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河南省电力勘测设计院
摘要：膜技术是一项具有巨大潜力的实用性技术，反渗透技术的核心是反渗透膜，这是一种用高分子材料制成的、具有选择性半透性质的薄膜。文章介绍了反渗透、电除盐、纳滤、超滤、微滤等膜技术目前在我国电厂水处理中的应用情况，以及发展前景。
关键词：膜技术；电厂水处理；应用
目前膜技术已在世界范围引起人们重视和广泛应用。在水处理中，膜技术通常是指反渗透（RO）、纳滤（NF）、超滤（UF）、微滤（MF）和电除盐（EDI）等技术。膜技术不需酸、碱，操作方便，出水水质好，性能稳定，至今反渗透技术已在我国北方及东南沿海电厂被广泛应用，也用于解决缺水地区的节水问题。反渗透技术的核心是反渗透膜，这是一种用高分子材料制成的、具有选择性半透和某些组分选择性透过，从而达到纯化、分离或浓缩的目的。
1 反渗透和电除盐
在各工业行业中，电力工业锅炉用水的纯水处理是规模最大的，水质要求也很高，技术历史也最久，见表1。
在这种工业需求的推动下，电力工业的纯水处理技术一直受到高度重视。回顾纯水制备技术的发展历史，大致可以分为以下几个阶段：⑴采用蒸馏方法制备蒸馏水：蒸馏技术的进一步发展就是闪蒸，目前仍然有人采用这种方法制备纯水，其制备的纯水，水质大约是电导率1-10μs/cm；对于高参数锅炉来讲，这种水质不能满足要求，还需进一步采用离子交换方法处理。⑵采用离子交换方法制备纯水：随着化学工业的发展和离子交换技术的完善，逐步采用离子交换方法制备纯水。国外是从20世纪50-60年代开始的，国内是在20世纪60-70年代开始的。离子交换法可以制备纯度极高的水质，这也是目前国内发电厂广泛采用的纯水制备方法。采用的系统是阳床-阴床-混床，在这里我们称它为早期纯水制备方法。
⑶采用反渗透和离子交换相结合的方法制备纯水，早期的离子交换纯水制备技术，它的缺点就是需要酸碱再生，且有酸碱性废液排放，操作麻烦。当反渗透技术出现时，采用反渗透制备纯水的技术就受到广泛重视，但是由于反渗透出水电导率达10-50μs/cm，无法满足高参数锅炉需要，就需要采用RO -混床（或RO-阳床-阴床-混床）系统，即把反渗透和离子交换结合起来，我们称之为过渡时期的纯水制备技术。目前电力工业使用的反渗透几乎全部都是这种工艺。这种工艺仍未完全抛弃离子交换工艺方式，只不过是用RO来大大降低离子交换系统进水含盐量，以延长离子交换周期，减少酸碱用量，减少排放，减少操作。⑷采用全膜工艺制备纯水 预见未来的发电厂纯水制造工艺应该是全膜工艺，即俗称的三膜处理工艺（超滤UF-RO–EDI）。这种工艺不再需要离子交换，可避免离子交换的缺点，它的出水水质可以达到混床出水水质，不需要酸碱再生，无废液排放，自动化程度较高。
在全膜处理的纯水技术中，反渗透已经成熟，关键是EDI，它称为电除盐或填充床电渗析，或连续电除盐，或E-CELL[1]。EDI实际上是在传统的电渗析淡水室（包括浓水室）中充填阴阳混合树脂，利用树脂去除进水中微量离子，从而使出水电导率下降，出水水质提高，该树脂不需要酸碱再生，而是通过电渗析极化时水解离产生的H+和OH-对树脂进行再生，再生产物进入浓水室排放，因此，它的工作过程是自动的，操作很少[2]。
EDI通常被制成模块式，每件模块的处理出力很小，比如Electropure公司的EDI单件出力为0.17，0.34，0.91，1.6，2.28，3.42，4.56，9.06m3/h，GE公司E-CELL单件出力为5，15，18gpm（1.14，3.4，4.08m=/h）[3]。当处理水量大时，就将多个单模块并联使用.目前已有多台达到几百m3/h的设备在运行（最大可达13 900 m3/h）。图1为处理量为41和82m3/h的EDI。
图1 GE公司的E-CELL 装置
EDI出水水质可以达到混床水质，可以满足锅炉用水和电子工业用水的要求。某EDI的出水
水质列于表3和图2。
2 超滤
超滤也是压力型驱动膜，但它分离原理与反渗透膜不同，它基本上属于多孔膜上的机械截留，分离范围为大分子物质、病毒、胶体等，表征它分离性能的指标通常用截留分子量来表示，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[4]。目前，超滤在电厂水处理中的应用尚未广泛开发，但它是具有使用前途很广的膜品种之一。
2.1 用作反渗透进水前处理
反渗透使用中的一个关键问题是它的进水水质必须符合要求，否则膜很快被污染，这会大大影响膜的使用寿命，进水水质中一个关键的指标是水中颗粒状物和胶体含量，通常用SDI表示[5]。SDI是水通过0.45μm滤膜后，反映水中微粒对滤膜污堵情况的指标，反渗透要求进水SDI<4-5。目前一般常规的混凝、澄清、过滤水处理工艺很难达到这种指标，如果原水是水库水、高有机物含量水，则更困难。如果用超滤对反渗透进水进行处理，由于超滤膜孔径更小（例如截留分子量10万的膜孔径大约0.01μm），它可以有效地将水中胶体去除，确保所处理水的SDI<1，远远低于反渗透进水要求，保证反渗透安全运行，延长其寿命。目前国内将超滤作为反渗透前处理手段，在发电厂内仅山东十里泉电厂一家，该厂使用河边浅井水作水源，原水预处理工艺设计简单，不能满足反渗透要求，于2001年春投运超滤水处理装置（超滤膜截留分子量为2万），经一年多运行表明，超滤装置出水水质稳定，完全达到反渗透进水水质标准要求，确保反渗透运行正常。
3 纳滤与微滤
3.1 纳滤
纳滤又称松散型反渗透，它和反渗透一样，可去除水中离子和有机物，但其对二价离子去除率高（95%以上），对一价离子去除率低（40%-80%）。纳滤的这一性能决定了它的用途，目前一般在生活饮用水处理上代替反渗透，它有保留一定矿物质又能去除有机物的优点。在发电厂水处理中，人们较多关注的是它用作循环冷却水处理，去除硬度以防垢，以及用于循环冷却水排水的回收利用。但是由于投资费用高，目前尚无人使用，在发电厂补给水的纯水处理中，纳滤不如反渗透优越，除非它的价格大大低于反渗透，否则应用的可能性不大。在电厂生活饮用纯水处理上，纳滤比反渗透优越，有应用前途，其实，纳滤的这种特殊性能，还可用来解决发电厂生产中的其他问题，比如它对有机物去除率高，可用于发电厂非经常性难处理有机废水的一次性处理等，可惜这些方面工作尚未开展。
3.2 微滤
微滤是指滤除水中0.1μm以上颗粒的膜过滤。它在电子工业纯水处理中用作终端处理，去除水中颗粒状物，目前发电厂对纯水中颗粒状物要求不高，所以应用较少，将来在超超临界机组补给水处理上可能有所应用。但微滤良好的分离性能，在电厂水处理中仍有许多地方可以应用。比如，在大机组凝结水中的金属腐蚀产物（氧化铁）颗粒，有人检测，其粒径大部分在5-10μm，可以用微滤予以去除，这是凝结水过滤除铁的一种形式。类似装置已有使用，但目前所用微孔滤膜的孔径较大，还有人用0.45μm 滤膜滤除凝结水（或给水）中的铁，滤除率达98%，因此，如果用0.45μm濾膜进行微孔过滤，除铁效果更好。再比如，某厂曾在发电机冷却水系
摘要：膜技术是一项具有巨大潜力的实用性技术，反渗透技术的核心是反渗透膜，这是一种用高分子材料制成的、具有选择性半透性质的薄膜。文章介绍了反渗透、电除盐、纳滤、超滤、微滤等膜技术目前在我国电厂水处理中的应用情况，以及发展前景。
关键词：膜技术；电厂水处理；应用
目前膜技术已在世界范围引起人们重视和广泛应用。在水处理中，膜技术通常是指反渗透（RO）、纳滤（NF）、超滤（UF）、微滤（MF）和电除盐（EDI）等技术。膜技术不需酸、碱，操作方便，出水水质好，性能稳定，至今反渗透技术已在我国北方及东南沿海电厂被广泛应用，也用于解决缺水地区的节水问题。反渗透技术的核心是反渗透膜，这是一种用高分子材料制成的、具有选择性半透和某些组分选择性透过，从而达到纯化、分离或浓缩的目的。
1 反渗透和电除盐
在各工业行业中，电力工业锅炉用水的纯水处理是规模最大的，水质要求也很高，技术历史也最久，见表1。
在这种工业需求的推动下，电力工业的纯水处理技术一直受到高度重视。回顾纯水制备技术的发展历史，大致可以分为以下几个阶段：⑴采用蒸馏方法制备蒸馏水：蒸馏技术的进一步发展就是闪蒸，目前仍然有人采用这种方法制备纯水，其制备的纯水，水质大约是电导率1-10μs/cm；对于高参数锅炉来讲，这种水质不能满足要求，还需进一步采用离子交换方法处理。⑵采用离子交换方法制备纯水：随着化学工业的发展和离子交换技术的完善，逐步采用离子交换方法制备纯水。国外是从20世纪50-60年代开始的，国内是在20世纪60-70年代开始的。离子交换法可以制备纯度极高的水质，这也是目前国内发电厂广泛采用的纯水制备方法。采用的系统是阳床-阴床-混床，在这里我们称它为早期纯水制备方法。
⑶采用反渗透和离子交换相结合的方法制备纯水，早期的离子交换纯水制备技术，它的缺点就是需要酸碱再生，且有酸碱性废液排放，操作麻烦。当反渗透技术出现时，采用反渗透制备纯水的技术就受到广泛重视，但是由于反渗透出水电导率达10-50μs/cm，无法满足高参数锅炉需要，就需要采用RO -混床（或RO-阳床-阴床-混床）系统，即把反渗透和离子交换结合起来，我们称之为过渡时期的纯水制备技术。目前电力工业使用的反渗透几乎全部都是这种工艺。这种工艺仍未完全抛弃离子交换工艺方式，只不过是用RO来大大降低离子交换系统进水含盐量，以延长离子交换周期，减少酸碱用量，减少排放，减少操作。⑷采用全膜工艺制备纯水 预见未来的发电厂纯水制造工艺应该是全膜工艺，即俗称的三膜处理工艺（超滤UF-RO–EDI）。这种工艺不再需要离子交换，可避免离子交换的缺点，它的出水水质可以达到混床出水水质，不需要酸碱再生，无废液排放，自动化程度较高。
在全膜处理的纯水技术中，反渗透已经成熟，关键是EDI，它称为电除盐或填充床电渗析，或连续电除盐，或E-CELL[1]。EDI实际上是在传统的电渗析淡水室（包括浓水室）中充填阴阳混合树脂，利用树脂去除进水中微量离子，从而使出水电导率下降，出水水质提高，该树脂不需要酸碱再生，而是通过电渗析极化时水解离产生的H+和OH-对树脂进行再生，再生产物进入浓水室排放，因此，它的工作过程是自动的，操作很少[2]。
EDI通常被制成模块式，每件模块的处理出力很小，比如Electropure公司的EDI单件出力为0.17，0.34，0.91，1.6，2.28，3.42，4.56，9.06m3/h，GE公司E-CELL单件出力为5，15，18gpm（1.14，3.4，4.08m=/h）[3]。当处理水量大时，就将多个单模块并联使用.目前已有多台达到几百m3/h的设备在运行（最大可达13 900 m3/h）。图1为处理量为41和82m3/h的EDI。
图1 GE公司的E-CELL 装置
EDI出水水质可以达到混床水质，可以满足锅炉用水和电子工业用水的要求。某EDI的出水
水质列于表3和图2。
2 超滤
超滤也是压力型驱动膜，但它分离原理与反渗透膜不同，它基本上属于多孔膜上的机械截留，分离范围为大分子物质、病毒、胶体等，表征它分离性能的指标通常用截留分子量来表示，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[4]。目前，超滤在电厂水处理中的应用尚未广泛开发，但它是具有使用前途很广的膜品种之一。
2.1 用作反渗透进水前处理
反渗透使用中的一个关键问题是它的进水水质必须符合要求，否则膜很快被污染，这会大大影响膜的使用寿命，进水水质中一个关键的指标是水中颗粒状物和胶体含量，通常用SDI表示[5]。SDI是水通过0.45μm滤膜后，反映水中微粒对滤膜污堵情况的指标，反渗透要求进水SDI<4-5。目前一般常规的混凝、澄清、过滤水处理工艺很难达到这种指标，如果原水是水库水、高有机物含量水，则更困难。如果用超滤对反渗透进水进行处理，由于超滤膜孔径更小（例如截留分子量10万的膜孔径大约0.01μm），它可以有效地将水中胶体去除，确保所处理水的SDI<1，远远低于反渗透进水要求，保证反渗透安全运行，延长其寿命。目前国内将超滤作为反渗透前处理手段，在发电厂内仅山东十里泉电厂一家，该厂使用河边浅井水作水源，原水预处理工艺设计简单，不能满足反渗透要求，于2001年春投运超滤水处理装置（超滤膜截留分子量为2万），经一年多运行表明，超滤装置出水水质稳定，完全达到反渗透进水水质标准要求，确保反渗透运行正常。
3 纳滤与微滤
3.1 纳滤
纳滤又称松散型反渗透，它和反渗透一样，可去除水中离子和有机物，但其对二价离子去除率高（95%以上），对一价离子去除率低（40%-80%）。纳滤的这一性能决定了它的用途，目前一般在生活饮用水处理上代替反渗透，它有保留一定矿物质又能去除有机物的优点。在发电厂水处理中，人们较多关注的是它用作循环冷却水处理，去除硬度以防垢，以及用于循环冷却水排水的回收利用。但是由于投资费用高，目前尚无人使用，在发电厂补给水的纯水处理中，纳滤不如反渗透优越，除非它的价格大大低于反渗透，否则应用的可能性不大。在电厂生活饮用纯水处理上，纳滤比反渗透优越，有应用前途，其实，纳滤的这种特殊性能，还可用来解决发电厂生产中的其他问题，比如它对有机物去除率高，可用于发电厂非经常性难处理有机废水的一次性处理等，可惜这些方面工作尚未开展。
3.2 微滤
微滤是指滤除水中0.1μm以上颗粒的膜过滤。它在电子工业纯水处理中用作终端处理，去除水中颗粒状物，目前发电厂对纯水中颗粒状物要求不高，所以应用较少，将来在超超临界机组补给水处理上可能有所应用。但微滤良好的分离性能，在电厂水处理中仍有许多地方可以应用。比如，在大机组凝结水中的金属腐蚀产物（氧化铁）颗粒，有人检测，其粒径大部分在5-10μm，可以用微滤予以去除，这是凝结水过滤除铁的一种形式。类似装置已有使用，但目前所用微孔滤膜的孔径较大，还有人用0.45μm 滤膜滤除凝结水（或给水）中的铁，滤除率达98%，因此，如果用0.45μm濾膜进行微孔过滤，除铁效果更好。再比如，某厂曾在发电机冷却水系