超滤-反渗透组合工艺处理电厂循环冷却排污水

露天采矿技术2009年第1期1引言据预测，我国工业用水总量将从1999年的370亿m3增长到2030年的660亿m3。

电力生产过程用水量很大，其中冷却水的消耗占电厂总耗水量的90%以上。

减少热电厂循环冷却水的新鲜水补充量和冷却水排污量，不仅能节水减排为热电厂带来经济效益，同时也是实现节水型社会、发展我国循环经济的一项根本措施。

抚顺某电厂的废水主要为工业废水和厂区生活污水。

冷却塔排污和溢流，转机冷却水，空冷器、冷油器冷却水，输煤栈桥冲洗水等统称工业废水，其含盐量高达450mg/L。

生活污水主要来源于厂区的卫生设施、食堂等服务部门用水和家属区的日常生活污水，与工业污水相混和作为原水。

电厂循环水的水质特点是浊度高、含盐量高，回用处理主要是除浊和除盐。

目前常用的回用工艺是超滤—反渗透〔1~2〕。

循环水、排污水进入反渗透系统前必须经过严格的预处理，即采用超滤技术作为反渗透除盐的预处理，产水能够满足反渗透除盐系统进水的水质要求。

高分子材料的超滤膜可以截留溶液中1mm以上的大分子溶质及其它杂质，为反渗透提供最大限度的保护。

2污水特征及处理工艺2.1污水水质特征电厂污水水质指标见表1。

该电厂污水具有含盐量高、瞬间的悬浮物浓度较高、微生物含量高、温度比常温高等特点。

此外还有有机物、细菌、硅酸化合物以及在循环水处理过程中加入的各种化学品。

除了随原水带入的杂质之外,水在循环过程中还滋生了很多的藻类、微生物膜等杂质,对膜处理设备的污染性较强。

水中所含的CaCO3等低溶解度盐因浓缩过饱和,容易发生沉淀。

因此循环水系统排污水的处理难度极大，处理系统往往很复杂，处理成本很高。

既要尽量降低水的过饱和度,防止在继续浓缩分离阶段结垢，又要尽量地减少各种有机杂质和胶体杂质,使污染指数（SDI）满足反渗透的要求,减轻对反渗透膜的污染。

2.2超滤—反渗透工艺流程（1）系统流程。

整套系统包括超滤装置和反渗透脱盐装置。

污水处理总流程如图1所示。

超滤膜技术用于处理电厂循环冷却排污水随着水资源的日趋紧张，废水回用在节水工作中所占的比例越来越大。

目前，国内电厂一般用循环排污水进行冲灰，但随着高浓度水力输灰和干除灰技术的逐渐成熟，循环排污水量已大大超过灰渣系统用水量，同时循环排污水比离子交换系统的再生废水水质好，因此回收再利用电厂循环水排污水已成为必然[1]。

我国山西煤炭资源丰富，但干旱少雨，水的再生回用成为必然。

为配合山西华泽铝电有限公司2×300MW机组的建设，节约用水，拟采用超滤(UF)技术对循环冷却排污水进行预处理，以达到反渗透系统的进水要求。

为了确定运行过程中超滤工艺的可行性、相关运行参数以及超滤出水进入反渗透的安全性，进行了大量的试验研究，并通过了实际循环冷却排污水连续化操作试验。

下面主要讨论超滤系统现场试验过程中超滤膜的相关运行参数及变化规律。

1超滤技术概述1.1 超滤原理超滤是一种以机械筛分原理为基础，以膜两侧压差(100～1000kPa)为驱动力的膜分离技术。

它可分离液相中直径在0.05 ～0.2μm的分子和分子量为1～10万的大分子。

超滤膜的筛分孔径小，它可截留病毒病菌、胶体、大有机分子、油脂、蛋白质、悬浮物等[2]。

通过超滤膜后的出水，水质稳定，受原水水质、运行操作条件的影响很小。

1.2 超滤膜超滤膜的类型有板式、管式、中空纤维、涡卷式等多种类型。

其中中空纤维膜是超滤技术中最为成熟与先进的一种形式，它与其它形状的膜相比具有体积小、膜面积大、水通量大、不易堵塞等优点[3]。

HYDRAcap是美国海德能公司新开发的一种大直径中空纤维超滤膜组件。

新型工业用中空纤维设备具有可自动、频繁脉冲式冲洗中空纤维管的性能，其特点是通过短时间的停运，来保持稳定的产水量；可在很低的错流速度下工作，甚至可以在单向流速下工作。

HYDRAcap60超滤膜主要技术参数为：需要精度为150μm预过滤；pH为2～13；连续余氯≤5mg/L；最高运行温度≤40℃；运行方式可以是错流过滤或全量过滤；20℃时透膜压差为28～150kPa；反洗压力240kPa；反洗水流量315L/m2/h；反洗频率15～60min/次；反洗时间30～60s/次。

超滤技术用于循环冷却排污水预处理的研究
宋荣杰;王德章
【期刊名称】《山东电力高等专科学校学报》
【年(卷),期】2008(000)004
【摘要】针对循环冷却排污水含盐量高、悬浮物多、排量大的特点,本文将超滤技术引入循环冷却排污水预处理系统,用于去除水中悬浮物、胶体等物质,以降低水的浊度和污染指数,满足后续反渗透处理的进水要求.该超滤装置设在反渗透装置之前,主要由提升泵、超滤装置、超滤蓄水箱、加压泵等组成.试验表明,超滤出水浊度基本保持在0.1-0.5NTU之间而且比较稳定,说明超滤降浊作用明显,能够满足反渗透进水对浊度＜1.0NTU的要求;出水SDI值在0.5-2.0之间变化.满足反渗透对SDI ＜4的要求,说明超滤对降低污染指数是有效的.
【总页数】2页(P39-40)
【作者】宋荣杰;王德章
【作者单位】山东电力高等专科学校,济南,250002;吉林油田热电厂,松原,138000【正文语种】中文
【中图分类】TM621.8
【相关文献】
1.电厂循环冷却排污水中超滤技术的应用分析 [J], 凌志超;杨帆;于萍
2.超滤技术用于循环水排污水回收的试验研究 [J], 宋雷;夏守庆;徐庆东
3.总排污水处理后回用于循环冷却水系统的初探 [J], 韩环
4.浸没式超滤技术在循环冷却水排污水回用中的应用 [J], 刘志江;胡彦云;郭焱
5.含煤粒的循环冷却水排污水预处理试验研究 [J], 史更新
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高新技术2017年2期︱3︱超滤-反渗透膜组合工艺处理电厂循环排污水黎思华佛山市南海长海发电有限公司，广东 佛山 528200摘要：主要研究电厂循环排污水超滤-反渗透膜组合处理工艺，分析了超滤-反渗透膜水处理技术原理，并对电厂循环排污水超滤-反渗透膜组合处理工艺进行了研究。

关键词：超滤-反渗透膜；电厂循环排污水中图分类号：U664.9+2 文献标识码：B 文章编号：1006-8465（2017）02-0003-01火力发电厂蒸汽冷却主要有循环冷却、直流冷却和空冷等几种不同形式，循环冷却排污水用量很大，占到电厂总水耗量的12%以上，研究冷却排污水的循环处理工艺，对降低火电厂用水量，节约用水有着重要意义。

1 超滤与反渗透膜技术 1.1 超滤膜分离技术 膜分离是一种广泛存在的自然现象，法国学者Abbe Nollet 在1784年首次发现膜分离现象，并提出osmosis 学说，是人类对膜与膜过程的最早期研究。

1861年，Schmidt 提出超滤的概念，1925年，德国Sartorius 公司开始生产微滤膜，1953年，美国学者Reid 提出反渗透理论，并在水淡化处理中得以应用。

1958年，国内开始进行关于离子交换膜的相关研究，1966年开始研究反渗透膜与超滤膜，现阶段，我国苦咸水、海水淡化、废水制备、纯水制备中都开始使用国产反渗透与超滤装置。

膜分离技术按照原理不同可以划分为微滤、超滤、纳滤以及反渗透四种不同形式，有不同的过滤精度，分别对应不同尺寸颗粒过滤处理需求，几种不同的膜分离技术中，反渗透膜分离技术精度最高，尺寸超过100分子量有机物以及可溶性盐均无法穿过反渗透膜，广泛应用于锅炉补给水处理、水淡化以及废水处理。

超滤膜分离技术使用网格尺寸在微滤和纳滤之间的超滤半透膜，能够阻隔溶液中的胶体、悬浮物、微生物以及其他大粒径溶质，孔径5nm-0.1μm 左右，压力作用下，膜孔径物质以下物质可以穿过超滤膜到达另一侧，超过孔径尺寸物质不能穿过，被截留在加压侧。

优化超滤—反渗透工艺应用于工业冷却水系统排污水回用处理系统总结运行的经验与简讯，归纳与膜处理系统相关的主要问题有如下两方面：（1）膜污染对系统危害很大，需要切实有效的方案对被污染的膜进行清洗；（2）反渗透系统产水效率存在沿程降低的现象，亟待优化设计。

2 超滤技术及其优化设计2.1 超滤技术液体通过超滤膜进行分离的膜过程称为超滤（UF）。

超滤膜孔径范围为0.001 μm（接近微滤）～1 nm（接近纳滤），工作压力一般为0.1～0.5 MPa。

超滤过程以静压力为推动力。

此外，超滤几乎不能截留无机离子。

超滤的几个基本参数：（1）渗透通量：反映的是膜面积、时间、渗透物体积三者之间的关系，单位：m3/（m2·h）。

（2）截留率：对于给定的超滤膜系统，用高浓度侧物料浓度与渗透物料浓度之差和高浓度侧物料浓度的比值来表示某种物料的截留率。

（3）回收率：膜的物料平衡过程用如下公式计算（1）（2）其中，Q——流量，C——浓度。

那么，回收率η为（3）2.2 超滤系统优化设计超滤系统优化设计采用节能型膜系统——全流过滤超滤系统，其产水率可达75～85%，节能效果显著。

在采用了全流过滤的超滤装置中，系统设置两台泵，在不同过程中交替运行。

过滤时，P01泵运行，提供进水所需压力；反洗和化学加强反洗时，P02泵运行，超滤的过滤出水同时用于反洗和化学加强反洗；系统化学加强反洗时，P03加药泵在反洗水中加入化学清洗剂，如图1所示。

这种设计使得系統运行能耗通常不到0.1 kWh/m3。

3 反渗透技术及其优化设计3.1 反渗透技术反渗透（RO）是渗透过程的溶剂反向迁移运动的过程，而反渗透除盐技术是利用压力作为驱动力，将溶液中的溶质与溶剂分离的一种方法。

这个过程并非是利用半透膜的选择截留作用，故能阻挡分子量大于100的有机物和几乎所有溶解性盐，脱盐率可达97%以上。

反渗透主要工艺指标有：透水率、盐透过率和脱盐率。

（1）透水率：单位时间内通过单位膜面积的水体积通量；（2）盐透过率：溶液中盐透过膜的速率，与压力无关；（3）脱盐率S：膜对水溶液中盐的脱除能力，在膜制造成形时就已确定。

《宁夏电力2006年第5期超滤/反渗透膜技术在循环冷却排污水回用中的工业应用试验过滤水通量范围:f60~145l/m2/h;DH耐受范围:2~13;化学清洗时最大余氯耐受度:250mg/l;最高运行温度:40℃;最高运行压力:O.5MPa;最大透膜压差(TMP:0.21MPa。

1.3反渗透膜系统低污染反渗透膜元件LFC1是对膜表面进行了根本性的化学改进,即在传统的芳香族聚酰胺基础上,通过在膜表面进行PVA复合涂层技术,将膜表面的电性由通常的负电性改为电中性,从而使进水中的负电、正电、中性、两性的污染物在膜表面上的吸附性大大减弱,使膜水通量保持稳定。

LFC1膜与传统聚酰胺复合膜在各种表面活性剂条4q:-F的水通量保持度对比如图2所示。

此外,膜表面与水的接触角由原先的62。

降低到47。

,增强了膜的亲水性,提高了膜对胶体、有机物、金属离子的抗污染能力。

此类低污染膜特别适合于市场污水、锅炉排水、高污染地表水的脱盐处理。

LFC l主要应用参数如下:膜材质:聚烯醇+芳香族聚酰胺复合材料;膜面积:37.2m2;平均脱盐率:99.5%;产水量:11000m3/d(标准测试条件下;最高操作压力:4.14Mpa;最高操作温度:45℃;进水pH范围:3~10;进水浊度:<1.0NTU;进水SDI:<4;进水余氯:<0.1m酬。

1.4试验目的本次工业试验的目的是为在建240m3/h超200080604020一,7、^.,—一一/\一一J一,碡统聚酰胺复合膜\.———一表2超滤各运行阶段概况13/16~3/1936全量过滤3￣402003/19—3/20 3,20~3,25 3~25/3~263~263/27￣3/29 3,29~3/30 3|30一4}s 25 8619135223142错流过滤错流过滤错流过滤错流过滤错流过滤错流过滤全量过滤3~43.5￣43.7-43.7-4.2 44.5 4.5-5 5~6 111 O.4 0.2 O.2 20 20 20 20 40 20 20O1.611111~10・64・《宁夏电力》2006年第5期超滤/反渗透膜技术在循环冷却排污水回用中的工业应用试验表3Fe脱除率试验数据为19NTu~200NTu时,产水浊度基本为零,SDI<1。

反渗透工艺处理回用循环水排污水技术工业应用摘要：循环冷却水系统的补给是电厂耗水量大的主要工艺之一，占纯火力发电厂用水量的80%，占火力发电厂用水量的50%以上。

循环冷却水系统的节水方案主要从以下两个方面考虑：减少循环冷却水系统的结垢趋势，提高浓缩比，消除泄漏现象；循环排放水回用，并将产品水作为循环补给水或锅炉补给水系统的水源。

目前，某天然气轮机联合循环电厂循环水平均浓度倍数为2~2.5。

为提高水的综合利用率，电厂考虑循环污水回用，利用产品水作为循环水的补充水。

关键词：反渗透工艺处理；回用循环水；排污水技术工业；应用；我们是一个水资源匮乏的国家，人均不到全球平均数的四分之一，特别是在北方，水资源严重短缺，只有水资源受到污染，一些水资源的质量正在恶化，水资源短缺和水资源污染是制约缺水地区经济发展的重要因素。

大型用水者如火电厂、化工厂等所面对的一个问题是循环冷却水是火电厂、化工厂，包括火电厂的主要消费部分，冷却循环再用约占火电厂用水的60%。

近年来，国内一些企业采用了石灰法、药剂法，弱酸阳离子处理等技术措施来解决冷却系统污染、腐蚀、污泥粘度等问题，提高循环水的富集度，使循环补充的水量减少5-6倍，进一步提高富集度。

节约用水，低值、高浓缩系数将导致循环水质下降，对系统设备提出了更高的要求，为了避免对企业生产系统运行安全造成影响，必须进行清理。

污水循环再用，不但可节省大量用水，而且可减少对环境的污染，而它们的产品水作为循环水补给和锅炉补给的来源，将对提高企业经济效益具有重要意义。

1主要工艺设备介绍1.1.多介质过滤器分析根据机械过滤原理，采用石英砂和无烟煤双层滤料，有效去除原水中的固体颗粒和胶体。

过滤层饱和后，反水流对滤料进行反冲洗，使滤料中的石英砂和无烟煤煤层松动，使附着的副滤料表面截留物被水流剥离带走，恢复过滤功能。

1.2超滤系统分析超滤系统采用全流量过滤器操作，通常过滤器压力差为0.03-0.08MPa。