全膜法水处理技术在锅炉给付水工艺中的应用

全膜法水处理技术在锅炉给付水工艺中的应用

全膜法水处理技术（uf）+反渗透（ro）+电离子（edi））将膜分离技术、电渗析技术和离子交换技术相结合，不仅可以克服电渗分析技术中由于浓差异而不能深度去除盐的缺点，还可以使用电渗析极化使电离产生h-和h-，从而实现树脂再生，克服了离子交换槽地板处理技术的缺点。由于能耗高，必须连续操作，因此需要消耗亚硝酸盐和残余油。因此，该技术已在医药、电子、火力发电等领域得到应用，预计将成为未来的主要水处理技术。笔者通过全膜法水处理技术在上都火力发电厂的应用实践,介绍了全膜法水处理技术制备锅炉补给水工艺中各处理单元的控制特点,总结了各单元运行中遇到的实际问题和改进措施。1水处理装置产水量结果及分析上都发电厂取距厂址约60km的多伦县西山湾水库水作为电厂的供水水源,经全膜法技术处理后作为锅炉补给水,原水水质见表1。由表1可知,原水属于低浊度水。全膜法水处理工艺流程见图1。水处理装置出力见表2。设计总产水量最大为300t/h。由图1可知,其预处理采用机械搅拌澄清池+多介质过滤器+盘式过滤器+超滤。多介质过滤器运行周期由过滤时间控制;盘式过滤器系统以运行时间和进出口压差为反洗信号,通过控制模块装置实现过滤、反洗的自动切换;超滤采用全自动控制,以定流量、定时间自动反洗循环方式运行。预脱盐系统采用二级反渗透装置,第一级膜组件采用8-5排列方式,水回收率为75%;第二级膜组件采用6-3排列方式,水回收率为90%。EDI装置每套分15组,每组2个模块,共30个模块,水回收率为95%。2工艺特点2.1机械搅拌澄清池的设计在最初设计中,预处理系统采用机械搅拌澄清池+盘式过滤器+超滤,但机械搅拌澄清池出水水质不能满足设计要求,导致盘式过滤器以及超滤膜严重堵塞,进出口压差快速增长,系统不能正常运行。其原因:一方面原水水质属于低温低浊水,普通机械搅拌澄清池净化低温低浊水很难;另一方面设计时只考虑了原水中的铁含量,没有考虑运输距离的影响,经过近60km的输水管线之后,机械搅拌澄清池进水全铁质量浓度达到1.1mg/L,是原设计值的9~10倍。通过对机械搅拌澄清池进行改造和增加多介质过滤器,形成了现在的预处理工艺,出水水质完全满足设计要求。多介质过滤器为卧式D3000mm×10000mm,2台,无烟煤/石英砂双滤料,额定出力为240m3/(h·台)。盘式过滤器为JY3-7型,过滤精度为50μm。机械搅拌澄清池出水铁质量浓度在0.25mg/L以下,铁去除率为77%以上。盘式过滤器出水铁质量浓度约为0.020~0.025mg/L。超滤采用SFP-2660型膜组件与外压式中空纤维膜,每套有56支聚偏氟乙烯膜组件,错流过滤,过滤孔径为0.1μm,自动模式控制,反洗时系统自动加入30mg/L次氯酸钠。2.2级反渗透反渗透处理单元是由两级两段反渗透装置组成的预脱盐系统,采用美国DOW公司的BW30-400高脱盐率反渗透复合膜。一级反渗透对NaCl、CaCl2和MgCl2等无机盐的脱除率在95%以上,除此之外还能除去大部分有机物、微生物和细菌等。二级反渗透进一步除去水中的无机盐、有机物、微生物和细菌等,设计脱盐率为93%。在反渗透装置之前安装5μm保安过滤器(含PP喷熔材质的滤芯42支),滤去预处理工序可能带来的大于5μm的杂质颗粒。之所以滤去这些杂质颗粒是因为它们经反渗透高压泵后可能会击穿反渗透膜组件,造成盐漏和串水现象,影响出水水质,另一方面它们也可能会划伤高压泵的叶轮。为了控制微生物的滋生,在超滤系统中添加了氧化性杀菌剂次氯酸钠,但含氧化性杀菌剂的水会氧化反渗透膜元件,所以在反渗透装置进水中加入还原剂以去除水中余氯。反渗透装置进水中加入阻垢剂,可抑制反渗透装置结垢,保证反渗透装置安全运行。2.3操作电压和电流控制EDI装置选用OMEXELLTMEDI-210卷式膜元件,其操作电压控制在(90±5)V,操作电流控制在(45±5)A。EDI产水即是锅炉补给水。3反渗透脱盐率及产水水质全膜法水处理各装置出水水质见表3。超滤去除悬浮物的实际运行效果见图2。由图2可知,超滤进水浊度为0.5~3.5NTU,出水浊度始终在0.3NTU以下。抽样检测超滤产水的污泥密度指数在2以下。此外,运行结果表明,超滤进水COD为6~10mg/L时,出水COD为2~4mg/L,COD去除率为57%~71%;超滤进水总铁为20~25μg/L时,出水总铁基本在2μg/L以下,铁去除率在90%以上。超滤系统出水水质完全满足设计要求。反渗透脱盐效果以脱盐率来表示,工程应用中通常采用电导率作为含盐量指标来计算其脱盐率。一级和二级反渗透实际运行的产水电导率如图3所示。由图3可知,一级反渗透产水电导率保持在6.1~8.9μS/cm,二级反渗透产水电导率则保持在0.6~0.8μS/cm。反渗透系统入口水的电导率一般维持在300μS/cm左右,所以一级反渗透脱盐率在97%以上,二级反渗透脱盐率在89.2%~92.2%。二级反渗透脱盐率未达到设计标准(93%),原因是原水的含盐量较低,一级反渗透系统除盐效果明显,其脱盐率大于设计的95%;二级反渗透进水电导率低,导致二级反渗透的脱盐率低于设计值,尽管如此,其出水电导率完全满足设计要求。EDI实际运行的产水电导率和产水SiO2见图4和图5。由图4和图5可知,EDI产水电导率稳定保持在0.056~0.059μS/cm,产水SiO2保持在2.00~4.78μg/L。产水硬度始终为0,产水水质完全满足600MW直接空冷机组锅炉补给水要求。4反渗透运行情况(1)水锤效应。投运时间不长,超滤反洗进水管道破裂,究其原因是反洗水泵和反洗进水阀门开关时序不当导致的水锤效应引起。原设计是“先启泵后开阀门、先关阀门后停泵”,现修改开关时序为“先开阀门后启泵、先停泵后关阀门”,消除了水锤效应。原设计开关时序是为了保护泵,开泵时电动机启动瞬间,电机电流最大,如果此时泵的出口也开得比较大,可导致电动机在大负荷状态下工作,大负荷工作电流和启动电流叠加,容易将电动机烧毁;停泵时先关出口阀门是防止止回阀不起作用时流体倒流造成泵的倒转使泵损坏。现在一般水泵均配有变频器,启动时逐渐加压,停机时逐渐减压。因此,选择“先开阀门后启泵、先停泵后关阀门”规则,不但消除了水锤效应,也不会损坏泵。(2)加药泵出力不足。系统运行一段时间后,1#和4#反渗透进出口差压上升并存在结垢现象。究其原因是加药泵出力不足,导致系统内阻垢剂有效加入量下降,造成反渗透设备结垢。后来经化学清洗、重新检修校验加药泵出力、提高阻垢剂的加入浓度使系统得以恢复。实际运行过程中应定期对阻垢剂加药泵出力进行跟踪、校对、核实。校对方法是把阻垢剂溶液装入一定刻度的量筒内,并将计量泵底阀置于其中,运行10min后查看吸取量,反复3次,根据吸取量计算出加入阻垢剂的量。(3)余氯超标。EDI进水余氯超标,不但会使EDI组件中的离子交换树脂因机械强度下降而破碎,导致进、出水压差升高,产水量下降,而且会大大缩短膜组件的使用寿命。上都电厂1#EDI在调试过程中出现余氯超标,造成树脂破碎,产水量下降40%以上,更换新树脂后才恢复正常运行。为防止此类事故的发生,电厂加强了安装在反渗透入口的在线监测的氧化还原电位仪的定期校验工作,确保EDI进水余氯准确控制在0.05mg/L以下。(4)EDI系统浓、淡水室之间的压降。EDI系统运行时的淡水进水压力为0.25~0.28MPa,浓水进水压力为0.17~0.21MPa。虽然进口处压力符合平衡要求,运行时也要控制浓、淡水室之间的压降,防止浓水内漏到产品水中。实际运行时,维持淡水压力一般比浓水高0.03~0.07MPa。如果浓淡水之间的压差小于0.03MPa,浓水就可能渗入到淡水侧,若压差高于0.07MPa,则又可能造成离子交换膜变形或损坏。实际运行中进、出水控制压降基本在0.05~0.07MPa之间,偶有达到0.08MPa,此时需及时进行调整,防止造成离子交换膜变形或损坏。(5)EDI产水量与水的回收率。实际运行平均产水量为55.5m3/h,平均排水量为4.1m3/h(其中浓水排放量为2.6m3/h,极水排放量为1.5m3/h,为了节约用水,这部分排水回收到了反渗透的入口重复利用),水的平均回收率为92.6%。虽然产水量没有达到设计的60m3/h,但不能通过提高水的回收率来满足设计指标,因为回收率增加,浓水流量变小,浓水室中的离子浓度增加,可导致浓水室结垢。同理,不能为了提高浓水循环系统的电导率而提高水的回收率。为了确保EDI的效率,电厂浓水循环水的电导率控制在(250±30