产的膜的种类繁多，材质、品质不一，因此在实际运行中性能可能有较大的差别，所以建议使用单位应根据自己的水源情况，出水用途，筛选出合适的滤膜，并进行小型的工业试验，从而最终做出合理的选择。对于有反渗透的系统，针对预处理滤膜的选择，主要是以出水SDI值的大小为依据，其次应注意滤膜是否易于清洗，而且应保证使用强度。水体浓缩倍率较高的循环水排污水，相应的含盐量、COD、胶体、悬浮物也较一般地表水高许多，根据物料平衡原理，这些杂质会不停的在滤膜上聚集，而且一些有机物、细菌在反渗透系统中还会大量繁殖，堵塞反渗透，所以在投资概算允许的情况下，应尽量在滤膜之前选择相应的前处理设备，以保证整套设备长期、安全稳定运行。

综上所述，超滤系统在水资源日益缺乏的当今社会，随着其生产成本的降低、国产化率的提高以及科技的进步，在工业领域将会有越来越广阔的使用前景。