山西冶金 ＴｏｔａＪ １２６ ２ ＳＨＡＮＸＩ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ Ｎｏ．４，２０１０ 文章编号：１６７２—１ １５２（２０１０）０４－００４３－０３ 超滤与反渗透系统处理循环排污水在电厂中的应用 马晋杰 （太原钢铁（集团）有限公司，山西太原０３０００３） 摘要：电厂采用“双膜法”即超滤和反渗透的技术，将循环冷却排污水回用于电厂的锅炉补给水。通过设计、 安装、调试和实际运行，出水水质完全满足锅炉补给水的水质要求，起到了很好的节能节水效果。 关键词：双膜法超滤反渗透循环排污水回用 中图分类号：ｘ７０３．１ 文献标识码：Ａ 收稿日期：２０１０—０６—２０ 目前，我国火力发电厂对蒸汽的冷却方式分为： 表１ 循环排污水水质（１号机循环冷却排污水） 循环冷却、直流冷却和空冷等。循环冷却电厂中冷却 检测离子 离子质量浓 离子浓度／ 检测离子 离子质量浓 离子浓度 排污水约占电厂耗水量的１２％～２５％Ｅ¨，减少这部分 度／（ａｒｇ・Ｌ－ ） （ｈａｎｏｉ・ 度／（ａｒｇ・ ／（ｅｒｏｔｏｌ’Ｉ『 １ 排水是电厂节能降耗的重要课题。 Ｋ＋ ８．８ Ｏ．２３ Ｃｌ＿ ３９．７ １．１２ 近年来，对污水、废水回用处理的工艺研究众 Ｎａ＋ ４１．Ｏ １．７８ １／２Ｓ ３２１．１ ６．６９ 多，“双膜法”工艺因为其能够应付复杂的水质和水 １／２Ｃａ １４９．１ ７。４４ ｌｆＣＯｆ ２７８．２ ４．５６ 阳 阴 质波动而逐渐成为污水回用处理的核心工艺［ｚ．３］。 离 ｌ／２Ｍｇ ６１．８ ５．０８ 离 ｌ／２ＣＯｓ２－ ４８．０ １．∞ “双膜法”工艺能否成功的关键在于预处理以及对 ＮＨ ０．０９ ０．ｏｏ５ ＮＯｒ ０．２ 原水中有机污染物的控制。 子 子 Ｎ叮 ２２．４ ０－３６ 国华定洲发电有限公司二期扩建工程安装２台 Ｆ乙 １．７ ６６０ ＭＷ发电机组，一期循环冷却水系统为敞开式 制‘ ２６０．８ １４．５４ 合计 ７１ｌ＿３ ｌ４－３３ 循环系统，夏季补水量为２ ５２３ ｍＳ／ｈ，冬季补水量为 懒目 结果 分析项目 结果 分析项目 结果 １ ８５６ ｍＳ／ｈ，补充水为唐县西大洋水库水。近年来，由 于工业用水量的增加以及华北地区干旱少雨，西大 全硬度 ６２６．６ｌ吼 可溶性ｓｉｏ２ １４．４ｍｇ／Ｌ 悬浮物 ２９～３４ＩＩ 洋水库水位急剧下降。为了改善水库水质，恢复水库 永久硬度 ３１８．３ ＩＩ ＣＯＤＭｎ ４．０ｍ 全铁 ＜０．０３ ｎ 水位，二期扩建为了利用空冷超临界机组，锅炉补给 暂时硬度 ３０８．３Ⅱ１ｇ／Ｌ ＣＯＤＣｒ ２３．５ｍ 浊度 ２０．８Ｍ 水水源采用一期循环排污水，其水质见表１。 负硬度 ０ｍｇ／Ｌ 游离ＣＯ ０ 游离氯 ＜Ｏ．０１ｍｇ／Ｌ １工艺选择 总碱度 ３０８．３ｍｒＣＬ 锶 ０．７３９ｍｇ『Ｌ 考虑循环冷却排污水的特点和超滤、反渗透膜 总酸度 ０ 钡 ０．００２ｍｇ／Ｌ ｐＨ ８．９ 系统本身的性能，循环冷却排污水对双膜系统的主 要影响表现在：悬浮物量、碱度、硬度较高，控制、调 统加药复杂，各种荷电性的药剂均有可能存在，如果 节不当会造成反渗透膜甚至超滤膜的结垢，严重影 反渗透膜型号选择不当，会对膜系统造成不可恢复 响系统的正常运行，因此在进人膜系统前需要对循 的污染，因此需要重点考虑对反渗透膜型号的选择。 环冷却排污水进行预处理，必要时需要去除硬度等 基于以上因素，循环冷却排污水回用处理项目 易造成结垢的无机成分；循环排污水中有大量的残 采用了如下设计工艺，工艺流程为：循环水排放水 余药剂和生物黏泥（浊度较高），因此可能对膜系统 机械搅拌澄清器＿＋重力式无阀滤池 清水箱 清水 造成有机物和生物污染，主要表现为对膜系统运行 泵＿＋多介质过滤器 二级清水箱叶二级清水泵－÷超 稳定性的影响，需要加强预处理单元；循环冷却水系 滤 超滤水箱＿＋超滤水泵＿＋保安过滤器 反渗透高 作者简介：马晋杰（１９７９一），男，太原钢铁集团有限公 压泵 反渗透。 司能源环保部助理工程师。Ｔｅ１：０３５１－－４４２０２７７，Ｅ—ｍａｉｌ： 其中一期锅炉补给水水源采用地下水，机械搅 ｍａｊｉｎｊｉｅ１９７９＠ｓｉｎａ－ｃｏｒｎ 拌澄清器、重力式无阀滤池、多介质过滤器为一期原 山西冶金 Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｅｊｉｎｓｘ＠１２６．ｃｏｍ 第３３卷 有预处理设备，二期更换为循环冷却排污水，为了加 强预处理，在机械搅拌澄清器内填充直径为５Ｏ ｍｍ、 长度为１ Ｉｎ的斜管以增强沉淀效果，同时投加 ＦｅＣ１ 、ＮａＣＯ 药剂，去除悬浮物、部分硬度以及可溶 性ＳｉＯ ，机械搅拌澄清器的出水经过重力式无阀滤 池和多介质过滤器的处理，进一步去除悬浮物，出水 加压后进入膜处理系统。 ２膜系统的设计 ２．１超滤系统的设计 超滤（ｕＦ）是一个单纯的物理分离过程，能代 替传统的滤池、砂滤、活性炭等；在反渗透的预处理 工艺中，超滤膜的孔径大约在０．００２—０．１ ｍ，在外 界推动力（压力）作用下可截留水中胶体、颗粒、细 菌和原生动物等物质［ 。 本项目设计有４套超滤装置，每套超滤装置装 有３８支超滤膜，单台产水量为１００ Ｉｎ ／ｈ，运行压力 小于０．１５ ＭＰａ，水回收率为９０％。膜型号为美国 ＤＯＷ公司的外压ＳＰＲ２８６０产品中空超滤膜。超滤 膜采用ＰＶＤＦ（聚偏二氟乙烯）材质，化学稳定性 高，耐酸碱，抗氧化，易清洗，使用寿命长。其性能参 数和膜系统的设计参数见表２和表３。 表２超滤膜性能参数 项目 参数 膜元件型号 ＳＦＲ２８６Ｏ 型式 外压式中空纤维膜 膜材质 ＰＶＤＦ 公称孔径／ｔＬｍ Ｏ．Ｏ３ 膜面积／ｍ２ ５２ （中空纤维内径／外径）／ｍｍ ０．７／１．２５ 表３超滤系统设计参数 反洗频率 每隔４５ｒａｉｎ一次 反洗时间／ｓ 每次６０ １００ 反洗压力／ｂａｒ ＜２．１ 设计通量／ｆＬ・ｍ ・ｈ ０ ５０．６ 反洗通量／（Ｌ・ｍ－２・ｈ ） １２０ 气擦洗频率 与反洗同步 气擦洗压力，ｂａｒ ｌ＿０ 气擦洗强度／（Ｎｍ３・ｈ－Ｉ￣支 ） ７ ｌ２ 气源 无油、洁净 加药反洗时间 与反洗泵同步 加药量／１ １０ １５（按有效氯计） 加药药剂 ＮａＣ１０ 由ＰＬＣ控制超滤装置的运行，超滤的操作由正 常产水一正冲—气反洗一水反洗一正冲一产水…… 等按一定时间顺序循环进行。产水浊度自２００９年４ 月投运以来一直保持在０．１ ＮＴＵ以下，保证了后续 反渗透系统的安全运行。其中超滤运行跨膜平均差 压及产水浊度情况如表４所示（注：平均跨膜差压＝ （进水压力＋产水压力），２一产水压力）。 表４超滤系统运行情况表 时间 １号ＵＦ压 ２号ＵＦ压 ３号ＵＦ压 ４号ＵＦ压 水温 产水浊度 差 Ｐａ 差 Ｐａ 差 Ｐａ 差 Ｐａ ／￣Ｃ ＴＵ ２００９— 末：运行周期 运行周期 运行周期 运行周期 ０．０３０ 末：０．０３０ 末：０．０３０ 末：０．０２５ １号：０．０８５ ０４一Ｏ７ ２５。Ｏ ２号：０．０８６ 程控反洗 程控反洗 程控反洗 程控反洗 ３号：Ｏ．０９ｌ 后：Ｏ．０２０ 后：Ｏ．０２５ 后：０．０２０ 后：０．０２５ ４号：０．０８３ ２０Ｏ９— 末：运行周期 运行周期 运行周期 ０．４００ 末：０．０３５ 末：０．０３５ 末：运行周期 ０．０３５ ｌ号：０．０８６ ４０—１４ ２５．０ ２号：０．０９２ 程控反洗 程控反洗 程控反洗 程控反洗 ３号：０．０９４ 后：０．０２５ 后：０．０３０ 后：Ｏ．０３０ 后：０．０２５ ４号：０．０８４ 运行周期 运行周期 运行周期 运行周期 末：０．０４０ 末：０．０４５ 末：０．０３５ 末：０．４０５ ｌ号：Ｏ．０９２ ０４—２１２００９－ ２５．０ ２号：０．０８６ 程控反洗 程控反洗 程控反洗 程控反洗 ３号：０．０８８ 后：０．０３０ 后：０．０３０ 后：０．０３５ 后：０．０２５ ４号：０．０８４ ２０ｏ９一 末：运行周期 运行周期 运行周期 运行周期 ０．０４０ 末：０．０４０ 末：０．０４５ 末：０．０４０ ｌ号：０．０８６ Ｏ４—２９ ２５．０ ２号：Ｏ．０９１ 程控反洗 程控反洗 程控反洗 程控反洗 ３号：０．０９３ 后：０．０３５ 后：０．０３０ 后：０．０３５ 后：０．０２５ ４号：０．０８６ 运行周期 运行周期 运行周期 运行周期 末：０．０５０ 末：０．０４５ 末：０．０４０ 末：０．４０５ １号：０．ｏ９１ ２０Ｏ９一 Ｏ５—）５ ２５．０ ２号：Ｏ．０９３ 程控反洗 程控反洗 程控反洗 程控反洗 ３号：ｏ．０８９ 后：Ｏ．０３０ 后：０．０３０ 后：０．０３５ 后：０．０２５ ４号：０．０９２ ２．２反渗透系统的设计 反渗透技术是目前最先进和最节能有效的除盐 技术。反渗透采用膜法分离的水处理技术，其原理是 原水在压力作用下，透过反渗透膜的水成为纯水，而 水中的杂质被反渗透膜截留并带出。利用反渗透技 术可以有效地去除水中的溶解盐类、胶体、细菌、病 毒、细菌内毒素和大部分有机物等ｆ５］。 在本次工程中，设计１套出力为７０ ｔ／｝ｌ的反渗 透装置，其他３套为一期原有配置，回收率设计为 ７５％，考虑加药以及污染物的复杂情况，特选用美国 ＤＯＷ公司的ＢＷ３０—３６５ＦＲ抗污染膜元件。膜壳按 １０：６排列，共９６支膜元件，其性能参数和膜系统 的设计参数见下页表５和６。 由于超滤出水水质完全满足反渗透进水要求， ２０ｌＯ年第４期 马晋杰：超滤与反渗透系统处理循环排污水在电厂中的应用 表５反渗透膜性能参数 表７反渗透系统运行情况表 膜元件型号 ＢＷ３０—３６５ＦＲ 日期 一段压 二段压 脱盐率 回收率 产水电导， 产品水量 水温 型式 卷式复合膜 差／ＭＰａ 差／ｌＩＩＰａ ／％ ｜％ （ ｓ・ｃｍ ） ／（ｔ・ｈ‘Ｉ） 膜材质 芳香族聚酰胺 ２０ｏ９．Ｏ４＿ｌ７ ０．１８ ０．１７ ９８．５ ６５ ｌ１．ｏ６ ６０．６ ２５．６ 公称脱盐率／％ ９９．８ ２０ｏ９ ｌ４一ｌ８ Ｏ．１７ ０．１８ ９８．５ ７０ ｌ１．ｏ２ ６５．１ ２５．０ 膜面积／ｍ２ ３４ ２００９＿ｏ４－１９ ０．１８ Ｏ．１７ ９８．７ ７５ １０．０２ ７０ ２４．Ｏ 产水量，（１１１３・ｄ ） ３６ ２Ｏ０９—ｏ４—２０ ０．１８ Ｏ．１７ ９８．７ ７５ １０．０７ ７０ ２５．Ｉ 表６反渗透系统设计参数 ２００９ ｌ４＿２１ ０．１７ Ｏ．１７ ９８．５ ７５ １Ｏ．１２ ７０ ２４．８ 膜组件排列方式 １０：６ ２Ｏｏ９－ｏ４－２２ Ｏ．１７ ０．１７ ９８．６ ７５ １０＿０３ ７０ ２５＿３ 膜组件数量 ９６ 进水压力，ＭＰａ １．１ 作为一种新兴的膜过滤技术应用在火力发电厂冷却 设计通量／ ・ｍ－２・ｈ一０ ２１．４ 塔排污水回用处理等工程中是完全可行的，能够达 回收率肠 ７５ 到节水降耗的效果，符合我国当前“节能减排”的大 脱盐率，％ ９８．５ 趋势。但是针对循环水排污水浓缩倍率较高、水质复 因此，从２００９年４月份整套系统投运以来，反渗透 杂的特点，合理选择预处理工艺及膜元件是关键。 参考文献 一直运行良好。其运行情况如表７所示（注：回收率＝ ［１］ 王汝武．电厂节能减排技术［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００８． 产水流量，进水流量；脱盐率＝产水电导／进水 ［２］杨宝红，汪德良，王正江．火力发电厂废水处理［Ｍ］．北京：化 电导）。 学工业出版社，２００６． 从以上数据可以看出，反渗透的运行非常稳定。 ［３］孙本达．火力发电厂水处理实用技术问答［Ｍ］．北京：中国电 在产水量为７０ ｔ／ｈ时脱盐率一直稳定在９８．５％左 力出版社，２００６． ［４］华耀祖．超滤技术与应用［Ｍ］．北京：中国化学工业出版社， 右，能够满足后续脱盐工艺的进水指标，达到了设计 ２００５． 要求。 ［５］周正立．反渗透水处理应用技术及膜水处理剂［Ｍ］．北京：化 ３结论及建议 学工业出版社。２００５． 国华定洲发电有限公司循环冷却排污水超滤、 （编辑：胡玉香） 反渗透处理系统的成功投运，表明将超滤＋反渗透 Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ Ｕｌｔｒａｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｏｓｍｏｓｉｓ Ｄｅａｌｉｎｇ ｗｉｔｈ Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｗａｔｅｒ Ｓｅｗａｇｅ ｉｎ ｔｈｅ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ ＭＡ ｊｉｎｊｉｅ （Ｔａｉｙｕａｎ Ｉｒｏｎ＆Ｓｔｅｅｌ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｔａｉｙｕａｎ ０３０００３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ ｕｓｅｄ ｄｏｕｂｌｅ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｏｆ ｕｌｔｒａｆｉｈｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｖｅｒｓｅ ｏｓｍｏｓｉｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｔｏ ｔｒｅａｔ ｃｏｏｌｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｓｅｗａｇｅ ｆｏｒ ｂｏｉｌｅｒ ｍａｋｅ－ｕｐ ｗａｔｅｒ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ，ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ，ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎｉｎｇ ａｎｄ ａｃｔｕａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｅｆｌｆｕｅｎｔ ｑｕａｌｉｔｙ ｔｏ ｓａｔｉｓｆｙ ｔｈｅ ｂｏｉｌｅｒ ｍａｋｅ－ｕｐ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ， ｐｌａｙｅｄ ａ ｖｅｒｙ ｇｏｏｄ ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｏｕｂｌｅ ｍｅｍｂｒａｎｅ，ｕｈｒａ＿ｉｆｌｔｒａｔｉｏｎ，ｒｅｖｅｒｓｅ ｏｓｍｏｓｉｓ，ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｃｏｏｌｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｓｅｗａｇｅ， ｒｅｌｌ乌ｅ