反滲透膜在制氧循環冷卻水中的應用

周兆年，張萬勝，王 衛，倪蘇林

（1.江蘇精科霞峰環保科技有限公司，江蘇常州, 213022；2.青海宏源氣體有限公司，青海西寧 810000）

1 情況概述

青海宏源氣體有限公司有2 套制氧系統3 600 m3、6 000 m3制氧，兩個系統分別配套循環水量700 m3/h、1 200 m3/h 的循環冷卻水系統，原采用循環水系統投加水處理藥劑控制水質；由于地處西北，工業園區補水水質偏硬，不適合作為制氧循環冷卻水的補水。為了滿足生產需求，特配置了兩套補水反滲透系統，產水量分別為5 m3/h、8 m3/h，園區補水經過反滲透設備處理后作為補水進水集水池，自運行以后，循環水硬度逐漸降低。

2 反滲透設備技術

反滲透系統是目前應用比較廣泛的一種除鹽技術，主要是通過選擇性反滲透膜只能讓水分子透過的性能，采用增加設備，提高進水壓，水分子透過反滲透膜，通過中心產水管從軟水側出水口流出，而濃水側水中鹽分逐漸濃縮，和被膜截留的有機物、細菌、病毒等，在濃水端流出，從而達到了除鹽分離凈化的目的。

近年來，反滲透系統因具有較好的運行穩定性，在污水處理、電力、鍋爐、制藥、等行業得到廣泛的應用。早期運行成本較高，隨著生產工藝及技術水平的不斷進步，生產成本、維護成本降低，以及膜使用壽命延長，使得運行成本的大幅度降低，也是推動膜技術發展的重要原因。

由于反滲透系統對原水的要求較高，不合格的原水有可能造成反滲透膜污堵，導致產生量和水質受影響；所以經過了較好預處理的原水，去除了較多量的膠體、有機物等才能夠作為反滲透的進水。

3 工藝流程簡介

循環水泵將集水池中的冷卻水輸送到制氧換熱器中，在制氧換熱器處進行熱交換，熱水通過冷卻塔降溫，再次回到冷卻水集水池，在集水池處，有水處理加藥設備，24 h 投加緩蝕阻垢劑控制水體腐蝕結垢，定期投加殺菌劑控制微生物藻類，工業園區補水進過補水泵進入集水池，后經過改造增加反滲透設備，一部分補水進入反滲透設備進行處理后，補入集水池。見圖1。

圖1 工藝流程圖

4 應用效果

4.1 工業區補水與反滲透出水硬度對比

園區補水鈣硬度較高，在300 mg/L 以上，經過了反滲透設備處理后，出水硬度達到了50 mg/L 以下，見圖2。

圖2 工業區補水與反滲透出水硬度對比圖

補入循環水后能夠極大地降低循環水的硬度，降低循環水的結垢趨勢；根據現行國標《工業循環冷卻水處理設計規范》（GB50050-2017）中技術指標要求，間冷開式系統循環冷卻水傳熱面水側壁溫大于70 ℃，鈣硬度應小于200 mg/L，為了保持制氧設備能夠長期高效的運行，制氧循環冷卻水鈣硬度應當控制在小于200 mg/L。

4.2 投用補水反滲透設備后循環水質變化

2020 年6 月2 日投用了補水反滲透設備，循環水指標逐步降低至100～200 mg/L，見圖3、圖4。

圖3 3 600 m3制氧循環水鈣硬度變化圖

圖4 6 000 m3制氧循環水鈣硬度變化圖

5 補水采用反滲透設備與循環水投加水處理藥劑配合使用優點

5.1 腐蝕控制

補水經過反滲透系統，大幅度降低循環水離子強度，使水體保持長時間低硬度、堿度下運行，可以通過投加pH 調節劑，提高pH 到8.0～8.5，并投加緩蝕劑，控制循環水腐蝕。

5.2 結垢控制

補水經過反滲透系統，大幅度降低循環水硬度，使循環水體成垢離子濃度降低，有利于結垢控制。

5.3 微生物控制

補水經過反滲透系統，水體中的微生物、藻類、營養物得到去除，有利于循環水的殺菌控制，配合投加氧化型/非氧化性殺菌劑，藻類、微生物得到有效控制。

6 結論

補水反滲透系統結合循環水投加水處理藥劑配合使用，能夠有效地控制制氧循環冷卻水的腐蝕、結垢、微生物滋生等問題，能夠使制氧設備長時間處于高效的生產狀態。此工藝模式對于換熱溫度有較高要求的循環冷卻水系統有較高的推廣價值。