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摘要：本文主要介绍了全膜法工艺在青海盐湖综合利用项目中的应用。重点阐述了在大型全膜法系统中提高水資源综合利用率、降低能耗的工艺路线的设计理念。
关键词：全膜法；大型低耗；高利用率
Abstract: This paper mainly introduces the application of membrane technology in comprehensive utilization project in Qinghai Saline Lake. Focusing on the design process of water resources in the large membrane system to improve the comprehensive utilization rate, reducing energy consumption.
Key words: total membrane; large low; high utilization rate
中图分类号：TK22
前言
随着电力工业的发展，大容量的高压、超高压和亚临界蒸汽锅炉不断出现，对锅炉的水汽质量提出了更高的要求，促进了锅炉补给水处理新工艺、新技术的创新发展。
锅炉补给水处理技术从单纯的离子交换、反渗透预脱盐与离子交换深度脱盐的结合，最终发展到膜法为主要工艺手段的全膜法技术
全膜法超纯水制备工艺（Integrated Membrane Technology, IMT）是将超（微）滤、反渗透、EDI等不同的膜工艺有机地组合在一起的工艺技术，具有设备占地面积小、无污染物排放、运行操作简单、易于维护、自动化程度高、设备运行成本低等诸多优点。
1、青海盐湖项目简介
1.1 工程概况。青海盐湖综合利用项目二期供热中心工程3台30MW背压式汽轮发电机组和1台15MW背压式汽轮发电机组，配备4台480t/h高温高压自然循环流化床汽包炉锅炉。
1.2 处理规模。本工程锅炉补给水处理系统最终出力：1200m3/h。
1.3 原水水质。原水水源为格尔木市地下水，水质分析见表1。
表1水质报告分析表
1.4 工艺选择。“盘滤+超滤+二级反渗透+EDI”的全膜法处理工艺，同时采用“反渗透浓水回用”、“超滤、盘滤反洗水回用”等辅助工艺技术。
1.5 产水水质。本工程除盐水处理系统产水指标如下，优于《GB/T12145—1999》锅炉给水质量标准：硬度：0μmol/L (1/2Ca+1/2Mg)；电导率：＜0.10μS/cm；二氧化硅：≤20μg/L。
2、全膜法工艺设计
2.1 主要膜装置
2.1.1 超滤装置。超滤装置采用外压式PVDF中空纤维膜，具有强度高、亲水性好、耐有机污染、耐酸碱等特点，设计运行通量为60L/h；采用死端过滤、间断反洗的运行模式，回收率高达95%以上；同时对超滤反洗水全部进行回收利用。
2.1.2 反渗透装置。一级反渗透装置采用低压抗污染膜元件，采用6支装压力容器，一级二段，设计膜通量为21.53Lmh,其浓水进入反渗透浓水装置进行再脱盐处理
二级反渗透装置采用超低压低能耗膜元件，采用6支装压力容器，一级二段，设计膜通量为31.98L/h,其浓水全部回用至超滤水箱。
浓水反渗透装置采用低压抗污染膜元件，采用6支装压力容器，单段式设计，设计膜通量为17.37Lmh，浓水反渗透装置的产品水直接回用至一级反渗透产水箱。
在反渗透装置的膜通量设计中，均选择了相对较低膜运行通量，以大幅度降低操作压力，减少膜的污堵，延长膜的使用寿命。
2.1.3 EDI装置。EDI装置采用集成式膜块，采取一个电源带6个膜块的方式。为便于控制和操作，单套装置中设置三个相对独立的产水序列，其浓水和极水全部回用至超滤水箱。
2.2 低能耗设计理念
2.2.1 低电耗设计
①在水泵选型特别是反渗透高压泵的选择上，针对高原使用条件，与泵制造商进行充分交流沟通，确保水泵的正常工作点在高效区运行，使水泵最大限度的发挥其效能，大大降低系统耗电量。
②所有水泵均采用变频控制。变频调速是一项有效的节能降耗技术，其节电率很高，几乎能将因设计冗余和用量变化而浪费的电能全部节省下来；又由于其具有调速精度高、功率因数高等特点，可降低物料和设备的损耗，降低高压、大流量进水对设备的冲击破坏；同时也能减少机械磨损和噪音，改善车间劳动条件。
③二级反渗透装置全部采用超低压低能耗膜元件，大幅度降低二级反渗透的进水压力，从而降低二级反渗透高压泵功率。
④利用厂区的余热蒸汽将系统原水温度提升至25℃左右，可降低整个系统特别是反渗透膜装置的操作压力。
⑤在管路设计中，选择合适的管道流速，进行合理的管道布置，降低管道阻力，减少整个系统的压力损失。
2.2.2 低水耗设计
全膜法相对传统的离子交换工艺，最主要的缺点就是水利用率相对低，常规全膜法的水利用率一般在50-60%之间。在本系统工艺设计中，我们在提高水利用率方面采取了以下改进措施：
①超滤装置浓水回收至清水箱；
②二级反渗透浓水和EDI浓水、极水回收至超滤产水箱；
③自清洗过滤器反洗水、叠片过滤器反洗水、超滤反洗水统一进入一体化净水回收系统，经处理后回用至清水箱；
④一级反渗透浓水进入经浓水反渗透装置，进行再脱盐处理，装置产水直接进入一级反渗透产水箱回用，排出205m3/h浓水。
综上所述，在本系统中，正常运行时，总进水为1405m3/h，产水为1200 m3/h,排水为205m3/h，系统总体水利用率高达85.41%。
2.2.3 低药耗设计
离子交换技术脱盐主要是以树脂为媒介，利用酸、碱的再生作用将反渗透产水中剩余的盐分脱除；EDI技术结合了电渗析与离子交换的优点，在脱盐过程中实现树脂的实时再生。
离子交换系统化学药品的消耗主要是再生用酸、碱，而EDI装置则不需要酸碱再生，只是清洗时用到少量酸、碱。EDI装置和混床酸碱用量比较见表2。
表2EDI装置和混床耗药量比较
注：酸纯度31%，碱纯度42%。
EDI装置的酸、碱用量与混床相比微乎其微，避免了大量废酸、废碱的产生，避免了对环境的污染；同时也避免了酸碱在生产、运输、储存和使用过程中可能给人带来的危害。
2.3 占地面积小
膜装置均采用模块化设计，结构紧凑，内部管路、阀门均设置在框架本体上，EDI装置总占地面积约160m2，如果采用混床占地面积将为360m2。同时，全膜法装置的总体高度一般不超过4m，而传统离子交换设备高达6m。因此采用全膜法工艺不仅可以减少占地面积，同时可以降低车间高度，节省投资。
3、结束语
青海盐湖脱盐水制备系统地处海拔高达2800多米的青藏高原，主要技术特点如下：
3.1 本工程出力1200m3/h，如此大规模的全膜法工程在世界少有，是亚洲最大的全膜法脱盐水工程。
3.2 水资源总体利用率高。通过反洗水回用、浓水回用等技术措施，使系统总体水利用率高达85.41%，开辟了提高全膜法系统水利用率的新途径。
3.3 系统电耗小。整套系统总装机容量为3373.5KW，吨水电耗仅为2.81KW。
大型低耗全膜法工艺技术的推广应用，必将提高全膜法在脱盐水领域的市场占有率，推动我国膜产业健康发展。
全膜法技术与当今社会“低耗高效、可持续发展”“节能减排”的主题相适应。相信随着膜技术的不断进步，膜材料的不断完善，膜法投资成本的不断降低，全膜法工艺将会给企业、社会乃至整个地球创造更多的效益和惊喜。
参考文献：
1.《水工艺处理技术与设计》化学工业出版社 韩剑宏 主编
关键词：全膜法；大型低耗；高利用率
Abstract: This paper mainly introduces the application of membrane technology in comprehensive utilization project in Qinghai Saline Lake. Focusing on the design process of water resources in the large membrane system to improve the comprehensive utilization rate, reducing energy consumption.
Key words: total membrane; large low; high utilization rate
中图分类号：TK22
前言
随着电力工业的发展，大容量的高压、超高压和亚临界蒸汽锅炉不断出现，对锅炉的水汽质量提出了更高的要求，促进了锅炉补给水处理新工艺、新技术的创新发展。
锅炉补给水处理技术从单纯的离子交换、反渗透预脱盐与离子交换深度脱盐的结合，最终发展到膜法为主要工艺手段的全膜法技术
全膜法超纯水制备工艺（Integrated Membrane Technology, IMT）是将超（微）滤、反渗透、EDI等不同的膜工艺有机地组合在一起的工艺技术，具有设备占地面积小、无污染物排放、运行操作简单、易于维护、自动化程度高、设备运行成本低等诸多优点。
1、青海盐湖项目简介
1.1 工程概况。青海盐湖综合利用项目二期供热中心工程3台30MW背压式汽轮发电机组和1台15MW背压式汽轮发电机组，配备4台480t/h高温高压自然循环流化床汽包炉锅炉。
1.2 处理规模。本工程锅炉补给水处理系统最终出力：1200m3/h。
1.3 原水水质。原水水源为格尔木市地下水，水质分析见表1。
表1水质报告分析表
1.4 工艺选择。“盘滤+超滤+二级反渗透+EDI”的全膜法处理工艺，同时采用“反渗透浓水回用”、“超滤、盘滤反洗水回用”等辅助工艺技术。
1.5 产水水质。本工程除盐水处理系统产水指标如下，优于《GB/T12145—1999》锅炉给水质量标准：硬度：0μmol/L (1/2Ca+1/2Mg)；电导率：＜0.10μS/cm；二氧化硅：≤20μg/L。
2、全膜法工艺设计
2.1 主要膜装置
2.1.1 超滤装置。超滤装置采用外压式PVDF中空纤维膜，具有强度高、亲水性好、耐有机污染、耐酸碱等特点，设计运行通量为60L/h；采用死端过滤、间断反洗的运行模式，回收率高达95%以上；同时对超滤反洗水全部进行回收利用。
2.1.2 反渗透装置。一级反渗透装置采用低压抗污染膜元件，采用6支装压力容器，一级二段，设计膜通量为21.53Lmh,其浓水进入反渗透浓水装置进行再脱盐处理
二级反渗透装置采用超低压低能耗膜元件，采用6支装压力容器，一级二段，设计膜通量为31.98L/h,其浓水全部回用至超滤水箱。
浓水反渗透装置采用低压抗污染膜元件，采用6支装压力容器，单段式设计，设计膜通量为17.37Lmh，浓水反渗透装置的产品水直接回用至一级反渗透产水箱。
在反渗透装置的膜通量设计中，均选择了相对较低膜运行通量，以大幅度降低操作压力，减少膜的污堵，延长膜的使用寿命。
2.1.3 EDI装置。EDI装置采用集成式膜块，采取一个电源带6个膜块的方式。为便于控制和操作，单套装置中设置三个相对独立的产水序列，其浓水和极水全部回用至超滤水箱。
2.2 低能耗设计理念
2.2.1 低电耗设计
①在水泵选型特别是反渗透高压泵的选择上，针对高原使用条件，与泵制造商进行充分交流沟通，确保水泵的正常工作点在高效区运行，使水泵最大限度的发挥其效能，大大降低系统耗电量。
②所有水泵均采用变频控制。变频调速是一项有效的节能降耗技术，其节电率很高，几乎能将因设计冗余和用量变化而浪费的电能全部节省下来；又由于其具有调速精度高、功率因数高等特点，可降低物料和设备的损耗，降低高压、大流量进水对设备的冲击破坏；同时也能减少机械磨损和噪音，改善车间劳动条件。
③二级反渗透装置全部采用超低压低能耗膜元件，大幅度降低二级反渗透的进水压力，从而降低二级反渗透高压泵功率。
④利用厂区的余热蒸汽将系统原水温度提升至25℃左右，可降低整个系统特别是反渗透膜装置的操作压力。
⑤在管路设计中，选择合适的管道流速，进行合理的管道布置，降低管道阻力，减少整个系统的压力损失。
2.2.2 低水耗设计
全膜法相对传统的离子交换工艺，最主要的缺点就是水利用率相对低，常规全膜法的水利用率一般在50-60%之间。在本系统工艺设计中，我们在提高水利用率方面采取了以下改进措施：
①超滤装置浓水回收至清水箱；
②二级反渗透浓水和EDI浓水、极水回收至超滤产水箱；
③自清洗过滤器反洗水、叠片过滤器反洗水、超滤反洗水统一进入一体化净水回收系统，经处理后回用至清水箱；
④一级反渗透浓水进入经浓水反渗透装置，进行再脱盐处理，装置产水直接进入一级反渗透产水箱回用，排出205m3/h浓水。
综上所述，在本系统中，正常运行时，总进水为1405m3/h，产水为1200 m3/h,排水为205m3/h，系统总体水利用率高达85.41%。
2.2.3 低药耗设计
离子交换技术脱盐主要是以树脂为媒介，利用酸、碱的再生作用将反渗透产水中剩余的盐分脱除；EDI技术结合了电渗析与离子交换的优点，在脱盐过程中实现树脂的实时再生。
离子交换系统化学药品的消耗主要是再生用酸、碱，而EDI装置则不需要酸碱再生，只是清洗时用到少量酸、碱。EDI装置和混床酸碱用量比较见表2。
表2EDI装置和混床耗药量比较
注：酸纯度31%，碱纯度42%。
EDI装置的酸、碱用量与混床相比微乎其微，避免了大量废酸、废碱的产生，避免了对环境的污染；同时也避免了酸碱在生产、运输、储存和使用过程中可能给人带来的危害。
2.3 占地面积小
膜装置均采用模块化设计，结构紧凑，内部管路、阀门均设置在框架本体上，EDI装置总占地面积约160m2，如果采用混床占地面积将为360m2。同时，全膜法装置的总体高度一般不超过4m，而传统离子交换设备高达6m。因此采用全膜法工艺不仅可以减少占地面积，同时可以降低车间高度，节省投资。
3、结束语
青海盐湖脱盐水制备系统地处海拔高达2800多米的青藏高原，主要技术特点如下：
3.1 本工程出力1200m3/h，如此大规模的全膜法工程在世界少有，是亚洲最大的全膜法脱盐水工程。
3.2 水资源总体利用率高。通过反洗水回用、浓水回用等技术措施，使系统总体水利用率高达85.41%，开辟了提高全膜法系统水利用率的新途径。
3.3 系统电耗小。整套系统总装机容量为3373.5KW，吨水电耗仅为2.81KW。
大型低耗全膜法工艺技术的推广应用，必将提高全膜法在脱盐水领域的市场占有率，推动我国膜产业健康发展。
全膜法技术与当今社会“低耗高效、可持续发展”“节能减排”的主题相适应。相信随着膜技术的不断进步，膜材料的不断完善，膜法投资成本的不断降低，全膜法工艺将会给企业、社会乃至整个地球创造更多的效益和惊喜。
参考文献：
1.《水工艺处理技术与设计》化学工业出版社 韩剑宏 主编