反滲透裝置在電廠水處理中的應用及其維護

摘要：反滲透作為當今比較先進和節能的裝置，除少數電子企業外，大多數都被使用在鍋爐補給水方面，現在國內很多電力企業都在使用反滲透裝置處理水中有機物、鹽類等物質。本文結合新豐熱電廠反滲透工藝在水處理應用的實際情況，著重論述反滲透裝置在電廠中的應用及維護中應注意的問題

關鍵詞：反滲透 膜 水處理

1 反滲透技術簡介

反滲透，是60年代發展起來的一項新的膜分離技術，是依靠反滲透膜在壓力下使溶液中的溶劑與溶質進行分離的過程。反滲透的英文全名是“REVERSE OSMOSIS”，縮寫為“RO”。通過近半個世紀的發展，反滲透技術已經成為當今最先進和最節能有效的膜分離技術。

反滲透（RO）、超過濾（UF）、微孔膜過濾（MF）和電滲析（EDI）技術都屬于膜分離技術。在水處理中，膜分離技術是指在分子水平上不同粒徑分子的混合物在通過半透膜時，實現選擇性分離的技術，半透膜又稱分離膜或濾膜，膜壁布滿小孔，根據孔徑大小可以分為：微濾膜（MF）、超濾膜（UF）、納濾膜（NF）、反滲透膜（RO）等，膜分離都采用錯流過濾方式。現今反滲透技術已在我國北方及東南沿海電廠被廣泛應用。反滲透技術的核心是反滲透膜。了解認識反滲透系統對我們以后的運行維護有著很重要的意義。

2 反滲透基本原理

反滲透裝置的核心是反滲透的膜，我們稱之為半透膜，反滲透在高于溶液滲透壓的作用下，依據其他物質不能透過半透膜而將這些物質和水分離開來。由于反滲透膜的膜孔徑非常小（僅為10A左右），因此能夠有效地去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物、有機物等（去除率高達97%-98%）。它的分離對象是溶液中的離子范圍和分子量幾百的有機物。其原理圖如下：

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如圖一所示將兩種不同濃度的溶液分別置于反滲透膜的兩側，純水側的水將從純水的一側向鹽水的一側移動，這就是我們平常所說的滲透，當鹽水側的液位達到一定高度時，鹽水側與純水側的壓力平衡，此時鹽水側與膿水側形成的液位差稱之為滲透壓。如圖二所示。

當我們在鹽水側施加一個大于滲透壓的壓力時，鹽水側的水將會向純水側流動，如圖三所示，這種現象就是反滲透。

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3 反滲透裝置在我廠的應用

我廠用水采用豐鎮市污水處理廠二級處理后的污水，經過電廠深度處理后作為電廠工業水補給水源。豐鎮市巨寶莊水庫地表水作為電廠鍋爐補充水水源。城市地下水作為電廠鍋爐補給水備用水源。廠內設置中水處理站，采用的是MBR處理工藝。

3.1 系統連接與運行方式 首先進入化學水處理裝置的水我們稱之為原水，原水通過生水泵進入多介質過濾器、活性炭過濾器、然后經由保安過濾器，出水通過高壓泵進入反滲透膜組，通過反滲透處理后的水稱為淡水。我廠反滲透裝置包括兩臺保安過濾器、兩臺高壓泵，為串聯運行。一般情況下為一用一備狀態。備用的反滲透需要每日進行沖洗。如圖四。

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水處理系統出水水質要求：SiO2<20μg/L，導電度<0.2

μs/cm。

3.2 反滲透系統組成 反滲透系統由兩套5μm保安過濾器、高壓泵、RO膜組、兩套阻垢劑投加設備、一套清洗裝置組成。

3.2.1 保安過濾器 5μm保安過濾器設置在RO本體之前，目的是防止水中的大顆粒物進入反滲透膜，損壞反滲透膜，確保RO正常運行。保安過濾器是立式柱狀設備，內裝57支長40英寸的均孔PP噴熔濾芯，過濾精度為5μm。

3.2.2 高壓泵 反滲透的原理是在壓力的作用下，純水克服滲透壓，才能透過反滲透膜進入產水側。高壓泵就是為反滲透裝置提供足夠的進水壓力，使純水能夠透過反滲透膜，達到設計的產水量。

3.2.3 反滲透膜組 高壓泵的出水進入反滲透膜組后，稱為兩部分，一部分是淡水，另外一部分是濃水，由濃水調節閥控制產水和濃水的比例，及回收率。一般要求反滲透的回收率達到75%以上。而反滲透的脫鹽率=（進水濃度-滲透液濃度）/進水濃度，反滲透的脫鹽率需要達到98%以上。

3.2.4 阻垢劑投加系統 阻垢劑投加系統在RO進水中加入阻垢劑，防止反滲透濃水中碳酸鈣、碳酸鎂、硫酸鈣等難溶鹽濃縮后析出結垢，堵塞反滲透膜。阻垢劑的配比需要根據具體水質情況而定，并且需要根據水質化驗結果調節加藥量。一般情況下只要啟動反滲透系統，必須投加阻垢劑。

3.2.5 清洗裝置 反滲透膜應該定期清洗，一般半年清洗一次，反滲透膜的清洗最好有專業技術人員根據出力以及膜上主要污染物質確定清洗方案。

4 反滲透預處理的必要性

在反滲透過程中，進水的體積在減少，懸浮顆粒和溶解性物質的濃度在增加，懸浮顆粒和溶解性物質的濃度在增加。懸浮顆粒會沉積在膜上，堵塞進水流道、增加摩擦阻力（壓力降）。難溶鹽在超過其飽和極限時，會從濃水中沉淀出來，在膜表面上行成結垢，降低RO膜的通量，增加運行壓力和壓力降，并導致產水水質下降。這種在膜表面上形成沉積層的現象叫做膜污染，膜污染的結果是系統性能的劣化。

基于上述原因，我們需要在原水進入反滲透膜系統之前進行預處理，去除可能對反滲透膜造成污染的懸浮物、溶解性有機物和過量難溶鹽組成，降低膜污染傾向。對水進行預處理的目的是改善進水水質，使RO膜獲得可靠的運行保證。國內電廠RO應用事故中70%以上與預處理有關。

以我廠為例，我廠在投產初期使用地下水，沒有考慮系統設計為使用地表水和中水的情況，繼續在多介質過濾器的入口添加聚合氯化鋁，導致保安過濾器濾芯表面粘附大量氫氧化鋁膠體，保安過濾器運行壓差上升速度快壽命下降，由于及時發現沒有導致反滲透膜的污染，停止加藥后保安過濾器運行恢復正常。

原水進入反滲透裝置之前的預處理需要通過多介質過濾器，活性炭過濾器以及保安過濾器。多介質過濾器以及活性炭過濾器中濾料對于懸浮物，有機物起到了很好的過濾，可以除去水中有機物、余氯等有害于膜元件的雜質。但是活性炭在正常運行中必須防止因活性炭過濾器失效過頭導致水質的二次污染。若是活性炭過濾器運行欠佳，活性炭出水COD反而會增大。同時保安過濾器主要目的是為保證RO進水不損壞膜組件，可以去除水中的大顆粒物，因此運行中水頭損失增長較慢，實踐中應用效果良好，保證了RO入口水符合要求。保安過濾器按運行方式可分為反洗型和不可反洗型。兩種方式各有利弊： 保安過濾器多為可反洗型，操作上復雜些。如果預處理效果不好，需要每天反洗一次，并且還需要定期超聲。不可反洗型過濾器為一次性濾元，運行費用高，但是效果好。如果對于復合膜，不允許含余氯。保安過濾器則成為系統中細菌滋生及污物沉積的主要隱患。因此，濾元使用時間不宜過長，并且可以選擇較高的濾速，建議采用l5t/（h，1TI）濾元過濾面積，以便減少更換周期。這樣，每次更換濾元的數量少，同時降低投資，防止了細菌滋生等隱患。

RO系統加酸凋節入口水PH值，其劑量不僅要保證防止CaCO3垢，還要考慮膜元件的最佳運行PH值。對于CA膜其最佳運行PH值在5.5左右，對于TFC膜則在6～7左右（不同公司的膜的最佳運行PH值范圍有所差別）。對于RO用戶應根據實踐經驗進行調整。

反滲透加藥也是反滲透預處理一個很重要的環節。具體需要根據各廠實際水質情況而定，預處理加藥的目的是通過加入各種混凝劑以除去水中懸浮物，膠體等雜質。但如果不根據水源實情，一味地添加，不僅改善不了水質，相反會因藥劑本身或藥劑中所含雜質，而使水中帶入對RO膜元件有害的物質。國內電廠RO事故中以此為因的不乏其例。輕則減短膜元件壽命，重則使部分膜元件報廢。同時藥劑之間的兼容性也不容忽視。如：使用六偏或聚丙烯酸為阻垢劑時，則混凝過程中不應使用陽離子型聚電解質作助凝劑。

5 反滲透系統的清洗

反滲透膜對入口水質有很高的要求，其中對反滲透膜具有較大危害的物質有：水中的懸浮物以及顆粒物質、有機物、細菌、余氯、鈣鹽等等。

如果RO運行正常，每年只須化學清洗一兩次。至于有些電廠由于運行不好而頻繁清洗RO，把清洗改為固定管路，應屬例外。針對不同的情況，使用不同的清洗配方，清洗液多采用檸檬酸為主要成分，也有用鹽酸和十二烷基磺酸鈉。針對已嚴重污堵膜元件的清洗，應以試驗為依據，或者采取離線清洗的方法。

6 結束語

本文介紹了反滲透技術的發展及運行維護中需注意的問題。反滲透裝置因具有特殊的優越性而得到日益廣泛的應用，反滲透裝置具有操作方便，占地面積小，連續出水，耗能低，運行監督方便等優點。但是反滲透的運行維護問題必須受到重視，因為對其不重視已使許多企業用戶受到了嚴重損失，所以要做好平時的運行維護工作，避免出現嚴重問題。還有很多的技術問題需要在以后的實踐中進一步積累更豐富的經驗。

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