火力發(fā)電廠蒸汽冷卻主要有循環(huán)冷卻、直流冷卻和空冷等幾種不同形式,循環(huán)冷卻排污水用量很大,占到電廠總水耗量的12%以上,研究冷卻排污水的循環(huán)處理工藝,對降低火電廠用水量,節(jié)約用水有著重要意義。
1、超濾與反滲透膜技術(shù)
1.1 超濾膜分離技術(shù)
膜分離是一種廣泛存在的自然現(xiàn)象,法國學者AbbeNollet在1784年首次發(fā)現(xiàn)膜分離現(xiàn)象,并提出osmosis學說,是人類對膜與膜過程的最早期研究。1861年,Schmidt提出超濾的概念,1925年,德國Sartorius公司開始生產(chǎn)微濾膜,1953年,美國學者Reid提出反滲透理論,并在水淡化處理中得以應用。1958年,國內(nèi)開始進行關(guān)于離子交換膜的相關(guān)研究,1966年開始研究反滲透膜與超濾膜,現(xiàn)階段,我國苦咸水、海水淡化、廢水制備、純水制備中都開始使用國產(chǎn)反滲透與超濾裝置。膜分離技術(shù)按照原理不同可以劃分為微濾、超濾、納濾以及反滲透四種不同形式,有不同的過濾精度,分別對應不同尺寸顆粒過濾處理需求,幾種不同的膜分離技術(shù)中,反滲透膜分離技術(shù)精度最高,尺寸超過100分子量有機物以及可溶性鹽均無法穿過反滲透膜,廣泛應用于
鍋爐補給
水處理、水淡化以及廢水處理。超濾膜分離技術(shù)使用網(wǎng)格尺寸在微濾和納濾之間的超濾半透膜,能夠阻隔溶液中的膠體、懸浮物、微生物以及其他大粒徑溶質(zhì),孔徑5nm-0.1μm左右,壓力作用下,膜孔徑物質(zhì)以下物質(zhì)可以穿過超濾膜到達另一側(cè),超過孔徑尺寸物質(zhì)不能穿過,被截留在加壓側(cè)。
1.2 反滲透膜分離技術(shù)
如圖,反滲透膜分離技術(shù)在濃溶液側(cè)施加壓力,抵消自然滲透壓,操作壓力比水分子自然滲透壓高,水分子將從高壓側(cè)向低壓側(cè)滲透,濃溶液端水分子會經(jīng)過膜到達
凈化側(cè),上世紀50年代之后,隨著反滲透膜分離技術(shù)的快速發(fā)展,反滲透膜透過機理與模型種類也隨之增多。
(1)優(yōu)先吸附-毛細孔流動模型該模型由S.Sourirajan在1970年提出,假定水優(yōu)先在膜表面吸附,排斥NaCl,濃溶液側(cè)施加壓力作用,膜表面吸附水分子將優(yōu)先通過,脫除溶解鹽。
(2)氫鍵形成模型1959年,Reid等人提出氫鍵形成模型,認為反滲透膜表面精密,膜表面活化點位置無機鹽不能溶解,而水分子則可以在壓力作用下與活化點形成氫鍵,水在膜外凝結(jié)并逐步滲透進膜內(nèi),穿過膜并脫離活化點,形成脫鹽過程。
2、電廠循環(huán)排污水超濾-反滲透膜組合處理工藝
2.1 工藝設計
(1)循環(huán)排污水情況分析
火電廠循環(huán)冷卻排污水懸浮物量很大,堿度硬度都很高,循環(huán)處理過程中控制和調(diào)節(jié)方式不合理,有可能造成反滲透膜、超濾膜結(jié)垢,造成透膜毒害,縮短透膜使用壽命,導致系統(tǒng)運行異常。因此,使用超濾-反滲透膜組合工藝處理電廠循環(huán)排污水,首先要進行預處理,清理容易結(jié)垢的硬度物質(zhì)和懸浮物等無機成分。循環(huán)排污水中還殘留一定藥劑以及濁度較高的生物黏泥,影響膜系統(tǒng)運行穩(wěn)定性,還要加設強化預處理模塊,循環(huán)排污水加藥成分比較復雜,藥劑電荷特性有所不同,選擇型號不合適的反滲透膜可能造成膜系統(tǒng)不可逆損傷與污染,因此需要根據(jù)循環(huán)水冷卻水殘余藥劑情況選擇合適的反滲透膜型號。
(2)工藝流程設計
經(jīng)過分析,確定如下設計工藝流程:機械攪拌澄清池→重力無
閥濾池→清水箱清水
泵→多介質(zhì)過濾器→二級清水箱清水泵→超濾水泵→超濾裝置/儲水箱→反滲透高壓泵→反滲透膜?;痣姀S一期鍋爐補給水為地下水,機械攪拌、重力處理以及多介質(zhì)過濾器對一期鍋爐水進行預處理,二期水為循環(huán)冷卻排污水,需接受加強預處理,機械攪拌澄清器架直徑50mm長100mm斜管機進一步強化沉淀處理效果,并添加NaCO3、FeCl3藥劑,脫除懸浮劑、硬度物質(zhì)以及可溶SiO2,機械攪拌處理后出水接受重力過濾與多介質(zhì)過濾,清理懸浮物之后加壓膜處理。
2.2 膜系統(tǒng)設計
(1)超濾系統(tǒng)設計
超濾是一個物理分離過程,和濾池、砂濾以及活性炭過濾相比有很多優(yōu)勢,超濾膜孔徑僅有0.002-0.1μm,受到外界推動力作用,能夠有效隔離大粒徑的膠體、顆粒、細菌以及其他原生動物。
超濾系統(tǒng)由多套超濾裝置組成,每套裝置都設置有38層超濾膜,單臺超濾裝置處理水量100m3/h,運行壓力最低0.15MPa,水回收率高達90%。選擇美國DOW公司SPR2860型中空超濾膜,PVDF聚偏二氟乙烯材質(zhì),物理化學性能穩(wěn)定,有較強抗酸堿與抗氧化性能,方便清洗維護,使用壽命更長。
超濾裝置采用DCS控制系統(tǒng),按照正常產(chǎn)水→正沖→氣反洗→水反洗→正沖的時間循環(huán)工作,運行過程長期控制在0.1NTU以下,保護后續(xù)返滲系統(tǒng)運行安全。
(2)反滲透系統(tǒng)
反滲透技術(shù)是現(xiàn)階段最
節(jié)能高效的水除鹽技術(shù),使用膜分離方法,在壓力作用下,原水經(jīng)反滲透膜,截留水中雜質(zhì)與鹽分,產(chǎn)出純水。根據(jù)火電廠循環(huán)排污水量確定反滲透裝置產(chǎn)能,回收率一般在75%左右,為了應對加藥和復雜污染物的處理問題,選擇美國DOW公司BW30-365FR反滲膜,10:6排列膜殼,膜元件總計96支。超濾系統(tǒng)出水能夠滿足反滲透進水水質(zhì)要求,高壓泵升壓至1.0MPa,反滲透系統(tǒng)可穩(wěn)定運行,70t/h產(chǎn)水量下,脫鹽率達到98.5%,可以直接用于冷卻排污水循環(huán)。
3、結(jié)語
超濾-反滲透組合工藝處理電廠循環(huán)冷卻排污水應用潛力很大,經(jīng)過處理水可直接回用,生產(chǎn)出的濃水也可以用于輸煤站噴淋,實現(xiàn)電廠排污水真正意義上的循環(huán)利用。(來源:佛山市南海長海發(fā)電有限公司)
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