全膜法水處理工藝在電廠節能減排以及脫硫廢水零排放中的應用
文章作者: 宏森環保
基于“超濾(UF)→反滲透(RO)→EDI”的全膜法水處理工藝是將最先進的膜分離技術組合運用，應用于電廠鍋爐補給水處理系統可以達到高效去除污染物以及深度脫鹽的目的，滿足后續工藝水質要求。但是全膜法不僅能實現在燃煤電廠節能減排，而且在脫硫廢水零排放中也是廣泛運用，今天小編給各位詳細介紹下。
全膜法水處理工藝特點
根據燃機機組參數、源水水質、廠址位置特點、環保等方面的因素，全膜法水處理系統按“超濾+一級反滲透+二級反滲透+電除鹽”系統設計，系統出力按2×140 m3/h考慮。
超濾系統采用西門子Memcor的壓力式超濾膜系統，單套系統采用96支超濾膜，產水流量180 m3/h。超濾膜為外壓式超濾膜，由于外壓式超濾膜的納污空間是內壓式超濾膜的4～5倍，所以外壓式超濾膜能承受的進水懸浮物可允許比內壓超濾膜高4～5倍，外壓式超濾的抗污染性豪無疑問優于內壓式超濾，對原水的適應性也更強。根據廠家推薦值，進水濁度要求在20 NTU以下。
由于EDI進水水質的要求，反滲透系統采用兩級膜處理。一級反滲透膜組件采用DOW的BW30-400FR抗污染性膜元件，排列方式為一級二段，單位膜面積設計水通量23.47 L/(m2˙h) ，出力158m3/h。二級反滲透膜組件采用DOW的BW30-400膜元件，排列方式為一級二段，單位膜面積設計水通量26.8l L/(m2˙h)，出力150m3/h。陶氏BW30-400系列膜元件對于進水要求如下：pH為2～11，最高運行溫度45 ℃，最大運行壓力41bar，最高允許污染指數5，余氯<0.1mg/L。反滲透膜分離技術利用壓力驅動，可有效去除水中固體溶解物、有機物、膠體、微生物以及細菌等雜質，與前置超濾系統配套使用，具有工藝先進、操作簡便、運行費用低、無污染、維護方便等優點。
電除鹽裝置選用Ionpure CEDI的LX-45膜堆，共計28個膜堆，單套出力達140 m3/h。CEDI系統不需要加鹽，不需要濃水循環，不需要單獨極水排放，整套系統簡單可靠;由于濃水和極水全部回用至一級反滲透前，水利用率可達100%，膜堆兩進兩出設計(淡水進/出，濃水進/出)，系統最簡單，運行維護簡單。相對于加鹽型膜堆，系統可以即開即用。
循環水系統運行中存在問題：
1)循環冷卻水補充水源采用自來水，成本較高，排污水量較大，排污導致水資源浪費，運行經濟性差。
2)循環水系統原設計無底部排放口，導致實際運行中在循環水濃縮倍率超標時無法排污，只能通過水泵泵吸或者溢流的方式來控制，這種方式不僅費時費力耗能，而且無法準確控制濃縮倍率，系統存在結垢風險。
3)隨著《水污染防治行動計劃》的實行，廢水排放愈加嚴格，循環水進入雨水系統存在環保合規性問題。
4)循環水經過凝汽器冷卻后，回水溫度達到35 ℃左右，溫水排放導致能量消耗。
由于循環水系統存在上述問題，迫切需要一種兼顧安全性、經濟性和合規性的運行方式來實施循環水回用。
全膜法處理系統運行狀況：
機組運行期間每日回用約500 m3循環水。項目實施后超濾系統運行正常，產水濁度0.045～0.091 NTU，進出口壓差89～93 kPa，壓差上升了約40kPa，上限為150 kPa，產水濁度合格。反滲透系統一段壓差149～161 kPa，二段壓差89～93kPa，壓差正常;產水電導9.1～10.2 μS/cm，脫鹽率及產水量均正常。
系統出水水質為：鍋爐補給水電導率0.18 μS/cm，鈉離子1～2 μg/L，硅酸根10 μg/L左右。
2017年循環水指標年報表表明，循環水回用項目實施后，不影響全膜法水處理系統運行及出水水質。循環水濁度全年平均值從2016年的6.7 NTU降低到2017年的3.8 NTU，其它指標均有所下降，全年超標次數大幅度下降。
循環水回用項目效果評估：
1)機組運行時，每日回用循環水500m3，基本上可完全通過回用循環冷卻水把濃縮倍率控制在6倍以內，有效的避免凝汽器結垢，減少公司自來水用量，且規避了循環冷水系統排污水進入雨水系統的環保風險。
2)從2017年3月開始，機組運行日歷天數130 d，減少循環水排污量65 000 m3，按自來水水費4.8元/m3計，全年節約自來水費292500元。
3)如冬季運行機組運行，通過循環水回用加熱鍋爐補給水處理系統，可不投用原水蒸汽加熱系統，每日可節約蒸汽10 t。
4)循環水回用后，起到旁流過濾的作用，可以降低循環水濁度，減少凝汽器的污堵，降低凝汽器清洗頻率。
5、由于循環水采用氧化性殺菌處理，回用循環水后可保證膜系統安全的同時更好地控制全膜法處理系統的微生物污染。
隨著社會的發展，火電企業面臨著日益嚴峻的環保形勢，尤其天然氣發電企業，普遍存在占地面積小和無煤場等原因，無法具備傳統燃煤火電企業的廢水處理能力，針對上述原因，本技術較為徹底地解決了循環水排污問題，同時兼顧了經濟性與安全性，在采用全膜法水處理系統的天然氣發電企業中有著廣泛的應用前景。那么它又是怎樣運用到脫硫廢水零排放呢？（簡要介紹）
通過全膜法脫硫廢水處理系統建設實施表明，采用“管式超濾膜(TUF)+特殊流道反滲透(SCRO)+碟管式反滲透(DTRO)+MVR蒸發結晶”的工藝可完全滿足現行的脫硫廢水零排放要求，結晶鹽達到工業鹽標準可外銷，實現循環經濟。該工藝對火電廠脫硫廢水零排放項目的實施有極大的借鑒意義。
技術原理：
采用“管式超濾膜軟化+納濾膜分鹽+高壓反滲透膜濃縮+MVR蒸發結晶”全膜法工藝技術路線，將脫硫廢水進行軟化、分鹽、濃縮減量，最終蒸發結晶制鹽，達到“零排放”的目的。
管式超濾膜軟化：向廢水中投加石灰、氫氧化鈉和碳酸鈉，經反應后由管式超濾膜過濾，基本去除廢水中的硬度，防止后續反滲透膜結垢。
納濾膜分鹽：預處理軟化后的廢水經納濾膜處理后，將廢水中的一價離子和二價離子進行分離，產水中成分主要為氯化鈉，為蒸發結晶高純度工業鹽奠定基礎。
高壓反滲透膜濃縮：采用高壓反滲透膜對納濾膜產水進行濃縮減量，淡水回用，濃水進蒸發結晶系統，大大降低廢水蒸發量，節約能耗。
MVR蒸發結晶：采用機械蒸汽壓縮再循環蒸發結晶(MVR)技術將膜濃縮后的廢水進行蒸發結晶，生產工業鹽。
工藝流程圖
“預處理軟化+膜分鹽+膜濃縮+MVR蒸發結晶”工藝路線采用了全膜法技術實現了對脫硫廢水的軟化、分鹽、濃縮和蒸發結晶，獲得了純度很高的產品水和工業氯化鈉，在降低工程造價和運行費用的同時也解決了雜鹽難以處置的問題。
