浅谈除盐水生产系统反渗透的运行管理

浅谈除盐水生产系统反渗透的运行管理

雷曦、梁坤

（海南核电有限公司 海南省昌江黎族自治县）

摘要：本文首先介绍了除盐水生产系统的概况，接着结合电厂的实际运行情况，对反渗透出现的故障进行分析，根据分析结果，通过控制双滤料过滤器出水水质、反渗透加药、回收率调节、系统配药等方法对反渗透装置在运行过程中进行管理，同时通过化学清洗、设备更换等方法进行维护，使得反渗透膜达到了所要求的运行性能，最终保证了反渗透装置的安全可靠运行，保证了除盐水生产系统的安全稳定运行。

关键字：反渗透装置1；氧化2；化学清洗3；回收率4

反渗透技术是当今较先进和有效的除盐技术,其原理是在压力作用下，水分子透过反渗透膜成为纯水，水中的杂质被反渗透膜截留同时被浓水带出。利用反渗透技术可以有效地去除水中的溶解盐、胶体、细菌、病毒、细菌内毒素和大部分有机物等杂质。

1. 除盐水生产系统的概况

除盐水生产系统利用以过滤器、反渗透、离子交换的水处理技术，通过反渗透一级脱盐，除去水中盐类等物质，再通过离子交换进行深度除盐。为核岛除盐水分配系统和常规岛除盐水分配系统提供符合使用要求的除盐水，保障整个核电厂的安全运行。系统配置2套RO装置，设计出力为2×100 m³/h，采用美国“DOW”公司BW30-400FR 型抗污染膜，一级两段，一段14支，二段7支，每根压力容器内装有6支膜元件，两套装置共使用252支反渗透膜元件。

2. 反渗透装置故障分析

2. 1. 反渗透装置故障概述

我厂反渗透装置初始投运一年后，脱盐率略有下降，后经过在线杀菌和清洗之后，YA反渗透除盐率严重下降并持续。经对反渗透膜外委分析，其脱盐率下降由机械损伤和氧化降解因素共同引起。其机械损伤来源于保安过滤器故障，导致机械杂质带入RO膜，在高压水力冲刷作用下损伤RO膜；氧化降解因素来源于水质中氧化性物质，可能是水质余氯含量高、还氧剂加药系统可靠性低等因素引起。

2. 2. 反渗透装置故障后果

被机械损伤和氧化降解的反渗透出水电导高达100μS/cm，（正常值为10μS/cm以下），反渗透除盐率降至70-80%，离子床的失效速率显著增加；离子去除率低，制水量少，增加了再生剂成本及人力成本，从而增加了运行成本；设备操作频繁，影响设备、树脂使用寿命，存在降低系统使用寿命的风险，增加了经济成本；反渗透呈恶化趋势，如趋势不断发展，将严重影响系统制水，存在影响机组安全运行的潜在风险。

2. 3. 反渗透装置故障原因分析

1. 反渗透膜机械损伤

对反渗透装置进行拆解检查，发现一段膜元件的进水端存在大量的铁屑、砂砾和保安过滤器滤芯碎屑。拆开保安过滤器发现滤芯机械受损严重，且滤芯出现脱落、折损等问题，失去过滤功能。机械杂质进入反渗透，在高压运行情况下造成膜片磨损、变薄甚至穿透，导致膜元件发生不可逆的机械损伤。由此可见保安过滤器故障未能及时发现，未定期进行维护或更换。

2. 反渗透膜氧化降解

反渗透膜存在以铁胶体为主的混合胶体污染，在进水存在轻微余氯的条件下，变价金属铁会加强氧化剂的氧化趋势，会促进膜的氧化降解。如反渗透装置还原剂不能成功投加或加药量不够，含有余氯的进水将对反渗透膜产生氧化作用，出现明显的脱盐率下降现象。当膜与浓度超过1.0mg/L的余氯接触200小时后（正常进水余氯＜0.1mg/L），膜体会发生不可修复的降解。反渗透膜在被氧化及机械损伤后，由于存在有机物和胶体污染物，降低了膜元件的盐透过量，使得真正的透盐率被屏蔽。在进行化学清洗后，污染物被清除，反渗透膜则会表现出一个真实的状态，因此在化学清洗后产水电导率出现增加和脱盐率降低的现象。

在加药控制方面，无法对实际加药流量实时监控，当发生加药异常时，无法及时察觉并作出调整。还原剂是一种具有二氧化氯刺激性气味的白色粉末，其溶液稳定性差，环境中的空气和光照会使HSO^3-氧化生成SO^4-，使溶液pH值降低，也会促使NaHSO₃溶液分解成SO₂逸出溶液，因此存放较久的还原剂溶液药效会降低。

3. 反渗透运行管理

3. 双滤料过滤器出水水质控制

反渗透进水水质要求：SDI≤5（合格），SDI≤3（优良），NTU＜1。反渗透上游的双滤料过滤器回去除水中的悬浮物和胶体，其去除率约为99%，保证产水SDI≤5。为保证水质要求，双滤料在启动时会向原水投加凝聚剂，以便去除原水中的悬浮物、有机物、胶体等，将出水浊度控制小于0.5NTU。设计要求当双滤料累计运行流量达6000m³或进出水压差达0.1Mpa时需进行反洗，实际运行中为了保证双滤料过滤器的出水水质，当双滤料过滤器累计制水量达到3000m³即进行反洗。

3. 反渗透进水加药控制

1. 阻垢剂加药

为了防止反渗透浓水端出现CaCO₃、CaSO₄结晶析出，损坏膜元件的应用特性，在来水进入膜元件之前投加阻垢剂。阻垢剂是一种有机化合物，能增加结垢物质的溶解性，以防止碳酸钙、硫酸钙等物质对膜污堵，同时也可以降低铁离子堵塞膜的微孔。

2. 还原剂加药

除盐水生产系统的原水在淡水厂进行了氧化剂杀菌加药处理，水中富余的氧化剂会导致反渗透膜原件氧化损坏，影响出水效果，因此来水在进入反渗透装置前需加入还原剂对其进行还原处理。在反渗透装置启动前，通过保安过滤器进行排水，排水期间调节还原剂加药量，将氧化还原电位控制在200mv，若大于250mv时立即停运反渗透装置，后经过优化，将其数值控制在130mv以下，若数值大于150mv且有上升趋势时，立即停运反渗透装置，以免对膜元件造成不利影响。

3. 反渗透回收率调节

反渗透膜过滤时，水中绝大部分盐类保留在浓水中，导致浓水含盐量上升，因此在反渗透运行期间需保证回收率为75%（即进水经反渗透浓缩后其体积减少至原来的25%），浓水中盐的浓度大致增加至进水的4倍，盐类的浓缩是反渗透装置结垢的主要原因，因此在实际运行中保证75%的回收率，可防止反渗透装置的结垢。

3. 反渗透加药系统配药的控制

由于还原剂溶液长时间存放的情况下会挥发降低药效，因此在配药过程中既要保证系统配制药品的有效性，又要保证配制药品的可用余量。系统中还原剂加药箱为一用一备，低液位定值均为0.3m。为防止还原剂存放时间过长导致失效，在当前投运的还原剂溶液箱液位降至0.4m时，给备用的溶液箱配药，当投运的还原剂溶液箱液位降至0.3m后切换到备用溶液箱，而切换后的低液位溶液箱不需要立即进行配药，暂保持低液位。

在配药前检查溶液箱搅拌器正常，配药过程中注意防止异物掉入，避免杂物进入堵塞加药管道等；配药结束后检查溶液箱溶液混合均匀，无未溶解的固体药品等，保证加药溶液的浓度。

4. 反渗透维护

5. 1. 保安过滤器滤芯维护

在日常运行中定期对保安过滤器滤芯进行维护，当保安过滤器大于设定的压差（通常为0.07-0.1MPa）时或累计运行时间达到6个月，更换滤芯。

5. 2. 定期化学清洗

反渗透装置长期运行后，膜表面会滋生微生物，造成膜表面污堵，另外还有胶体污染、金属氧化物污染、有机物污染等，影响装置的产水量和脱盐率。反渗透膜每运行6个月，停机进行一次化学清洗，去除污染物，有效延长膜元件的寿命，提高系统性能。

5. 结论

通过对发生故障的反渗透膜进行分析，根据分析结果，在运行期间对反渗透膜加以控制管理及运行维护，最终确保反渗透系统的安全稳定运行。反渗透装置在运行维护过程中存在的各种问题，都将影响出水水质，影响机组的安全稳定运行，因此要切实做好反渗透装置的运行管理和维护工作，确保反渗透装置每一环节均处于正常状态，最终才能保证机组的正常稳定运行。

参考文献

[1]黄成群，电厂化学，中国电力出版社，2017

[2]杨若冰，海南昌江核电厂1、2机组除盐水生产系统手册，2012

[3]陶氏反渗透和纳滤膜元件产品与技术手册，2016

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