反渗透在高污染地表水处理中的应用可行性研究
国电天津第一热电厂临近海河，如何将反渗透膜分离技术，在高污染尤其是在四季水质变化较大的海河水中进行应用，进行了前期调研工作，针对河水水质情况，总结出适应厂实际运行的反渗透应用方案。
1 探讨膜分离技术在高污染地表水处理中的应用原因。
我厂是热电厂，在供热季节上水量达到 600 吨/小时。我厂自 1986 年改建为热电厂，按原设计水处理的水源主要是海河水，而自来水只是作为备用水源。原设计规定：当海河水含盐量小于等于 480 毫克/小时，采用海河水，当含盐量超出设计值时使用自来水。当引用河水时，对河水首先要进行预处理，过程是河水进入澄清池，经过絮凝、沉淀、澄清后，进入无阀滤池，过滤后的进入清水箱。全系统共有 3 台机械加速澄清池，每台出力均为 430 吨/小时， 3 台空气擦洗滤池，每台出力为 400 吨/小时。3 个清水箱，每个清水箱的体积 400吨。由于河水水质的恶化等多种原因，我厂河水预处理设施在基建移交时就没能投运，一直以自来水为制水水源。
由于中国北方地区尤其是京津地区缺水严重，天津市自来水越来越紧张，对我厂用水的限量越来越大；自来水水价不断上涨，到 2004 年1 月水价已涨到 4.6 元/吨，而河水价格只有 1.04元/吨。另一方面，按安全性评价的要求，电厂应具备双水源。因此用海河水为制水水源已成当务之急。使用高污染尤其是在四季变化较大的海河水，就必须进行合理预除盐处理。
随着国民经济的飞速发展，电力系统大中型机组的安装投运，机组运行要求的水质标准越来越高，水处理技术也得到快速发展，特别是近十年来，膜处理反渗透技术日臻成熟，预脱盐反渗透系统的出水，再经过除盐设备，极大的延长离子交换器的制水周期，减少了交换器再生的酸碱费用，减少了自耗水量；反渗透预脱盐系统能除去离子交换器不能去除的有机物，使蒸汽品质也得到提高，反渗透预脱盐设备在电厂炉外水处理的应用越来越受欢迎。
2 反渗透用于预脱盐处理的原理
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自然渗透原理：当把溶剂和溶液（或两种不同浓度的溶液）分别置于渗透膜的两侧，溶剂将自发地穿过渗透膜向溶液（或从低浓度溶液向高浓度溶液）侧流动，这种自然现象称为自然渗透。
与自然渗透原理相反，在浓水侧加一高于渗透压的的压力，则浓水侧的溶剂就被压向淡水液侧，达到溶质和溶剂分离将水淡化的目的。
3 合理的反渗透预脱盐系统方案选择
如何确定我厂预处理方案，需根据与现有设备相匹配及经济性、可靠性几个方面考虑。
海河水四季变化很大，为了掌握反渗透性能和现场设备的使用情况，我们首先到与我厂的运行方式相近的电厂进行了实际调研，调研情况如下：
军粮城发电厂采用方式是原水（滦河水）经过澄清池-石英砂过滤器-活性炭过滤器-保安过滤器-反渗透。
杨柳青发电厂采用方式是原水（子牙河、深井水）经过澄清池-石英砂过滤器-活性炭过滤器-保安过滤器-反渗透。
陈塘庄热电厂扩建二期预选方案为（循环水）经过澄清池-石英砂过滤器-超滤-保安过滤器-反渗透。
北京石景山采用方式是原水（库区水）经过澄清池-强力过滤器-石英砂过滤器-活性炭过滤器-保安过滤器-反渗透。
北京高井电厂新水处理，原水分两路：一路进碟式过滤器-微滤-保安过滤器-反渗透；一路进碟式过滤器-超滤-保安过滤器-反渗透。
北京高井电厂的这两套系统是北京电科院的试验的两套系统，属于先进的膜分离技术处理工艺。
从高井电厂运行上看，微滤工艺不过关，它本身要进行混凝澄清，由于加三种药，不好控制导致效果不好。超滤效果较好，但自耗水 9%，且造价高（相当于反渗透的 1.5 倍） 。优点是占地面积小。
从调研情况看采用反渗透系统基本分两种
一种是传统的预处理，澄清→过滤→反渗透系统→除盐系统。
一种是现代发展较快全膜处理，超滤→加反渗系统→除盐系统。
在两种系统中主要的区别在于反渗透前的水处理方式。因为反渗透装置它在使用过程中，可能发生膜污染，浓差极化、结垢、微生物侵蚀、水解氧化以及高温变化等问题，因此对原水要求较高。
海河水水质四季变化大的情况，适于结合两种预处理工艺。
a、 河水水质恶化，将传统预处理与先进的与先进的膜处理工艺结合在一起，悬浮物＞100 毫克/升； 耗氧量＞5.0 毫克/升 情况下，使用澄清→过滤→超滤系统→反渗透。
b、 河水水质较好，悬浮物＜100 毫克/升； 耗氧量＜5.0 毫克/升情况下使用超滤系统反渗透。因此应选择全膜处理。
水量的选择：我厂全年供水水量相差较大，冬季 5 个月600 吨/小时，其它 7 个月供水 200 吨/小时，考虑到闲置的反渗透系统需要进行保养且投资较大等情况，应选择 200 吨/小时的反渗透系统。
自耗水的利用：反渗透系统的自耗水量较大,浓水排放为 25%，再加上超滤、澄清器、滤池反洗等用水，总自耗水率 40%左右，将这部分水作为超滤、滤池反洗后，所有的废水进入中和池作为冲灰水使用。
4 反渗透系统与现有离子交换除盐系统的经济比较。
采用现有的离子交换系统：（按 200 吨/小时制水量计算）
水费：按 10%自用水率考虑，系统按 8000 小时/年运行时间计算，自来水价格按 4.6 元/吨计算。
200 吨/小时/0.9×8000 小时×4.6 元/吨=818 万元
酸碱费：现有系统按冬季 4 个月，产水量按 600 吨/小时/计，夏季 8 个月按算产水量按 200 吨/小时/计，年12 个月运行酸碱费 180万元。
总计：998 万元。
采用改造后超滤+反渗透系统：
水费：按 10%自用水率考虑，系统按 8000 小时/年运行时间计算，河水价格按 1.06 元/吨计算。
344 吨/小时 8000 小时 1.06 元/吨=292 万元
阻垢剂药品费：按吨水 0.3 元计算 200 吨/小时 8000小时 0.3 元/吨=53.78 万元
杀菌剂、还原剂药品费：按吨水 0.1元计算 200 吨/小时 8000小时 0.1 元/吨=16 万元
电费：按吨水 0.8 度电，厂用电价格 0.2 元/度计算 200 吨/小时 8000小时 0.2 元/吨=32 万元
酸碱用量：按 1/7 原用酸碱量算 54 万元。
总计 447.78 万元
采用反渗透系统装置后，每年节约水费和酸碱费 550.22 万元，理论上 24 个月时间可收回成本。
5 研究结论
通过以上分析和对比，比较清楚的看到增设 200 吨/小时的反渗透系统，使除盐水的成本降低近 3 倍，蒸汽品质获得改善，双水源保证了电厂的安全运行，上反渗透系统不但可行，而且经济效果显著。
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