電廠化學水處理工作中雙膜工藝的應用

葛新杰

（河北涿州京源熱電有限責任公司，河北涿州072750）

1 引言

隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展以及材料研究水平的不斷提升，膜制備技術(shù)獲得了新的發(fā)展。在化學水處理過程中的應用越來越廣泛，極大地提升了化學水的處理效率以及處理價值。從當前電廠化學水處理過程中來看，雙膜工藝的應用能夠?qū)崿F(xiàn)水資源的重復利用，保護自然資源，具有良好的經(jīng)濟價值和社會價值。因此，需要加強對雙膜工藝的探究，合理地應用雙膜工藝，提升其應用價值以及應用水平。

2 當前電廠化學水處理技術(shù)的應用現(xiàn)狀

2.1 水處理系統(tǒng)流程更加完善

原有的電廠水處理過程涉及的多種水處理環(huán)節(jié)包括進水預處理、補給水處理、循環(huán)水處理、廢水處理、汽水檢測、取樣控制以及加藥處理等多種流程。環(huán)節(jié)比較復雜，涉及工序較多，所用的時間比較長，在實際工作過程中難免會遇到各種各樣的問題及故障，從而影響水處理效率以及水處理質(zhì)量。同時，水處理系統(tǒng)流程相關(guān)設(shè)備的存在還需要占據(jù)大量的空間，難以實現(xiàn)系統(tǒng)的整體管理及整體維修，使得水處理效率低下，成本較高。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展以及膜處理工藝的持續(xù)進步，膜處理工藝在水處理系統(tǒng)中的應用越來越廣泛，極大地提升了水處理效率及水處理質(zhì)量，同時也可以有效減少設(shè)備的使用，減少處理流程，縮短處理環(huán)節(jié)，使得水處理系統(tǒng)能夠更加的緊湊和完善。通過階梯形的結(jié)構(gòu)進行水資源的處理及控制，能夠更方便地進行水處理活動的管理與控制，提高電廠企業(yè)的生產(chǎn)效益及市場價值。

2.2 更加重視水處理公司的環(huán)保性

隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展以及工業(yè)水平的持續(xù)進步，人們越來越重視環(huán)境保護工作，環(huán)保意識不斷加強，對環(huán)保的認識程度不斷加深。在電廠水處理工作過程中，也逐漸融入了環(huán)保理念進行水處理及控制，以減少國內(nèi)水資源的污染程度，提高水資源的利用效率，實現(xiàn)水資源的有效節(jié)約。在電廠化學水應用過程中進行水源的有效過濾，可以將能夠腐蝕電廠設(shè)備的相關(guān)元素以及離子過濾出去，從而減少電廠設(shè)備的腐蝕劑，提高電廠設(shè)備的使用效率，延長設(shè)備的使用壽命，具有良好的經(jīng)濟價值。同時，水資源的有效處理還可以實現(xiàn)水源的有效節(jié)約，避免水資源的浪費，也可以防止電廠生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污水對周圍水資源的破壞以及污染，實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。另外，膜處理工藝在電廠化學水處理過程中的有效應用還可以替代傳統(tǒng)的化學處理方法，減少化學藥劑的使用，避免化學藥劑使用過程中對周圍環(huán)境的破壞與污染，從而提高水資源處理的環(huán)保性。

2.3 化學水處理系統(tǒng)控制單元更加完善

原有的電廠化學水處理過程中通常采用模擬盤的控制形式，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展以及現(xiàn)代信息技術(shù)的持續(xù)進步，當前所用的水處理系統(tǒng)一般采取全新的模式進行控制。利用中央處理器設(shè)備在一個整體中進行單獨系統(tǒng)的輔助操作以及分批管理，從而形成整體的流程，提高整體的工作效率，操作也更加便捷和快速。利用中央處理器技術(shù)和相關(guān)設(shè)備能夠?qū)Ω黜梿卧臄?shù)據(jù)信息進行全面的分析和控制，并通過接口將數(shù)據(jù)信息傳送到總系統(tǒng)當中，有效把控和管理化學水處理系統(tǒng)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)以及生產(chǎn)流程，形成信息化和自動化的管理模式。電廠化學水處理技術(shù)種類較多，具有多元化發(fā)展的特征。由于科學技術(shù)水平的提高，當前市場中出現(xiàn)的水處理技術(shù)中向著多元化的方向發(fā)展，水處理技術(shù)種類繁多，方式多樣，留存?zhèn)鹘y(tǒng)水處理技術(shù)的優(yōu)勢，對水質(zhì)進行詳細的數(shù)據(jù)分析，研發(fā)出適應社會發(fā)展趨勢的新化學水處理技術(shù)、細微過濾技術(shù)和反滲透技術(shù)。

3 雙膜工藝的原理與流程

3.1 雙膜實驗的提出

膜技術(shù)的不斷發(fā)展在各行各業(yè)有著十分廣泛的應用，極大地提升了污水處理效率以及污水處理質(zhì)量，還可以有效實現(xiàn)資源的有效利用和回收。當前世界各國已經(jīng)認識到膜技術(shù)的重要性，并加強濾膜技術(shù)的研究，減少濃鹽水的排放量以提高產(chǎn)水率。近年來，膜蒸餾技術(shù)備受人們的關(guān)注和青睞，雙膜工藝也漸漸獲得人們的重視，并逐漸應用到工業(yè)生產(chǎn)過程中，極大地提升了膜過濾的質(zhì)量以及過濾的效率。膜蒸餾法能夠有效處理濃鹽水，使雙膜工藝系統(tǒng)上的理論產(chǎn)水量可以達到100%，解決了傳統(tǒng)膜過濾技術(shù)水資源損失問題，提高水資源的過濾效率及過濾價值。結(jié)合河北省涿州市東仙坡京能熱電廠的雙膜工藝的應用情況以及應用要求進行實驗的設(shè)計及規(guī)劃。本實驗中第一次所應用的新型的輸水中空纖維膜進行濃鹽水的濃縮和蒸餾，對不同濃縮倍數(shù)下不溶于水的鹽的飽和度進行分析預處理，確定不同濃縮溫度下，可以保證膜蒸餾效果的最佳pH，從而可以在濃縮倍數(shù)不變的情況下，研究不同pH對濃鹽水回收效率的影響，明確膜蒸餾濃縮過程中膜通量的影響因素以及變化規(guī)律，可以結(jié)合實驗結(jié)果進行膜蒸餾技術(shù)處理回收效率的驗證以及雙膜工藝應用可靠性的支撐[1]。

3.2 實驗流程

實驗過程中所采用的水源為利用最大產(chǎn)水率為75%的反滲透膜過濾技術(shù)方法，經(jīng)過澄清和初沉淀的當?shù)氐牡叵滤?，這種水的雜質(zhì)含量比較高，氯離子含量較高，pH為8.32，氫氧根濃度為零。碳酸鹽的濃度為0.1mmol/L。硫酸的濃度為582.3mg，每升氯化物的濃度為278mg，每升硅酸鹽的濃度為2.5mg，每升硝酸鹽的濃度為17mg，硬度為13.8mmol/L，鈣離子的濃度為132mg/L。總導電率為2735μS/cm。本次電廠化學水處理應用過程中所應用到的薄膜為PVDF，中空纖維膜是通過拉伸的方法進行制備，聚烯烴材料在比較高的應力的作用下通過熔融而拉成，集成中空纖維膜，然后在溫度低于其熔點的情況下通過拉力產(chǎn)生貫穿膜的裂紋，在拉力的作用下裂紋孔能夠經(jīng)過進一步的處理形成微孔膜。這種材料所制成的膜絲的壁厚度為0.25mm，平均孔徑為0.13μm，孔隙率為80%，膜絲數(shù)量為100根，內(nèi)徑為0.7nm。

3.3 實驗方法

本次所運用到的實驗設(shè)備為膜蒸餾裝置，該裝置通過直接接觸待處理的水源發(fā)揮作用，在實驗的過程中要先將鹽濃度比較高的水進行水浴加熱，然后將其注入膜絲內(nèi)測，再用自來水進行膜絲外側(cè)的冷卻，利用磁力泵進行膜蒸餾系統(tǒng)的循環(huán)，對膜組件發(fā)揮作用過程中所對應的溫度變化情況進行記錄。在實驗操作的過程中，需要首先開啟膜蒸餾裝置，控制內(nèi)測的水溫開關(guān)，等到水溫升到與預定溫度差不多一致的時候，在進行循環(huán)泵的開啟，提高膜蒸餾冷熱測進出口的溫度。每隔一定的時間需要記錄裝置導電率情況以及膜通量情況，并結(jié)合相關(guān)公式以及計算方法進行數(shù)據(jù)的計算，完成膜蒸餾操作。在實驗過程中，有些難溶于水的鎂離子和鈣離子的飽和度隨著膜循環(huán)濃縮倍數(shù)的升高而升高，從而會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)的問題。在實驗過程中，通常采用氯化鈉溶液進行pH的調(diào)配以減少沉淀的產(chǎn)生，調(diào)節(jié)難溶于水的離子的飽和度。在溶液經(jīng)過中和之后會增加水中二氧化碳的含量，導致冷測恒溫槽純水導電率升高而產(chǎn)生pH的下降情況，難以滿足鍋爐對高純水的使用要求。因此，需要應用負壓膜對溶液酸化之后的溶液進行脫氣處理，排出二氧化碳，保證冷側(cè)槽的出水質(zhì)量[2]。

4 結(jié)果分析與實際應用

4.1 反滲透膜膿水會受到pH的影響

在實驗過程中，通過pH的合理設(shè)置進行膜通量降低，分析不同濃縮倍數(shù)與pH關(guān)系的關(guān)系，并進行合理的數(shù)據(jù)分析。通過實驗結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，濃縮倍數(shù)上升以及pH的下降會導致膜通量不斷下降。濃縮倍數(shù)與膜通量呈現(xiàn)反比的關(guān)系。在不同pH濃縮過程中，由于濃縮濃度的上升會造成碳酸鈣難溶性物質(zhì)的飽和度不斷增加，當濃縮濃度小于1時，產(chǎn)生固體物質(zhì)會對管道進行堵塞而影響膜的通透性以及膜的流速。通過對膜裝置進行觀察以及處理可以發(fā)現(xiàn)，在膜通量下降之后，熱測進口位置處出現(xiàn)白色粉末，隨著溶液濃度的不斷增加，白色粉末的數(shù)量也逐漸增加。根據(jù)檢測結(jié)果表明，產(chǎn)生的白色粉末即為碳酸鈣、碳酸鎂等難溶性物質(zhì)。

4.2 難溶性鹽離子的影響

結(jié)合實驗結(jié)果，在雙膜工藝的應用過程中，隨著濃縮倍數(shù)的不斷提升，水中含量較高的鎂離子和鈣離子更加容易形成碳酸鈣以及碳酸鎂等難溶性鹽物質(zhì)。難溶性鹽物質(zhì)的形成在雙膜工藝的實際應用過程中會對蒸餾流程產(chǎn)生極大的干擾，雙膜鹽溶液蒸餾技術(shù)的應用是在低壓環(huán)境下進行的，與傳統(tǒng)的依靠壓力差為驅(qū)動力的過濾技術(shù)有著極大的區(qū)別，所以這證明濃度的提升難溶鹽濃度也不斷提升，逐漸造成難溶鹽析出以及結(jié)晶現(xiàn)象，渾濁度也不斷增加。通過對蒸餾技術(shù)熱側(cè)硫化鈣、碳酸鈣、碳酸鎂等鹽溶液的分析和觀察可以發(fā)現(xiàn)，隨著溫度不斷下降，難溶鹽的數(shù)量會逐漸減少。難溶性鹽難以在膜絲表面形成晶體，這是由于反過濾水的成分相對比較復雜，水中存在著較多的天然有機物，可以與難溶性物質(zhì)結(jié)合形成水垢。因此，在具體的雙膜工藝蒸餾運行過程中，需要對熱測難溶性鹽的飽和指數(shù)進行嚴格的控制，通過合理的措施減少難溶性鹽的濃度以及比例，提高電廠化學水處理工作效率及處理質(zhì)量。

4.3 反滲透膜濾技術(shù)以及膜蒸餾濃縮技術(shù)的實驗結(jié)果

結(jié)合實驗現(xiàn)象分析，可以發(fā)現(xiàn)雙膜工藝與酸堿度pH有關(guān)，在實際工作過程中，工作人員需要首先對溶液進行膜蒸餾，濃縮的濃鹽水進行pH有效調(diào)節(jié)，然后對鹽水進行脫氣處理，再進行進一步的濃縮。在具體的實驗過程中，需要明確不同pH影響下，膜通量下降時pH的變化情況以及濃鹽水的濃縮倍數(shù)，并對相互之間的關(guān)系及干擾進行系統(tǒng)的分析，得到對應的結(jié)論。當濃縮倍數(shù)以及pH發(fā)生變化時，會造成膜通量改變，pH越高，膜通量就會高，濃縮倍數(shù)會降低，但pH升高或者濃縮倍數(shù)降低會造成膜通量的整體升高。pH下降或者濃縮倍數(shù)上升時，膜通量也會隨之下降，工作人員需要結(jié)合不同pH下膜通量的實際特點進行合理的pH設(shè)計以及水的濃縮。不同pH濃鹽水濃縮過程中，濃縮倍數(shù)的提升會造成難溶于水的溶夜中的鹽的飽和度也會相應升高，當濃縮倍數(shù)大于1時，會在濃縮水中形成一種白色的結(jié)晶物質(zhì)，對流通量產(chǎn)生阻礙，堵塞流道而造成膜通量的降低。在該實驗結(jié)束之后，對電廠化學水處理工作中的雙膜系統(tǒng)進行系統(tǒng)的定期的檢查發(fā)現(xiàn)，膜通量降低時系統(tǒng)裝置出現(xiàn)白色粉末狀物質(zhì)的堆積，當膜通量升高時，白色粉狀物就會越多，對流速的影響會越大，相應的阻礙效果越明顯。通過檢測表明，白色粉狀物是難溶于水的硫酸鈣以及碳酸鈣等難溶性物質(zhì)。

4.4 雙膜工藝產(chǎn)水率分析

根據(jù)實驗結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，雙膜工藝下的產(chǎn)水率能夠達到100%，與對應的傳統(tǒng)的滲透膜技術(shù)的產(chǎn)水率相比，產(chǎn)水率獲得極大的提升。在實際實驗過程中。如果反滲透方法下產(chǎn)水率不斷升高，能夠?qū)⑵鋸脑械?5%升高到80%，而雙膜工藝的有效應用可以使得產(chǎn)水率持續(xù)增加，將其增加到97%以上。在實驗過程中，通過對實驗現(xiàn)象的有效分析，能夠總結(jié)歸納出實驗結(jié)果，隨著膜蒸餾濃縮倍數(shù)的不斷提升，電廠化學水在進行雙膜工藝的應用以及處理之后，可以不斷增加處理的產(chǎn)水量，而且隨著時間的延長，產(chǎn)水量的增加趨勢會逐漸變得平穩(wěn)。由此可見，應用雙膜工藝進行電廠化學水處理工作是具有十分重要的應用價值，膜蒸餾系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)越低，產(chǎn)水率便會越好，產(chǎn)水效果也會更佳。

5 結(jié)語

綜上所述，本文主要針對電廠化學水處理工作中雙膜工藝的應用流程、實驗方法、應用結(jié)果和應用分析進行探究，指出雙膜工藝在電廠化學水處理工作中的具體運用實踐，可以實現(xiàn)電廠化學水資源的有效控制，提高水資源的使用效率以及使用價值。在實際電廠操作過程中，雙膜工藝的有效應用能夠合理地提高水資源的處理效率，大幅提升電廠產(chǎn)水率以及產(chǎn)水質(zhì)量，使得電廠的發(fā)展能夠更加適應市場經(jīng)濟發(fā)展的需求，促進電廠單位的可持續(xù)發(fā)展。