2005
③
能源工程
-
οξ
-
节能的膜分离技术 。其原理是在高于溶液渗透压
的作用下 ,依据离子 、
细菌等杂质不能透过半透膜
而将这些物质和水分离开来 。反渗透膜是用高分
子材料经过特殊工艺而制成的半透膜 ,它只允许
水分子透过 ,不允许溶质通过 。反渗透装置的主
要部件 —
—
—膜元件是将半透膜 、
导流层 、
隔网膜按
一定顺序粘合 ,并卷制于排孔的中心管上 。经过
加压的原水从元件的一端进入隔网层 ,一部分水
及少量的盐类通过半透膜流到导流层内 ,再顺着
导流网的通道经中心管壁的微孔流入中心排出 ,
形成淡水 。剩余水及大部分溶质 、
菌类等物质经
隔网层从膜元件的另一端排出而形成浓缩水 。
由于反渗透膜的膜孔径非常小 (仅为 1nm 左
右 ) ,因此能有效地去除水中的溶解盐 、
胶体 、
微
生物 、
有机物等 (去除率高达 97% ～98% )
[ 1 ]
。系
统具有出水水质好 、
能耗低 、
无污染 、
工艺简单 、
操
作简便等优点 。但反渗透产水还不能满足中高压
锅炉的用水要求 ,还需进一步除盐 。
1. 2 电除盐 ( ED I)技术
电除盐 ED I( Electrodeionization)技术则是依
靠电场作用 ,去除水中的无机离子 ,是近年来出现
的一项新的纯水制备技术 。它把传统的电渗析技
术和离子交换技术有机地结合起来 ,既克服了电
渗析不能深度脱盐的缺点 ,又弥补了离子交换不
能连续工作 、
需消耗酸碱再生的不足 。其出水水
质能满足锅炉用水对电阻率 、
硬度和硅的要求 。
ED I膜堆是由夹在两个电极之间一定对数的
单元组成 。在每个单元内有两类不同的室 :待除
盐的淡水室和收集所除去杂质离子的浓水室 。淡
水室中用混匀的阳 、
阴离子交换树脂填满 ,这些树
脂位于两个膜之间 :只允许阳离子透过的阳离子
交换膜及只允许阴离子透过的阴离子交换膜 。树
脂床利用加在室两端的直流电进行连续的再生 ,
电压使进水中的水分子分解成 H
+
及 OH
-
,水中
的这些离子受相应电极的吸引 ,穿过阳 、
阴离子交
换树脂向所对应膜的方向迁移 ,当这些离子透过
交换膜进入浓室后 , H
+
和 OH
-
结合成水 。这种
H
+
和 OH
-
的产生及迁移正是树脂得以实现连续
再生的机理 。当进水中的 Na
+
及 Cl
-
等杂质离子
吸咐到相应的离子交换树脂上时 ,这些杂质离子
就会发生象普通混床内一样的离子交换反应 ,并
相应地置换出 H
+
及 OH
-
。一旦在离子交换树脂
内的杂质离子也加入到 H
+
及 OH
-
向交换膜方向
的迁移 ,这些离子将连续地穿过树脂直至透过交
换膜而进入浓水室 。这些杂质离子由于相邻隔室
交换膜的阻挡作用而不能向对应电极的方向进一
步地迁移 ,因此杂质离子得以集中到浓水室中 ,然
后可将这种含有杂质离子的浓水排出膜堆 。
2
膜技术在工程中的应用
缅甸某电厂项目装机容量为 2 ×240 t/ h,高温
高压煤粉锅炉 + 2 ×60MW 抽凝机组 ,锅炉补给
水系统设计规模为供水量 2 ×23m
3
/ h。产水水质
要求符合高压锅炉给水规范 : 电导率 < 0. 2μS/
cm , SiO
2
< 20μg /L ,硬度≈ 0。
该系统采用预处理 +反渗透 +电除盐的工艺
技术 ,控制系统设计为自动控制 , 包括预处理 、
RO、ED I系统和相关机泵 全部 采用 PLC 程 序控
制 ,由 CRT站集中监控 。
系统的原水是当地溪水 ,水质如表 1。
表
1
原水水质
mg /L
样品编号
271 /01
- 02
272 /01
- 02
总硬度
(
以
CaCO
3
计
)
108. 00
151. 00
总碱度
(
以
CaCO
3
计
)
106. 00
158. 00
Ca
+ +
28. 40
15. 20
M g
+ +
20. 45
32. 54
Cl
-
12. 43
12. 43
SO
-
-
4
11. 52
7. 41
全铁
0. 70
0. 05
CO
-
-
3
8. 40
14. 40
pH
值
8. 20
8. 50
工艺流程采用了“预处理 +单级反渗透 +电
除盐 ”
的流程 :
原水箱 →清水泵 →多介质过滤器 →活性炭过
滤器 →钠离子交换器 →保安过滤器 →一级反渗透
装置 →中间水箱 →中间水泵 →电除盐装置 →除盐
水箱 →除盐水泵 →凝汽器
预处理系统选用多介质过滤器是为了滤除原
水中的机械杂质 ,保证活性炭过滤器的进水浊度
< 2m g /L ,选用活性炭过滤器是为了去除进水中
的有机物 ,保证反渗透装置进水
COD
< 2m g /L ,选
用钠离子交换器是为了控制反渗透及电除盐装置
的进水硬度 ,保证反渗透及电除盐装置安全稳定
运行 。
预处理系统产水水质符合反渗透系统进水要求 :
供水淤堵指数 SD I≤ 5;
能源与环境