火力發電廠蒸汽冷卻主要有循環冷卻、直流冷卻和空冷等幾種不同形式，循環冷卻排污水用量很大，占到電廠總水耗量的12%以上，研究冷卻排污水的循環處理工藝，對降低火電廠用水量，節約用水有著重要意義。

1、超濾與反滲透膜技術

1.1 超濾膜分離技術

膜分離是一種廣泛存在的自然現象，法國學者AbbeNollet在1784年首次發現膜分離現象，并提出osmosis學說，是人類對膜與膜過程的最早期研究。1861年，Schmidt提出超濾的概念，1925年，德國Sartorius公司開始生產微濾膜，1953年，美國學者Reid提出反滲透理論，并在水淡化處理中得以應用。1958年，國內開始進行關于離子交換膜的相關研究，1966年開始研究反滲透膜與超濾膜，現階段，我國苦咸水、海水淡化、廢水制備、純水制備中都開始使用國產反滲透與超濾裝置。膜分離技術按照原理不同可以劃分為微濾、超濾、納濾以及反滲透四種不同形式，有不同的過濾精度，分別對應不同尺寸顆粒過濾處理需求，幾種不同的膜分離技術中，反滲透膜分離技術精度最高，尺寸超過100分子量有機物以及可溶性鹽均無法穿過反滲透膜，廣泛應用于鍋爐補給水處理、水淡化以及廢水處理。超濾膜分離技術使用網格尺寸在微濾和納濾之間的超濾半透膜，能夠阻隔溶液中的膠體、懸浮物、微生物以及其他大粒徑溶質，孔徑5nm-0.1μm左右，壓力作用下，膜孔徑物質以下物質可以穿過超濾膜到達另一側，超過孔徑尺寸物質不能穿過，被截留在加壓側。

1.2 反滲透膜分離技術


如圖，反滲透膜分離技術在濃溶液側施加壓力，抵消自然滲透壓，操作壓力比水分子自然滲透壓高，水分子將從高壓側向低壓側滲透，濃溶液端水分子會經過膜到達凈化側，上世紀50年代之后，隨著反滲透膜分離技術的快速發展，反滲透膜透過機理與模型種類也隨之增多。

(1)優先吸附-毛細孔流動模型該模型由S.Sourirajan在1970年提出，假定水優先在膜表面吸附，排斥NaCl，濃溶液側施加壓力作用，膜表面吸附水分子將優先通過，脫除溶解鹽。

(2)氫鍵形成模型1959年，Reid等人提出氫鍵形成模型，認為反滲透膜表面精密，膜表面活化點位置無機鹽不能溶解，而水分子則可以在壓力作用下與活化點形成氫鍵，水在膜外凝結并逐步滲透進膜內，穿過膜并脫離活化點，形成脫鹽過程。

2、電廠循環排污水超濾-反滲透膜組合處理工藝

2.1 工藝設計

(1)循環排污水情況分析

火電廠循環冷卻排污水懸浮物量很大，堿度硬度都很高，循環處理過程中控制和調節方式不合理，有可能造成反滲透膜、超濾膜結垢，造成透膜毒害，縮短透膜使用壽命，導致系統運行異常。因此，使用超濾-反滲透膜組合工藝處理電廠循環排污水，首先要進行預處理，清理容易結垢的硬度物質和懸浮物等無機成分。循環排污水中還殘留一定藥劑以及濁度較高的生物黏泥，影響膜系統運行穩定性，還要加設強化預處理模塊，循環排污水加藥成分比較復雜，藥劑電荷特性有所不同，選擇型號不合適的反滲透膜可能造成膜系統不可逆損傷與污染，因此需要根據循環水冷卻水殘余藥劑情況選擇合適的反滲透膜型號。

(2)工藝流程設計

經過分析，確定如下設計工藝流程：機械攪拌澄清池→重力無閥濾池→清水箱清水泵→多介質過濾器→二級清水箱清水泵→超濾水泵→超濾裝置/儲水箱→反滲透高壓泵→反滲透膜。火電廠一期鍋爐補給水為地下水，機械攪拌、重力處理以及多介質過濾器對一期鍋爐水進行預處理，二期水為循環冷卻排污水，需接受加強預處理，機械攪拌澄清器架直徑50mm長100mm斜管機進一步強化沉淀處理效果，并添加NaCO3、FeCl3藥劑，脫除懸浮劑、硬度物質以及可溶SiO2，機械攪拌處理后出水接受重力過濾與多介質過濾，清理懸浮物之后加壓膜處理。

2.2 膜系統設計

(1)超濾系統設計

超濾是一個物理分離過程，和濾池、砂濾以及活性炭過濾相比有很多優勢，超濾膜孔徑僅有0.002-0.1μm，受到外界推動力作用，能夠有效隔離大粒徑的膠體、顆粒、細菌以及其他原生動物。

超濾系統由多套超濾裝置組成，每套裝置都設置有38層超濾膜，單臺超濾裝置處理水量100m3/h，運行壓力最低0.15MPa，水回收率高達90%。選擇美國DOW公司SPR2860型中空超濾膜，PVDF聚偏二氟乙烯材質，物理化學性能穩定，有較強抗酸堿與抗氧化性能，方便清洗維護，使用壽命更長。

超濾裝置采用DCS控制系統，按照正常產水→正沖→氣反洗→水反洗→正沖的時間循環工作，運行過程長期控制在0.1NTU以下，保護后續返滲系統運行安全。

(2)反滲透系統

反滲透技術是現階段最節能高效的水除鹽技術，使用膜分離方法，在壓力作用下，原水經反滲透膜，截留水中雜質與鹽分，產出純水。根據火電廠循環排污水量確定反滲透裝置產能，回收率一般在75%左右，為了應對加藥和復雜污染物的處理問題，選擇美國DOW公司BW30-365FR反滲膜，10:6排列膜殼，膜元件總計96支。超濾系統出水能夠滿足反滲透進水水質要求，高壓泵升壓至1.0MPa，反滲透系統可穩定運行，70t/h產水量下，脫鹽率達到98.5%，可以直接用于冷卻排污水循環。

3、結語

超濾-反滲透組合工藝處理電廠循環冷卻排污水應用潛力很大，經過處理水可直接回用，生產出的濃水也可以用于輸煤站噴淋，實現電廠排污水真正意義上的循環利用。(來源：佛山市南海長海發電有限公司)