化工廠化學(xué)除鹽水電導(dǎo)率升高原因與控制策略

＊郝敬相

（盛隆化工有限公司 山東 277519）

含鹽是水體導(dǎo)電的主要成因之一，隨著水體含鹽量的升高其電阻會逐漸變小，因而具備較強的導(dǎo)電能力，可以說水體導(dǎo)電能力的強弱是水中含鹽量高低的真實反應(yīng)。原水作為工業(yè)最基礎(chǔ)的原料，直接決定生產(chǎn)的成敗，但較高含鹽量的工業(yè)原水也是水體污染的罪魁禍首之一。煤化工企業(yè)的原水取自地表水、中水等水源。地表水包括南水北調(diào)工程供水以及當?shù)厮畮旃┧Ｖ兴ㄆ髽I(yè)除鹽水濃水及生化處理產(chǎn)水。隨著國家對環(huán)保的重視，污水零排放是每一家煤化工企業(yè)必須面對的現(xiàn)實。因此原水除鹽再利用就顯得格外重要。為此企業(yè)通過用超濾技術(shù)＋雙級反滲透進行原水除鹽，不僅有效提升了水質(zhì)，且?guī)砹丝捎^的經(jīng)濟效益以及社會效益。但在實際的處理過程中除鹽水箱水質(zhì)突然惡化，無法回收至中間水箱，經(jīng)過進一步測定發(fā)現(xiàn)除鹽水電導(dǎo)率呈現(xiàn)一定上升趨勢。為此，本文就化學(xué)除鹽水電導(dǎo)率升高原因進行分析，并完成控制策略的探究。

1.電導(dǎo)率定義與判斷標準簡介

（1）電導(dǎo)率定義。電導(dǎo)率是一種用以表示物質(zhì)內(nèi)部電流傳輸能力強弱的測量值，根據(jù)歐姆定律定義，該測量值用以表達電流密度以及電場強度之間的比率，是電阻率的導(dǎo)數(shù)。不同的液體當中擁有不同的離子類型和成分難度，因此表現(xiàn)有不同的導(dǎo)電性能，故可以根據(jù)電導(dǎo)率來完成液體當中含鹽成分、含離子成分以及濃度的判斷。

（2）化工原水處理過程中，水溶性鹽是一種普遍的存在，由于其強電解質(zhì)的屬性因此具備較強的導(dǎo)電作用，所以可以運用電導(dǎo)率來對化工原水的除鹽效果進行衡量，測量結(jié)果顯示，在一定的質(zhì)量濃度范圍內(nèi)，化工原水當中的含鹽量與電導(dǎo)率之間呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。表1為電導(dǎo)率與不同鹽類鹽分含量之間的關(guān)系。

表1 電導(dǎo)率與不同鹽類鹽分含量之間的關(guān)系（25℃）

化工原水中電導(dǎo)率數(shù)值可以通過電導(dǎo)率測試儀直接進行測量。完成測量的過程中，首先，利用NaCl標準溶液對電導(dǎo)率儀進行校準；其次，分別完成輸入以及輸出特性檢驗、單點溫度校準以及指示溫度檢驗工作，在確定了電導(dǎo)率測試儀的準確性之后即可完成液體的電導(dǎo)率測量。實際上利用電導(dǎo)率值來完成化工原水當中總鹽分質(zhì)量的判斷，不僅有著較高的準確性，其與傳統(tǒng)測試方法相比較更加經(jīng)濟且快速有效。

2.化工廠化學(xué)除鹽電導(dǎo)率升高的原因

（1）電導(dǎo)率不達標。化工原水的除鹽是指在各種水處理工藝之下去除原水當中所包含的懸浮物、膠體以及無機陽離子、陰離子，所以對于除鹽水而言，其中所含有的雜質(zhì)越少，表明水的純度越高。不過整個處理過程中并不意味著全部將其中所包含的鹽類去除干凈，根據(jù)不同的用途允許有微量雜質(zhì)的保留。常見的廢水除鹽方法包含蒸餾法、電滲析法、離子交換法以及反滲透法等多種選擇，反滲透技術(shù)利用反滲透膜來完成化工廢水當中溶解鹽等各類雜質(zhì)與水的分離，因為不同的溶液擁有不同的滲透壓力，整個反滲透過程在足夠壓力施加之下會形成一個與自然滲透流相反的過程，因此含有雜質(zhì)的溶液會克服純水溶液自然滲透壓而發(fā)生反向流動，進而達到分離的目的。該種方式其作為一種分子級的過濾過程，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)99%溶解性礦物質(zhì)、98%生物以及膠體物質(zhì)的去除，同時也能夠完成95%～97%不溶解性有機物的去除。本次研究中的化工廠通過超濾技術(shù)＋雙級反滲透進行原水除鹽（工藝流程見圖1）。

圖1 反滲透除鹽工藝流程

整個除鹽過程中電導(dǎo)率的不達標是除鹽水電導(dǎo)率升高的原因之一，產(chǎn)生該種現(xiàn)象的原因在于尚未對除鹽系統(tǒng)建立起嚴格緊密且具有針對性地維護和監(jiān)督工作。電導(dǎo)率升高的主要原因可以分為外部介質(zhì)進入和設(shè)備故障兩部分。外部介質(zhì)進入主要包括：原水被污染，原水電導(dǎo)率升高，引起除鹽負荷增加，氣體進入；藥劑污染或藥劑投加量不匹配。設(shè)備故障主要包括：超濾污堵，超濾膜絲損壞；反滲透膜污染，細菌滋生；離子交換系統(tǒng)樹脂失效。除鹽水電導(dǎo)率升高排查應(yīng)倒序排查，找到電導(dǎo)率突增的工序。而倒序排查的主要依據(jù)則是日常設(shè)備維護和工藝數(shù)據(jù)記錄。因此完善的設(shè)備、工藝操作制度是除鹽水正常運行的保障。

（2）密封不嚴。除鹽水箱的密封性保證除鹽電導(dǎo)率達標的基礎(chǔ)之一，所以隨著密封性能下降，不僅導(dǎo)致空氣當中的灰塵以及CO2進入除鹽水影響除鹽水純度，同時也會對除鹽水箱的防腐層造成一定程度的損壞并進一步污染除鹽水體質(zhì)。

首先，若除鹽水箱頂部密封出現(xiàn)問題會直接形成一個開放的系統(tǒng)，此時的CO2會直接進入除鹽水當中形成H2CO3發(fā)生二級電離，該過程中涉及的化學(xué)方程式如下：

此時的除鹽水中陰離子與陽離子之間的平衡關(guān)系為：

發(fā)生二級電離之后的除鹽水當中會擁有一定的電離平衡存在，所以在常溫常壓下除鹽水當中CO2的融入會導(dǎo)致pH值的降低，進而增加酸性腐蝕的風(fēng)險，而腐蝕產(chǎn)物則會直接導(dǎo)致除鹽水當中的電導(dǎo)率的升高。

另外，該化工廠當中所使用的除鹽水箱為碳鋼結(jié)構(gòu)，為了最大限度地避免腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生，整個水箱內(nèi)部噴涂聚脲以達到防腐的目的，該種防腐涂層材料環(huán)保性較強，且具有較高的柔韌性以及抗凍抗熱能力且具備較長的使用壽命，通常情況下，薄涂6mm以保證防腐能力。但經(jīng)過世界的檢查發(fā)現(xiàn)該化工廠除鹽水箱內(nèi)部防腐層存有大量的缺陷，除去本身彈性體厚度不夠，且出現(xiàn)多處凸起、針眼、滲透、流掛等缺陷之外，因水箱密封結(jié)構(gòu)不嚴導(dǎo)致了一定腐蝕現(xiàn)象的存在，因此少量腐蝕產(chǎn)物會析出的三價鐵離子，三價鐵離子在除鹽水當中的融入導(dǎo)致了整體純度的下降，進而出現(xiàn)電導(dǎo)率升高的現(xiàn)象。

（3）超濾失效。化工原水處理領(lǐng)域超濾膜技術(shù)的使用擁有更高的雜質(zhì)過濾效率和精度，能夠?qū)崿F(xiàn)水中有害物質(zhì)90%以上的去除。超濾膜技術(shù)的使用以流體在膜表面的切向流動為基礎(chǔ)，利用壓力驅(qū)動完成不同溶質(zhì)分子量的分離和過濾，其作為一種物理分離過程能通過較少化學(xué)藥劑的使用避免造成二次污染。且整個操作過程中簡單易行，自動化程度較高，受到了業(yè)內(nèi)的青睞。但在整個化工原水處理的過程中，對超濾膜有著極高的要求，一旦出現(xiàn)膜絲斷裂、污染或者是細菌滋生等情況，必定會導(dǎo)致處理效果的下降，而此時各種污染物的存在也會導(dǎo)致導(dǎo)電率的上升。

（4）反滲透損壞。本次研究過程當中，該化工廠擁有大量的高鹽原水產(chǎn)生，其產(chǎn)生的主要來源在于回用裝置反滲透濃水，該種高鹽原水不僅有著較高的電腦率，且波動范圍極大硬度較高，具有較強的腐蝕性，且容易產(chǎn)生無機鹽垢，若為對其進行軟化處理，后期完成反滲透的過程中由于無機鹽的結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致反滲透膜的嚴重污染堵塞；而在反射透膜使用的過程當中，由于各種微生物粘泥、金屬氧化物沉積以及各油及酯類覆蓋也會導(dǎo)致反滲透膜的污染和堵塞，進而影響處理效果導(dǎo)致電導(dǎo)率的升高。另外隨著反滲透膜的使用，精密過濾器失效以及磨損壞的現(xiàn)象也十分普遍，這樣一來不僅大大降低了滲透處理效果，隨著水中各類污染物的滯留整個電導(dǎo)率也會呈現(xiàn)上升的趨勢。

（5）混床失效。化學(xué)除鹽過程當中混床的使用是關(guān)鍵的步驟之一，但在其使用的過程中，一旦進酸管道殘留鹽酸出現(xiàn)逆向流動而進入鹽水箱，一定會導(dǎo)致鹽水箱的污染而影響除鹽效果造成電導(dǎo)率的升高。另外，整個化工生產(chǎn)過程當中，陰床和陽床需要協(xié)調(diào)使用，通過陽床完成水質(zhì)凈化之后，水質(zhì)當中大量HCO3-的存在會導(dǎo)致陰床除硅過程中無法發(fā)揮正常的作用，所以整個化學(xué)除鹽過程中會通過除碳器進行CO2的清除以實現(xiàn)HCO3-的去除，進而為進一步的除硅工作開展奠定基礎(chǔ)。但實際上除碳效率直接影響著鹽水當中CO2的清除效果。若除碳器效率過低，一定會導(dǎo)致水量的增加進而造成除碳器的超負荷運轉(zhuǎn)，因此水體當中含量的增加會大大降低HSiO3-吸附作用產(chǎn)生漏硅現(xiàn)象，進而導(dǎo)致電導(dǎo)率的升高。

另外，一旦混床的濾水帽發(fā)生損壞，隨著循環(huán)水的流動，會有樹脂進入水箱而引發(fā)一定程度的污染，若該過程中強制性的通過沖洗水泵來完成反滲透膜的沖洗，不僅不會對該種現(xiàn)象進行緩解，甚至?xí)?dǎo)致反滲透膜內(nèi)因為樹脂的流入而產(chǎn)生污染和堵塞現(xiàn)象。

3.除鹽水電導(dǎo)率升高控制方法分析

（1）加強除鹽系統(tǒng)設(shè)備維護和監(jiān)管。①加強鹽系統(tǒng)設(shè)備的維護和監(jiān)督，整個監(jiān)督維護過程應(yīng)通過嚴格制度的制定和執(zhí)行來進行保證，整個檢查、維護和監(jiān)督范圍包括對再生系統(tǒng)的閥門、止回閥涉及二次脫鹽設(shè)備、脫鹽系統(tǒng)，通過這一操作可以保證二次脫鹽裝置的正常運行，使電導(dǎo)率能得到及時有效的控制；與此同時，在完成對二次脫鹽裝置進行監(jiān)督的過程中，還可輔助實現(xiàn)對現(xiàn)有脫鹽水箱水質(zhì)的深度論證，并為工程施工和驗收過程對脫鹽水箱水質(zhì)進行有效控制提供依據(jù)。

②整個處理過程中除鹽水箱占據(jù)主導(dǎo)地位，因此在對其進行涂裝驗收過程中，特別是在焊接或拋光過程中，應(yīng)仔細檢查和分析接頭處是否存在嚴重的電火花，并根據(jù)其在實際使用過程中的要求進行密封性以及儲水時間等相關(guān)因素的檢查來保證其穩(wěn)定性。這樣一來，不僅能夠隨時地為處理過程提供水源補給，也能夠最大限度地保證處理效率以及各項處理流程的有效銜接。本化工廠除鹽水箱為碳鋼材質(zhì)，因此對其防腐性能提出了一定程度的考驗，為保證整體缺陷的消除，進行防腐處理的過程中，必須要保證嚴格按照工藝以及相應(yīng)的施工技術(shù)規(guī)范執(zhí)行，避免因涂層缺陷而造成的不必要浪費。

③針對化學(xué)除鹽漏Na+的普遍現(xiàn)象，必須要加強對脫鹽系統(tǒng)進行在線監(jiān)測和管理，為保證水質(zhì)監(jiān)測的有效性，加強水質(zhì)漏Na+含量的控制，保證水質(zhì)中漏Na+含量達到現(xiàn)行標準的要求。

（2）合理選擇脫鹽槽密封方式。目前，隨著水質(zhì)、密封技術(shù)要求的提高，除鹽鹽水箱的應(yīng)用還需要進一步改進，選擇合理的密封方式。密封方法和技術(shù)包括很多方面，堿液呼吸器密封、浮頂密封以及塑料球密封都是較為常見的選擇，但在實際選擇過程中各有優(yōu)劣，必須根據(jù)處理需求來進行密封方式的確認。理論上塑料球可以用于密封處理，且塑料球密封效果可以達到95%以上，但在實際應(yīng)用中，塑料球密封效果會受到現(xiàn)場填裝的影響導(dǎo)致無法達到最佳封閉效果，也會在小球運動的干擾下導(dǎo)致封裝效果的不理想現(xiàn)象產(chǎn)生；堿液呼吸器密封在選用的過程中有著良好的空氣隔離效果，不過也存在著水箱吸癟以及堿液進入水箱等風(fēng)險干擾；而利用浮頂進行密封有高達99.5%覆蓋效率，不過在使用的過程中，必須通過底部來實現(xiàn)進出水，而這樣的過程中，很容易產(chǎn)生進水沖擊而導(dǎo)致?lián)p壞。

（3）有效控制碳減排。在具體的運行過程中，水質(zhì)中含有多種不同的介質(zhì)，HCO3-的自然脫硅將直接導(dǎo)致陰離子床不能有效地提高脫硅效率，同時離子吸附樹脂會嚴重限制水質(zhì)，因此有必要對其進行有效控制，以降低其除碳效率。與此同時，也要保證對其進行嚴格的監(jiān)督和管理，在保證合理性的同時，實現(xiàn)除碳效率的提升。

（4）其他注意因素。高電導(dǎo)率的原因還包括壓力低。除鹽設(shè)備的運行壓力在一定范圍內(nèi)控制，例如，超濾和反滲透，具體參考設(shè)備說明書；控制脫鹽時間時，則要注意Na+是否有泄漏，且設(shè)備應(yīng)及時有效地更換，以避免因性能下降而導(dǎo)致Na+泄漏；另外無論是超濾失效還是反滲透損壞都會導(dǎo)致化學(xué)除鹽水電導(dǎo)率的升高。為有效解決該種情況，除了要加強工藝操作之外，更要高度重視清潔生產(chǎn)工作。將清潔生產(chǎn)應(yīng)用于處理實際，不僅能夠最大限度地避免污染與堵塞現(xiàn)象的發(fā)生，而且也可以從源頭減少化工廢水的排放；針對混床失效的現(xiàn)象，可以通過樹脂捕捉器的加裝有效地對樹脂顆粒進行攔截實現(xiàn)雜質(zhì)的去除；同時在反滲透凈水前置安裝濾芯式保安過濾器，以保證反滲透系統(tǒng)的污染和堵塞進行阻止。盡管該種保安過濾器體積較小，但卻有著強大的過濾能力和過濾精度。使用過程中必須加強對其維護工作，濾芯更換過程中要保證對各種生物淤泥以及污垢的清洗，并確保安裝后的密封性。

4.綜述

化學(xué)除鹽過程中，除鹽水電導(dǎo)率升高現(xiàn)象十分普遍，因此正視該種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，并提出針對性的解決措施，才能夠有效地消除不良影響，提升除鹽效果。本次研究過程圍繞某化工廠展開，將所提出的解決措施進行實際驗證，得到了良好的處理效果。