膜法水处理技术在火电行业中的应用研究

　　摘要 ：火力发电行业是各省市地区环保部门的工作重点之一。火力发电过程中消耗和产生的水量都很大，节水和零排放是火力发电行业技术革新的重点方向，但目前的火电行业想要做到真正的零排放还很难，对火电行业废水进行深度处理，使废水再利用是实现减排、零排的重要途径。本文从火电行业废水的产生入手，分析膜法水处理技术在火电行业的具体应用，希望可以为推动火电行业实现减排、零排提供一些思路和参考。

　　关键词 ：膜法水处理技术 ;火电行业 ;应用

　　1火力发电厂废水的产生和特点及膜材料膜组件分析

　　1.1 火力发电厂废水的产生和特点分析

　　火力发电厂中产生的废水基本包括循环冷却水、烟气脱硫废水、冲洗炉渣废水、生活污水等数个组成，每个部分的废水产生源头不同，污染物特点也不同，所需的处理方式也有所差异。循环冷却水多是火力发电厂湿式冷却塔连续运行排放的污水，其中悬浮物含量高、含盐量高：烟气脱硫废水是湿法烟气脱硫的产物，其中含有大量的悬浮物、氟化物、硫化物，废水基本呈酸性，且污染物的浓度变化范围较大：冲洗废水多是锅炉炉渣冲洗、输煤系统冲洗、煤场雨水、除尘器排灰废水的组成产物，悬浮物含量高，酸碱度不定，色度较高：生活污水多来自火力发电厂生活区域，具体成分与人们的生活习惯有关，成分相对复杂。

　　1.2 膜材料、膜组件分析

　　1.2.1 膜材料

　　膜材料的分类通常是根据膜孔径大小来进行区分的，比如：微滤膜的孔径在0.1-1 um范围内，主要拦截直径超出1 um的悬浮物、大分子有机物等物质;微滤膜的孔径在2-50 nm范围内，能够有效拦截直径超出50 nm的胶体级微粒和大分子物质;反渗透膜的孔径在0.5-10 nm范围内，是一种模拟生物半透膜支撑的高分子材料膜，不同高分子材料组成的反渗透膜有不同的渗透量或者说脱盐率;纳滤膜的孔径在1-2nm范围内，是一种只允许直径小于2nm物质透过的功能性半透膜，具有较高的脱色、脱除硬度、脱除浊度、去除溶解性盐等方面的功能，是膜法水处理领域中十分有前途的一种分离膜;电渗析膜通常被用于离子交换法中，因此又会根据交换对象分为阴离子交换膜、阳离子交换膜，这种膜能够透过离子、拦截颗粒较大的粒子，是一种选择功能较为突出的膜。

　　1.2.2膜组件

　　目前市场中常见的膜组件有四种，分别是平板式、管式、卷式、中空纤维式。以上四种膜组件中，卷式和中空纤维式的接触面积最大，过滤面积也最大，能够有效拦截水体中的污染物，提高出水水质。但同时，卷式膜组件较中空纤维式、管式膜组件更容易堵塞，需要更加频繁的反冲洗、药洗或更换操作，使用成本更高。随着膜材料、膜组件领域内的科技逐渐发展，火力发电厂中所使用的膜组件逐渐开始从普通的卷式膜组件更换为中空纤维式或最新型的碟管式。

　　目前来看，中空纤维式和碟管式膜组件不容易被污染，膜材料使用时间长，对污染物的拦截效率更高，能耗也更低，虽然成本较普通的卷式膜组件高一些，但更具有使用的价值和发展的优势。

　　2膜法水处理技术在火电行业的具体应用

　　2.1 膜法水处理技术在循环冷却废水处理中的应用

　　在火力发电过程中，循环冷却水是水质要求最高的一类，要求酸碱度在7-9之间，悬浮物浓度低于20 mg/L，硬度低于11 mmol/L，总磷浓度低于5-7 mg/L，氯离子浓度低于330 mg/L.在实际循环冷却过程中，水体容易因微生物污染、盐度上升的缘故容易引起设备结垢，影响循环冷却系统的正常运行，因此，在处理湿式冷却塔排放的废水时需要先加入混凝剂、阻垢剂、杀菌剂等药剂做预处理，为后续的脱盐处理创造环境。

　　循环冷却废水的脱盐处理主要借助离子交换法、电渗析、反渗透等膜法水处理技术，其中离子交换法处理出水水质优秀，但再生操作复杂，有二次污染的危险，且树脂的生产成本较高：电渗析处理成本低，但处理出水水质较差;反渗透处理效果与离子交换法相差不大，二次污染几率较低，但能耗和使用成本较离子交换法稍高。具体使用哪一种膜法水处理技术需要根据火力发电厂的实际废水水质进行筛选，必要时可考虑使用组合工艺。以连续微滤-反渗透组合工艺为例，微滤设备在絮凝等预处理环节后进行澄清、过滤，能够有效稳定即将参与反渗透处理的废水水质，为反渗透处理创造环境。但由于微滤设备不适应有机物较多的水体，因此，火力发电厂需要根据当地水体有机物含量来确定是否采用微滤设备进行前处理。

　　2.2膜法水处理技术在烟气脱硫废水处理中的应用

　　烟气脱硫废水中含有大量的悬浮物、硫氧化物、钙镁离子等污染物，直接进行回用容易造成火力发电锅炉等系统设备的结垢、腐蚀，需要进行单独处理。由于烟气脱硫废水的硬度较大，因此，比较适合使用沉淀、蒸发结晶等工艺，能够有效分离烟气脱硫废水中污染物和水体，有效实现水资源的回收。化学沉淀法是一种成本低、能耗低、流程长、占地面积广、智能化自动化程度低、出水水质有限达不到零排放的处理工艺，每吨的运行成本在6.4万元左右：蒸发结晶法中借助正渗透技术和蒸发器，能够有效分离回收废水中的结晶盐，不仅可能实现对水资源的再利用，还能够为火力发电厂创造一定的经济效益，是一种成本高、能耗高、流程简单、占地面积小、智能化程度高、出水水质优秀几乎零排放的处理工艺，每吨的运行成本在81万元左右。

　　以上两种烟气脱硫废水的处理需要火力发电厂根据自己的经济实力和处理需求进行选择。

　　2.3膜法水处理技术在含煤废水处理中的应用

　　含煤废水多指火力发电厂流程中冲洗锅炉、输煤系统得到的废水，还包括一部分雨水从煤场中带出的废水。这部分废水的主要分体在于悬浮物浓度高，色度高，对处理工艺的要求较为单一。针对这部分废水的主要处理工艺为过滤工艺，微孔陶瓷过滤、混凝-斜板沉淀-过滤、絮凝-离心沉淀-过滤、加药混凝-膜过滤都是常见的处理方式，其中后三者的处理出水水质较为优秀，微孔陶瓷过滤和离心沉淀所需的占地面积较小，后两者的自动化程度较高，投资成本和运行成本按顺序成上升趋势且差距较大。

　　综合来讲，在火力发电厂含煤废水处理领域中后两者的使用趋势较为明显，但实际上还需要火力发电厂根据自身含煤废水处理需求进行选择，毕竟后两者的建设成本和使用成本确实比较高，处理工艺的筛选需要综合考虑。

　　2.4 膜法水处理技术在生活区污水处理中的应用与火力发电厂的其他领域废水产生量相比，生活区污水的产生量远远不如，但由于人们生活习惯的影响，生活区污水的污染物成分较为复杂，且有机物含量较高，采用生物膜法进行就地处理比较合适，不适合与火力发电厂的工业废水进行混合处理。无论是曝气生物滤池、间歇式活性污泥设备，还是氧化沟、膜生物反应器，都需要综合生活区污水产生量、污染物具体成分进行选择。

　　从处理出水水质角度来看，以上四种处理方式都有较为优秀且稳定的出水成果;从安装和运行成本上来看膜生物反应器所需最高，间歇式活性污泥法次之，其次是氧化沟，成本最低的是曝气生物滤池：从缺点上来看，膜生物反应器对预处理要求高，否则膜容易被污染和堵塞，需要定期反冲洗、药洗或更换，氧化沟流速较低容易产生污泥沉积堵塞，问歇式活性污泥法容易出现污泥膨胀现象，且水头损失较大，曝气生物滤池同样对预处理要求较高，也需要定期进行反冲洗。

　　3结语

　　综上所述，膜法水处理技术在火力发电厂废水处理中有着重要的作用，这种处理过程简单、成本低、能耗低、处理效果优秀的水处理技术在火力发电厂废水处理中的适用性非常广泛。目前，膜法水处理技术的主要发展方向是因炉制宜、因工艺制宜、防止膜污染、提高膜再生性等，这是进一步提高膜法水处理技术处理出水效果的发展方向，也是提高火力发电厂经济效益、环保效益的必经之路。

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