曹蓓蓓
大唐泰州热电有限责任公司 江苏省泰州市 225500
摘要：在当前的水处理工程项目中，反渗透技术占据了极为重要的地位。无论是海水淡化、污水处理还是生产纯水，该技术都能起到非常好的效果。随着当前社会对于能源的需求不断增加，电厂数量逐渐增多，其工作任务变得越来越繁重，对于水资源的需求也逐渐提高。但是从河流、湖泊中获取的水往往含有较多能够结垢的盐类离子，如何将其有效去除正是当前亟待解决的重要课题。本文将针对反渗透技术在电厂水处理方面的应用及未来的发展趋势进行分析，希望能够提出一些意见或建议。
关键词：反渗透技术 污水处理 电厂水处理
反渗透水处理技术是近些年来出现的一种水处理技术，并在短时间内得到了极大的发展和充分的完善。与传统的水处理技术相比，反渗透水处理技术对于盐类物质的脱除率更高、对于处理水质的要求较低、占地面积和成本消耗较小、工作系统可自动化运行且运行过程不会产生污染。因为具备如此多的优点，反渗透技术在各个生产行业中都得到了广泛的应用。而电厂发电时往往会需要大量的水作为锅炉补给水，对于低离子浓度水的需求量较大，反渗透技术对此将会起到极为重要的作用。
一、反渗透技术
反渗透技术是一种将溶液中溶剂与溶质强行分离的技术。其主要依托于对溶液中溶质的渗透压以及外界压力进行控制，使溶质逆浓度梯度经过反渗透膜来实现分离目的。该方法相较于传统的纯水制备方法操作更加简单、对于各类原水性质要求不高、适应性强，因此得到了较为广泛的使用。为了能够更好地监测反渗透装置的运行情况，也可以使用半透膜来观测装置中统一水平面上的离子运动状况。
1、反渗透技术的原理
溶质溶解在溶剂中形成了该溶质的溶液，在正常条件下溶质离子在溶液中不断做布朗运动。当高浓度溶液与低浓度溶液仅靠半透膜隔开时，溶剂分子将会穿过半透膜向着浓度较高的一侧运行，而推动溶剂分子进行运动的原因被称为渗透压。常规条件下，溶剂分子的运动总是顺溶度梯度，即从低渗透压侧运动至高渗透压侧。但是如果在高渗透压侧依靠外界施压给予足够的压力，当外界压力高于其本身具有的渗透压时，溶液中的溶剂分子便会逆浓度梯度运动至低渗透压一侧。而溶质分子或离子较大，无法通过膜结构，被截留在高渗透压一侧。如此，便实现了高离子浓度溶液的溶质与溶剂的分离。半透膜上面存在的孔洞的直径一般都是以纳米为单位，对于大多数金属离子都有较好的截留作用，因此除盐效果一般优于其他的水处理技术。常规来讲，反渗透装置可以去除水中超过98%的无机盐离子以及分子量大于200的有机物，对于水的纯化处理效果显著[1]。
2、反渗透技术使用的装置材料
对于反渗透技术而言，装置系统的核心部分便是反渗透膜。为了能够让反渗透技术起到最好的水处理效果，选取优质的反渗透膜材料起到了至关重要的作用。当前反渗透膜材质有很多，但是有机高分子反渗透膜的使用最为广泛，如醋酸纤维素膜（CA膜）、芳香聚酰胺膜（PA膜）以及复合膜等。这三种反渗透膜有着各自的优缺点，需要根据生产的实际需求对反渗透膜进行选择。对于复合膜而言，其较普通的单一材质反渗透膜水分子透过更加容易，而目标离子的通过更加困难，由此具有更高的盐类脱除效率；同时，其使用寿命相对时间也更长，因此目前复合膜的使用要更为广泛。
除了反渗透膜的材料会对盐类脱除效率产生影响之外，选择合理的反渗透膜形态也可以提高盐类的脱除效果。如管状、板状、中空纤维状或者是螺旋卷状。尤其是后两种反渗透膜形态，其与溶液的接触面积更大，而且具有更加稳定的物理结构，因此可以大幅提高反渗透膜的使用寿命和脱盐效率。除此之外，由于形态的特殊性使之及时处于较低压力条件下也可以使溶质离子逆浓度梯度运动，因此得到了领域内极高的评价[2]。
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二、反渗透技术在电场水处理方面的应用及发展趋势
1、反渗透技术在电厂水处理领域的应用
电厂在生产活动中需要使用到锅炉，利用燃煤发生的热量对锅炉加热，使锅炉中的水变为水蒸气，从而具备动能，推动后续设备运行，从而达到发电的目的。可以说在电厂发电过程中，除了燃料之外，对锅炉水也有着较大的需求量。可是普通的水中含有较多的盐类，其中Ca2+、Mg2+等金属离子容易在锅炉内部形成水垢，使锅炉受热不均匀，导热性能变差，严重影响高温蒸汽产生的速率，提高燃料的无效损耗。对此，在向锅炉注入锅炉水之前，需要对锅炉水进行处理。而反渗透技术则是对锅炉水进行预处理，去除其中容易结垢的盐类，避免锅炉结垢的重要手段。在近些年来，许多火力发电厂都将反渗透技术作为锅炉补给水的预脱盐技术，在其后加设离子交换系统进行进一步的锅炉水脱盐，最大限度上降低锅炉补给水中的结垢物质离子浓度。
随着反渗透技术的应用越来越广泛，反渗透技术的发展也逐渐趋于成熟，无论是对锅炉补给水的处理效果还是处理成本都了极大的完善。正是因此，我国很多电厂都开始在传统的离子交换脱盐装置系统的前段加入了反渗透脱盐系统，但是我们也应该清楚的认识到，反渗透脱盐系统的使用也需要待处理水体满足一定的条件。在反渗透技术刚刚兴起时，对于处理水质条件要求较为苛刻，如处理水质需要满足盐类浓度大于325mg/L。这是因为如果溶液中离子浓度较低，则渗透压也随之降低，如果想要让溶液中的水通过膜结构，则需要施加的压力也会随之提高。这样一来，极大程度上增加了水处理的成本。而随着复合膜的产生与广泛应用，处理水质的要求也略有改善，要求处理水溶液的离子浓度高于130mg/L。现在国外的水处理行业普遍认为，当处理水溶液的离子浓度高于75mg/L时，使用反渗透技术可以在达到目标处理效果的同时保证经济适用性。由此可以看出，虽然反渗透技术与传统的水处理技术相比有着较为明显的优势，但是也需要根据处理水的实际情况来选择是否能够使用反渗透技术。当处理水的离子浓度越高时，越适宜使用反渗透技术进行处理[3]。
2、反渗透技术在电厂水处理方面的发展趋势
虽然在某些处理水水质条件下反渗透技术具有较为明显的优势，但是反渗透技术也存在着一定的技术缺陷。如反渗透膜对于处理水中含有不溶物质浓度的要求较高，当处理水较为浑浊、含有较多颗粒物或胶体时，反渗透膜容易发生污染，不但会降低反渗透膜对目标离子的截留效果，而且会影响到反渗透膜的使用寿命。可以说，处理水中颗粒物和胶体物质含量较多是影响我国电厂水处理使用反渗透技术的最主要原因。反渗透技术可以接受的处理水中淤泥密度指数最大值在4~5之间，然而当前对于处理水的预处理技术如混凝、沉淀、过滤等很难将其处理到该程度。因此对进入反渗透装置的锅炉补给水进行合理处理，降低其淤泥密度指数到规定标准以下，成为了当前反渗透技术重点突破的课题。
对此，可以采取超过滤技术与锅炉补给水进行预处理。超过滤技术又被称为超滤技术，主要作用即为清除水中的大颗粒物质和胶体。超滤所使用的膜结构不仅能够对大分子进行过滤截留，同时也能够对胶体进行吸附，达到较好的处理效果。为了能够保障超滤装置的运行效果，需要注意维持进水的水流速度、水力压力、温度、进水离子浓度等参数；同时也需要定期更换超滤膜，使膜功能保持在最佳的状态。可以说，超滤技术与反渗透技术连用为电厂锅炉水进行补给水处理将会成为电场水处理方面的主要发展趋势。
三、结论
在国外火力发电厂的水处理中，反渗透技术所起到的作用越来越大，尤其是随着反渗透膜的不断发展，使得反渗透技术的应用范围得到了显著提升。目前反渗透技术已经逐渐开始从锅炉补给水预处理到主要处理手段的转型。而在我国，对反渗透膜性能的研究也逐渐开展起来，投资力度越来越大，加上超滤技术的配合使得反渗透技术的处理效果不断提高、成本逐渐降低。相信，反渗透技术在我国电厂中的应用将会必将越来越广泛。
参考文献：
[1]程翠翠，程方，靖大为，反渗透系统的通量均衡工艺与元件位置优化，[J]，膜科学与技术，Membrane Science and Technology，2017, 37(3)
[2]肖婷婷，刘仁啸，陈刚，赵宝龙，王周为，李雪梅，李业萍，赵海洋，张林，中空纤维复合正渗透膜的表征，[J]，膜科学与技术，Membrane Science and Technology，2016, 36(4)
[3]吴非洋，宋杰，于慧，张梦，李强，潘献辉，反渗透膜孔径测量方法概述及展望，[J],膜科学与技术，Membrane Science and Technology，2016, 36(5)
论文作者:曹蓓蓓
论文发表刊物:《防护工程》2018年第14期
论文发表时间:2018/10/16
标签：反渗透论文; 技术论文; 锅炉论文; 离子论文; 溶质论文; 浓度论文; 水处理论文; 《防护工程》2018年第14期论文;