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摘要：随着反渗透膜新材料的研究及其制造成本的不断下降，以及运行经验的不断积累，反渗透的投资和运行费用会不断降低。但应当注意到，随着水资源的日趋紧张以及环保等要求的逐步加强，膜技术必将在我国电厂水处理中取得越来越广泛的应用，从而创造更大的经济价值和社会价值。本文通过膜分离技术的介绍，针对膜分离技术详细分析，总结了膜技术在电厂水处理应用中的新发展。
关键词：电厂；化学水处理；膜技术；发展
0 引言
热力系统中水的品质是影响电厂设备安全经济运行的重要因素。没有经过净化处理的水含有多种杂质，进入水汽循环系统会使热力设备产生结垢、腐蚀、积盐等，严重影响热力设备的安全运行，并降低运行经济性，增加检修工作量和运行费用。所以，选择合适的化学水处理工艺显得尤为关键，既要求能保证热力系统所需的水质指标，又要求高效低耗环保运行。热力系统的水处理工艺很多，一般先用机械过滤方法去除水中悬浮物及胶体类杂质，再软化去除水中的硬度，如采用阳床、阴床、混床、电渗析、反渗透等技术去除水中的离子，在这些工艺中都采用了离子交换树脂，也都存在用酸碱再生离子交换树脂使其性能恢复的过程。这样，整个生产过程既有酸碱化学污染废液的排放，又不能连续生产，运行操作复杂，劳动强度高，日常维护复杂，制水成本高，同时设备占地面积大，产水品质依赖于树脂再生操作人员的技术熟练程度，最重要的是酸碱废液的排放，与当今对环保要求越来越高的形势不相符合。传统典型的制水工艺如下：
原水→预处理→阳阴床一级除盐→混床除盐→锅炉补给水。
1 膜分离技术介绍
膜分离技术的发展给废水处理和提制纯水提供了新的解决方案。膜分离技术是一类技术的总称，和水处理有关的主要包括反渗透、微滤、超滤、钠滤以及电除盐等。其原理均是利用特定材料，选择性地分离水和水中的杂质。锅炉补给水制备工艺中，可采用反渗透技术替代阳阴床一级除盐，用EDI技术替代混床离子交换，其流程为：原水→预处理→反渗透（RO） →电除盐（EDI） →锅炉补给水。即通过膜分离技术可以从预处理后的原水生成出可用的锅炉补给水。
膜技术中的反渗透技术实质上是一种横流过滤技术，它与一般过滤技术不同点在于：一般过滤技术是采用垂直过滤，需过滤液体全部流过过滤介质，过滤介质中截留液体中的悬浮物和胶体；而反渗透技术则是需过滤液体横向流过反渗透膜，部分水在压力的作用下透过反渗透膜被淡化形成产品水。反渗透技术可有效的滤除有机物、溶质等杂质。
电除盐EDI 技术则是依靠电场作用去除水中的无机离子，是近年来出现的一项新的纯水制备技术。EDI 将传统的电渗析技术和离子交换技术有机地结合，既克服了电渗析不能深度脱盐的缺点，又弥补了离子交换不能连续工作、需消耗酸碱再生的不足。EDI 的出水水质能满足锅炉用水对电阻率、硬度和硅的要求。
2 膜分离技术
近年，膜分离技术的发展给纯水制备提供了新的解决方案。膜分离技术是一大类技术的总称，和水处理有关的主要包括微滤、超滤、钠滤、反渗透以及电除鹽（ED I）等。这些膜分离产品均是利用特殊制造的多孔材料，选择性地分离水和水中的杂质。锅炉补给水制备工艺中，可采用反渗透替代阳阴床一级除盐，用ED I 替代混床离子交换，流程如下：
原水→预处理→反渗透（RO）→电除盐（ED I）→锅炉补给水。
2.1 反渗透技术
反渗透（reverse osmosis）技术是一种先进的节能的膜分离技术。其原理是在高于溶液渗透压的作用下，依据离子、细菌等杂质不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来。反渗透膜是用高分子材料经过特殊工艺而制成的半透膜，它只允许水分子透过，不允许溶质通过。反渗透装置的主要部件——膜元件是将半透膜、导流层、隔网膜按一定顺序粘合，并卷制于排孔的中心管上。经过加压的原水从元件的一端进入隔网层，一部分水及少量的盐类通过半透膜流到导流层内，再顺着导流网的通道经中心管壁的微孔流入中心排出，形成淡水。剩余水及大部分溶质、菌类等物质经隔网层从膜元件的另一端排出而形成浓缩水。
由于反渗透膜的膜孔径非常小（仅为1nm 左右），因此能有效地去除水中的溶解盐、胶体、微生物、有机物等（去除率高达97～98%）。系统具有出水水质好、能耗低、无污染、工艺简单、操作简便等优点。但反渗透产水还不能满足中高压锅炉的用水要求，还需进一步除盐。
2.2 电除盐（ED I）技术
电除盐ED I（Electrodeionization）技术则是依靠电场作用，去除水中的无机离子，是近年来出现的一项新的纯水制备技术。它把传统的电渗析技术和离子交换技术有机地结合起来，既克服了电渗析不能深度脱盐的缺点，又弥补了离子交换不能连续工作、需消耗酸碱再生的不足。其出水水质能满足锅炉用水对电阻率、硬度和硅的要求。
ED I 膜堆是由夹在两个电极之间一定对数的单元组成。在每个单元内有两类不同的室： 待除盐的淡水室和收集所除去杂质离子的浓水室。淡水室中用混匀的阳、阴离子交换树脂填满，这些树脂位于两个膜之间：只允许阳离子透过的阳离子交换膜及只允许阴离子透过的阴离子交换膜。树脂床利用加在室两端的直流电进行连续的再生，电压使进水中的水分子分解成H+及OH- ，水中的这些离子受相应电极的吸引，穿过阳、阴离子交换树脂向所对应膜的方向迁移，当这些离子透过交换膜进入浓室后，H+ 和OH- 结合成水。这种H+ 和OH- 的产生及迁移正是树脂得以实现连续再生的机理。当进水中的Na+ 及Cl-等杂质离子吸附到相应的离子交换树脂上时，这些杂质离子就会发生像普通混床内一样的离子交换反应，并相应地置换出H+ 及OH- 。一旦在离子交换树脂内的杂质离子也加入到H+及OH- 向交换膜方向的迁移，这些离子将连续地穿过树脂直至透过交换膜而进入浓水室。这些杂质离子由于相邻隔室交换膜的阻挡作用而不能向对应电极的方向进一步地迁移，因此杂质离子得以集中到浓水室中，然后可将这种含有杂质离子的浓水排出膜堆。
3 膜技术在电厂水处理应用中的新发展
在以前的大量应用中，都是采用了案例中“预处理→反渗透→ EDI 电除盐”的工艺流程。随着膜技术的发展，超滤（UF） 和微滤（MF） 作预处理过程的替代将三个步骤全部采用膜技术。超滤和微滤也是一种压力型驱动膜，但其分离原理与反渗透膜不同，基本上属于多孔膜上的机械截留，用以分离范围为大分子物质、病毒、胶体等，表征其分离性能的指标通是截留分子量，如截留分子量为10万，表示水中分子量大于10万的物质基本上都无法透过膜，被截留在膜面。经试验和实际运行检验，微滤作为预处理装置，其后反渗透的产水量比澄清、过滤预处理系统提高了15% ～25%，可将反渗透膜的污染降低到最低水平，因此反渗透膜化学清洗次数可从每月1次降到每年1次或更少。如果考虑预处理工艺出水水质对后续反渗透膜的寿命影响，可以大幅延长反渗透膜的寿命，从而降低维修、清理、更换方面的成本。据研究，“MF-RO-EDI”全膜工艺进行除盐试验，其出水硬度、活性硅、电导率等参数均能满足电厂超高压、亚临界锅炉的补水水质要求。
参考文献
[1] 王晶. 反渗透在电厂水处理中的应用[J]. 中国高新技术企业. 2011（25）
[2] 马福刚. 全膜分离技术及其在电厂化学水处理中的应用[J]. 价值工程. 2011（09）
[3] 卞卫华. 膜技术在电厂水处理中的应用[J]. 能源工程. 2005（03）
关键词：电厂；化学水处理；膜技术；发展
0 引言
热力系统中水的品质是影响电厂设备安全经济运行的重要因素。没有经过净化处理的水含有多种杂质，进入水汽循环系统会使热力设备产生结垢、腐蚀、积盐等，严重影响热力设备的安全运行，并降低运行经济性，增加检修工作量和运行费用。所以，选择合适的化学水处理工艺显得尤为关键，既要求能保证热力系统所需的水质指标，又要求高效低耗环保运行。热力系统的水处理工艺很多，一般先用机械过滤方法去除水中悬浮物及胶体类杂质，再软化去除水中的硬度，如采用阳床、阴床、混床、电渗析、反渗透等技术去除水中的离子，在这些工艺中都采用了离子交换树脂，也都存在用酸碱再生离子交换树脂使其性能恢复的过程。这样，整个生产过程既有酸碱化学污染废液的排放，又不能连续生产，运行操作复杂，劳动强度高，日常维护复杂，制水成本高，同时设备占地面积大，产水品质依赖于树脂再生操作人员的技术熟练程度，最重要的是酸碱废液的排放，与当今对环保要求越来越高的形势不相符合。传统典型的制水工艺如下：
原水→预处理→阳阴床一级除盐→混床除盐→锅炉补给水。
1 膜分离技术介绍
膜分离技术的发展给废水处理和提制纯水提供了新的解决方案。膜分离技术是一类技术的总称，和水处理有关的主要包括反渗透、微滤、超滤、钠滤以及电除盐等。其原理均是利用特定材料，选择性地分离水和水中的杂质。锅炉补给水制备工艺中，可采用反渗透技术替代阳阴床一级除盐，用EDI技术替代混床离子交换，其流程为：原水→预处理→反渗透（RO） →电除盐（EDI） →锅炉补给水。即通过膜分离技术可以从预处理后的原水生成出可用的锅炉补给水。
膜技术中的反渗透技术实质上是一种横流过滤技术，它与一般过滤技术不同点在于：一般过滤技术是采用垂直过滤，需过滤液体全部流过过滤介质，过滤介质中截留液体中的悬浮物和胶体；而反渗透技术则是需过滤液体横向流过反渗透膜，部分水在压力的作用下透过反渗透膜被淡化形成产品水。反渗透技术可有效的滤除有机物、溶质等杂质。
电除盐EDI 技术则是依靠电场作用去除水中的无机离子，是近年来出现的一项新的纯水制备技术。EDI 将传统的电渗析技术和离子交换技术有机地结合，既克服了电渗析不能深度脱盐的缺点，又弥补了离子交换不能连续工作、需消耗酸碱再生的不足。EDI 的出水水质能满足锅炉用水对电阻率、硬度和硅的要求。
2 膜分离技术
近年，膜分离技术的发展给纯水制备提供了新的解决方案。膜分离技术是一大类技术的总称，和水处理有关的主要包括微滤、超滤、钠滤、反渗透以及电除鹽（ED I）等。这些膜分离产品均是利用特殊制造的多孔材料，选择性地分离水和水中的杂质。锅炉补给水制备工艺中，可采用反渗透替代阳阴床一级除盐，用ED I 替代混床离子交换，流程如下：
原水→预处理→反渗透（RO）→电除盐（ED I）→锅炉补给水。
2.1 反渗透技术
反渗透（reverse osmosis）技术是一种先进的节能的膜分离技术。其原理是在高于溶液渗透压的作用下，依据离子、细菌等杂质不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来。反渗透膜是用高分子材料经过特殊工艺而制成的半透膜，它只允许水分子透过，不允许溶质通过。反渗透装置的主要部件——膜元件是将半透膜、导流层、隔网膜按一定顺序粘合，并卷制于排孔的中心管上。经过加压的原水从元件的一端进入隔网层，一部分水及少量的盐类通过半透膜流到导流层内，再顺着导流网的通道经中心管壁的微孔流入中心排出，形成淡水。剩余水及大部分溶质、菌类等物质经隔网层从膜元件的另一端排出而形成浓缩水。
由于反渗透膜的膜孔径非常小（仅为1nm 左右），因此能有效地去除水中的溶解盐、胶体、微生物、有机物等（去除率高达97～98%）。系统具有出水水质好、能耗低、无污染、工艺简单、操作简便等优点。但反渗透产水还不能满足中高压锅炉的用水要求，还需进一步除盐。
2.2 电除盐（ED I）技术
电除盐ED I（Electrodeionization）技术则是依靠电场作用，去除水中的无机离子，是近年来出现的一项新的纯水制备技术。它把传统的电渗析技术和离子交换技术有机地结合起来，既克服了电渗析不能深度脱盐的缺点，又弥补了离子交换不能连续工作、需消耗酸碱再生的不足。其出水水质能满足锅炉用水对电阻率、硬度和硅的要求。
ED I 膜堆是由夹在两个电极之间一定对数的单元组成。在每个单元内有两类不同的室： 待除盐的淡水室和收集所除去杂质离子的浓水室。淡水室中用混匀的阳、阴离子交换树脂填满，这些树脂位于两个膜之间：只允许阳离子透过的阳离子交换膜及只允许阴离子透过的阴离子交换膜。树脂床利用加在室两端的直流电进行连续的再生，电压使进水中的水分子分解成H+及OH- ，水中的这些离子受相应电极的吸引，穿过阳、阴离子交换树脂向所对应膜的方向迁移，当这些离子透过交换膜进入浓室后，H+ 和OH- 结合成水。这种H+ 和OH- 的产生及迁移正是树脂得以实现连续再生的机理。当进水中的Na+ 及Cl-等杂质离子吸附到相应的离子交换树脂上时，这些杂质离子就会发生像普通混床内一样的离子交换反应，并相应地置换出H+ 及OH- 。一旦在离子交换树脂内的杂质离子也加入到H+及OH- 向交换膜方向的迁移，这些离子将连续地穿过树脂直至透过交换膜而进入浓水室。这些杂质离子由于相邻隔室交换膜的阻挡作用而不能向对应电极的方向进一步地迁移，因此杂质离子得以集中到浓水室中，然后可将这种含有杂质离子的浓水排出膜堆。
3 膜技术在电厂水处理应用中的新发展
在以前的大量应用中，都是采用了案例中“预处理→反渗透→ EDI 电除盐”的工艺流程。随着膜技术的发展，超滤（UF） 和微滤（MF） 作预处理过程的替代将三个步骤全部采用膜技术。超滤和微滤也是一种压力型驱动膜，但其分离原理与反渗透膜不同，基本上属于多孔膜上的机械截留，用以分离范围为大分子物质、病毒、胶体等，表征其分离性能的指标通是截留分子量，如截留分子量为10万，表示水中分子量大于10万的物质基本上都无法透过膜，被截留在膜面。经试验和实际运行检验，微滤作为预处理装置，其后反渗透的产水量比澄清、过滤预处理系统提高了15% ～25%，可将反渗透膜的污染降低到最低水平，因此反渗透膜化学清洗次数可从每月1次降到每年1次或更少。如果考虑预处理工艺出水水质对后续反渗透膜的寿命影响，可以大幅延长反渗透膜的寿命，从而降低维修、清理、更换方面的成本。据研究，“MF-RO-EDI”全膜工艺进行除盐试验，其出水硬度、活性硅、电导率等参数均能满足电厂超高压、亚临界锅炉的补水水质要求。
参考文献
[1] 王晶. 反渗透在电厂水处理中的应用[J]. 中国高新技术企业. 2011（25）
[2] 马福刚. 全膜分离技术及其在电厂化学水处理中的应用[J]. 价值工程. 2011（09）
[3] 卞卫华. 膜技术在电厂水处理中的应用[J]. 能源工程. 2005（03）