【正文】 moved salt rate was 99%). UF membrance flux achieved 3 m3/. The system running credibly and cost was low. It is a reasonable process. Key words: thermal power plant。 recirculation cooling water。 UF。 RO。 reuse 在火力電廠循環(huán)冷卻水量很大，約占總水量的 90%[1]，冷卻水的排污水量也較大，因此回收利用這部分水可取得很好的環(huán)境效益和社會(huì)效益 [2]。冷卻塔中因蒸發(fā)損失的水基本不含鹽分，循環(huán)水中的含鹽量越來(lái)越高，為防止循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生結(jié)垢和污堵，一般控制濃縮倍數(shù)在 3～ 4 倍。根據(jù)循環(huán)水濁度高、含鹽量高的水質(zhì)特點(diǎn)，回用處理主要是除濁和除鹽，目前常用的回用工藝是預(yù)處理 /RO[3][4][5]，典型的工藝流程如圖 1 所示。反滲透產(chǎn)淡水回用的途徑有兩種，其一是作為鍋爐預(yù)脫鹽補(bǔ)充水 [5]，其二是送回循環(huán)水系統(tǒng)提高濃縮倍數(shù) [2]，而濃水大 都作為沖灰或煤場(chǎng)噴淋水。 絮凝劑 NaClO ↓ ↓ 循環(huán)冷卻排水 —— → 澄清池 —— → 無(wú)閥濾池 —— → 中間水箱 —— → 多介質(zhì)過(guò)濾器 — → — → 活性炭過(guò)濾器 —— → 保安過(guò)濾器 — → 高壓泵 —— → 反滲透裝置 —— → 淡水箱 — → 回用 ↑ 阻垢劑 圖 1 現(xiàn)有工藝流程圖 基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助 項(xiàng)目（ 50448017） 河北工程 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 根據(jù)華北某電廠現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，現(xiàn)有工藝存在以下問題：活性炭過(guò)濾器出水 SDI 值大于 5， COD 出水有時(shí)超過(guò)進(jìn)水含量，保安過(guò)濾芯更換頻繁，致使 RO 運(yùn)行一年后即出現(xiàn)產(chǎn)水量和脫鹽率大幅度下降的嚴(yán)重問題。分析其原因，進(jìn)水較大的 SDI 值是造成 RO 膜懸浮顆粒和膠體污染的直接原因，由于循環(huán)水中含有相對(duì)較多的有機(jī)污染物，活性炭吸附飽和后，就會(huì)產(chǎn)生 COD 出水超過(guò)進(jìn)水含量的可能，適宜的水溫，使活性炭過(guò)濾器成為微生物滋生繁殖的溫床，更換下來(lái) 5μ m 過(guò)濾芯上的粘性物質(zhì)證明了這一點(diǎn)。為此探求新的工藝組合，具有現(xiàn)實(shí)意義， 其中 UF 作為 RO 預(yù)處理具有諸多的優(yōu)點(diǎn)[6]。本文結(jié)合現(xiàn)有工藝對(duì)混凝 /UF/RO 工藝和常規(guī)預(yù)處理 /UF/RO 工藝進(jìn)行了試驗(yàn)研究。 1. 試驗(yàn)水質(zhì)和工藝流程 1. 1 試驗(yàn)水質(zhì) 某電廠循環(huán)水系統(tǒng)排放水水質(zhì)分析報(bào)告 (摘要 )見表 1 。 表 1 循環(huán)冷卻水水質(zhì) 項(xiàng) 目 全硬度(mmol/L) pH值 全硅(mg/L) 溶解固形物 (mg/L) 懸浮物(mg/L) CODMn (mg/L) 電導(dǎo)率 (25℃) (μS/cm) 水溫(℃) 循環(huán)水 (平均 ) 1475 36 2400 試驗(yàn)工藝流程及裝置 根據(jù)預(yù)處理的不同，試驗(yàn)分為兩個(gè)流程，混凝 /UF/RO 工藝（以下簡(jiǎn)稱工藝一）和 澄清 /過(guò)濾 /UF/RO工藝（以下簡(jiǎn)稱工藝二），工藝二流程如圖 2 所示。 工藝一 UF 前設(shè) 200μ m 自動(dòng)反洗盤式過(guò)濾器，以保護(hù) UF 膜不受機(jī)械損傷。工藝二 UF 前常規(guī) 預(yù)處理為現(xiàn)有構(gòu)筑物。 絮凝劑 NaClO ↓ ↓ 循環(huán)冷卻排水 —— → 澄清池 —— → 濾池 —— → 中間水箱 —— → 超 濾裝置 — → 反洗泵 —————————— ————— ——— ↑ ↑ ↑ 空壓機(jī) — → 超濾出水箱 —— → 高壓泵 —— → 反滲透裝置 —— →產(chǎn)品水 ↑ 阻垢劑、還原劑 圖 2 試驗(yàn)工藝二流程圖 超濾膜采用中空纖維超濾膜 HFM— 2020 一支。膜材質(zhì)：聚偏氟乙烯（ PVDF），標(biāo)準(zhǔn)孔徑： μ m ，有效膜面積： 72m2， 運(yùn)行方式：外壓式全量過(guò)濾。 超濾需進(jìn)行周期反洗，在本次試驗(yàn)中，反洗分為底部 反洗、空氣清洗、排水、正沖四個(gè)步驟。正沖水采用超濾進(jìn)水，反洗水采用超濾產(chǎn)水。 反滲透膜采用 TML10 抗污染高脫鹽反滲透膜元件，架橋芳香族聚酰胺復(fù)合材料，有效膜面積：73 ft2（ 7 m 2），標(biāo)準(zhǔn)脫鹽率： % 。 UF— RO 系統(tǒng)采用 PLC 控制，為了便于試驗(yàn)， UF 進(jìn)水流量采用變頻控制，在試驗(yàn)過(guò)程中設(shè)定流量后，其值基本穩(wěn)定，在線監(jiān)測(cè)壓力、溫度、流量和 pH 值。 2． 1 工藝一試驗(yàn)結(jié)果與分析 循環(huán)水經(jīng) 200μ m 的粗濾器后進(jìn)入 UF— RO 系統(tǒng)。超濾參數(shù)如下： 設(shè)定水量 3～ m3/h（膜通量 ： 1～ ）， 給水 1 分鐘，過(guò)濾 30 分鐘，反洗 1 分鐘，反洗水量 6 ～ 9m3/h，氣洗 1 分鐘，空氣流量 m3/h， 排空 2 分鐘， NaClO 投加量 mg/L。超濾膜通量對(duì)透膜壓差影響如圖 3 所示。 RO 運(yùn)行參數(shù)為：進(jìn)水壓力： 570～ 690 kPa ；出水壓力： 560～ 580 kPa ；壓差 10 kPa；產(chǎn)水水量： 100 L/h（水通量為 ） ；原水回收率 30% 。 RO 前 NaHSO3 投加量 3mg/L，阻垢劑 (美國(guó)進(jìn)口復(fù)合型 )投加量 2mg/L。原水、 UF、 RO 出水水質(zhì)如表 2。 河北工程 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 表 2 工藝一出水水質(zhì) 項(xiàng) 目 原 水 UF 出水 RO 出水 濁 度 31～ 127 ～ CODMn (mg/L) ～ ～ SDI ～ 余氯 (mg/L) ～ 電導(dǎo)率 (μS/cm) 2300～ 2700 23～ 43 0122 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60運(yùn)行時(shí)間( h )壓差(bar)q=1m3/q= 圖 3 工藝一 UF 膜通量對(duì)透膜壓差的影響 由表 2 可知，工藝一在上述工況下，系統(tǒng)出水水質(zhì)良好， UF 出水 COD 平均去除率 %， SDI值小于 3， RO 除鹽率達(dá)到 % 。由圖 3 可知， UF 合理的 膜通量為 1m3/ ， 這時(shí)膜透壓差穩(wěn)定在 。以上說(shuō)明工藝一出水水質(zhì)完全滿足鍋爐預(yù)脫鹽補(bǔ)充水的要求，而且具有簡(jiǎn)化工藝流程的優(yōu)點(diǎn)，然而，由于預(yù)處理過(guò)于簡(jiǎn)單， UF 膜通量較小，在工程中膜元件需量大，在目前膜元件價(jià)格下總投資并未減少。 2． 2 工藝二試驗(yàn)結(jié)果與分析 超濾參數(shù)如下： 設(shè)定水量 6～ 12m3/h（膜通量： 2～ 4m3/） ，反洗水量 為設(shè)定水量的兩倍 ，其它參數(shù)同工藝一。膜通量對(duì)透膜壓差影響如圖 4 所示。工藝二過(guò)濾、 UF、 RO 出水水質(zhì)如表 3。 0122 6 12 18 24 30 36 42 48運(yùn)行時(shí)間 ( h )壓差(bar)q=2m3/q=q=3m3/q=4m3/ 圖 4 工藝二 UF 膜通量對(duì)透膜壓差的影響 表 3 工藝二出水水質(zhì) 河北工程 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 項(xiàng) 目 過(guò)濾出水 UF 出水 RO 出水 濁 度 ～ ～ CODMn (mg/L) ～ ～ SDI ～ 余氯 (mg/L) ～ 電導(dǎo)率 (μS/cm) 2300～ 2700 17～ 23 由圖 4 和表 3 可知，在常規(guī)預(yù)處理?xiàng)l件下， UF 膜通量可達(dá)到 3 m3/，膜壓差穩(wěn)定在 左右。與工藝一相比，工藝二的膜通量大大提高，這里澄清 /過(guò)濾去除了原水中 95%以上的懸浮雜質(zhì)，是后續(xù)膜分離高效穩(wěn)定運(yùn)行的必要保障。 UF 對(duì) CODMn 的平均去除率在 % ，雖然 UF 出水 CODMn仍在 ～ ，但 SDI 值小于 2， RO 出水除鹽率達(dá)到 99%，壓差較長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定，說(shuō)明在循環(huán)水處理中超濾作為 RO 的預(yù)處理具有較大的優(yōu)越性。 由于循環(huán)水水溫適宜，又有微量有機(jī)物存在，膜內(nèi)極易滋生微生物，因此在 UF 前投加 NaClO，且保證一定余氯預(yù)防膜的生物污染，同時(shí)在 RO 前投加適當(dāng)富裕量的 NaHSO3 防止氧化劑對(duì) RO 膜的破壞以及厭氧菌的繁殖，這些在膜法處理循環(huán)水中是十分重要的。 試驗(yàn)中 RO 回收率為 30%，在工業(yè)設(shè)計(jì)中應(yīng)按 75%，這時(shí)阻垢劑投加量相應(yīng)加大（可按 4 mg/L），以防止化學(xué)結(jié)垢污染。 TML 型 RO 膜試驗(yàn)水通量為 （ 570kPa ， ℃ ），壓力和溫度修正后設(shè)計(jì) 水通量可按 （ 1MPa ， 25℃ ）。 工藝比較 在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)有工藝和試驗(yàn)工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)比較如表 4。 表 4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)比較 項(xiàng) 目 現(xiàn)有工藝 工藝一 工藝二 預(yù)處理出水水質(zhì) SDI ＞ 5 ＜ 3 ＜ 2 濁度 ～ 3 ～ ～ UF 穩(wěn)定膜通量 (m3/) 1 3 系統(tǒng)運(yùn)行可靠性 差 較差 好 系統(tǒng)操作 較復(fù)雜 簡(jiǎn)單 簡(jiǎn)單 占地面積 大 小 較小 一次性投資 較低 大 較大 運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用 較高 較低 低 3 結(jié)論 對(duì)于火力電廠循環(huán)冷卻排水回用處理，超濾作為 RO 的預(yù)處理具有較大的優(yōu)越性，混凝 /UF/RO工藝雖然可簡(jiǎn)化處理流程，但膜通量較小，總體投資并未減少，且運(yùn)行可靠性較差；澄 清 /過(guò)濾 /UF/RO工藝出水水質(zhì)優(yōu)良（ UF 出水 SDI 值小于 2， RO 除鹽率達(dá)到 99%）， UF 膜通量可達(dá)到 3 m3/，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，操作簡(jiǎn)單，占地面積小，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低，是較合理的工藝。 參考文獻(xiàn)： [1] 劉希波 .火電廠水務(wù)管理 [M].北京 :中國(guó)電力出版社 ,1998. 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