集成膜技术ims在电厂循环冷却排污水回用处理中的应用

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1、®集成膜技术IMS在电厂循环冷却排污水回用处理中的应用[摘要]：华能沁北电厂采用双膜法：超滤+反渗透的技术，将循环冷却排污水回用于电厂的锅炉补给水，自2004年4月投运以来，运行稳定可靠，运行维护成本合理，是目前为数不多的已成功运行三年的系统。文中主要针对双膜系统设计、运行情况进行概述。[关键词]：电力循环冷却排污水废水回用超滤反渗透集成膜技术1、概述火力发电厂按照对蒸汽冷却方式的不同分为：循环冷却、直流冷却和空冷电厂等。循环冷却电厂中冷却排污水约占电厂耗水量的12–25%，是主要的耗水部分，减少这部分排水是电厂节水的重要课题。在设计华能沁北电厂一期工程2×600MW超临界燃煤汽轮发电机组的水

2、系统时，西北电力设计院根据其水源水质中碳酸盐硬度高达3.66mmol/L的情况，采用旁流弱酸处理系统的工艺来维持循环水系统的碳酸盐硬度10mmol/L，且保持实际运行循环水浓缩倍率在5—6倍，降低了循环水的排污量。循环水的典型水质见表1，经过弱酸处理脱除碳酸盐硬度后的部分水质见表2。循环排污水再经过超滤+反渗透的双膜工艺，回用于锅炉补给水，实现了节水减排的目的。整个水处理系统的工艺流程如下：循环水系统来水—→重力式过滤器—→顺流弱酸离子交换器—→循环水系统除碳器—→软水箱—→超滤—→反渗透—→淡水箱—→阳床—→阴床—→混床—→除盐水箱—→除盐水泵—→主厂房热力系统图1工艺流程1表1循环水水质分

3、析项目毫克/升毫摩尔/升项目毫摩尔/升＋K75.23.27全硬度16.6＋Na52722.9硬非碳酸盐硬度7.462＋1/2Ca199.69.9度碳酸盐硬度9.172＋1/2Mg79.46.7负硬度2＋阳1/2Fe(全铁)0.5440.019酸甲基橙碱度9.143＋1/3Al碱酚酞碱度1.62离合计度PH值8.692－1/2SO4250.15.2化学耗氧量12.48子－NO388.941.43全硅（SiO2）71其－NO2胶体硅（SiO2）12.15－HCO3359.95.9可溶硅（SiO2）58.85它2－1/2CO397.23.24全固形物1246－SiO3溶解固形物1280表2弱酸出水水

4、质pH电导(us/cm)钙(mmol/L)镁(mmol/L)总磷(mmol/L)碱度(mmol/L)Cl(mg/L)循环水14809.537.692.817.22弱酸出水11784.785.671.80.4680.42、膜选型和系统设计参数循环冷却排污水的特点是：1）排污水由于循环水系统的浓缩作用，盐分含量高，pH值、碱度、硬度较高；2）由于水与空气在冷却塔内进行热交换，同时空气中的灰尘等杂质也被洗涤到水中，造成悬浮物含量高；3）在循环水中滋生的有机物、细菌、生物粘泥；4）为维持一定的极限碳酸盐硬度及杀菌向水中投加有阻垢剂和杀菌剂。这些水质特点使得其水质复杂，处理难度大。在双膜法工艺确定下来后

5、，于2003年4月采用了现场对比试验的方式进行膜型号以及膜系统设计参数的选择，最终确定采用美国海德能公司的内压式中空纤维超滤膜HYDRAcap60和电中性低污染反渗透膜LFC1。22.1超滤膜系统表3和表4给出了超滤的性能参数和主要设计参数：表3HYDRAcap60超滤膜组件性能参数组件结构内压式中空纤维中空纤维丝断面图内径/外径0.8/1.3mm产水2有效面积46.5m膜材质亲水性聚醚砜分离层截留分子量15万道尔顿过滤精度20–25nm进水反洗模式表4超滤系统的主要设计参数3超滤系统产水量5×55m/h超滤系统照片超滤膜型号HYDRAcap60单套数量和排列16支并联表观设计通量80LMH过

6、滤方式全量过滤设计水利用率93%2.2反渗透膜系统反渗透和纳滤膜的耐污染技术，存在两种不同的理论：1.膜表面电中性、亲水性；2.膜表面光滑、宽进水隔网、耐/易清洗。例如，1997年美国海德能公司在世界范围率先推出膜表面显电中性的低污染反渗透膜LFC系列，在全球的污水回用处理上有大量的成功应用案例。®LFC系列电中性反渗透膜最大的特点是当膜元件接触的料液中含有阳离子型或两性污染物时，膜表面的分离层不易和这类物质发生吸附，因此不会导致产水量和脱盐率下降，或者即使暂时下降，也可以通过清洗完全恢复；但是如果传统表面带负电荷的反渗透膜遇到上述污染物，既有可能造成不可恢复的污染，见图2。因此在华能沁北电厂

7、的工程中，考虑到加药以及污染物的复杂情况，选用的是电中性低污染膜LFC1。表5对比了美国海德能公司两类低污染膜的性能，并给出了选择的指导性建议。表6给出了反渗透系统的主要设计参数。3®图2不同表面活性剂对电中性的LFC膜及传统复合膜的影响表5美国海德能公司两类低污染反渗透膜元件的特点以及适用范围膜类型LFC1PROC102膜面积，ft400400公称脱盐率，%99.599.75产水量，GPD110