M310機(jī)組反滲透水處理技術(shù)應(yīng)用

趙云鵬+楊寧+毛巍嶺

摘要：本文對福清核電M310機(jī)組除鹽水生產(chǎn)系統(tǒng)反滲透水處理技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了探討和研究，為后續(xù)反滲透水處理技術(shù)在核電項(xiàng)目的應(yīng)用提出意見和建議。

關(guān)鍵詞：反滲透；核電；除鹽水

1 概要

反滲透系統(tǒng)的設(shè)備包括：反滲透保安過濾器、高壓泵、反滲透膜組架、反滲透膜元件、反滲透壓力容器、反滲透化學(xué)清洗系統(tǒng)、反滲透加藥裝置（包括還原劑加藥裝置、阻垢劑加藥裝置）構(gòu)成。

反滲透原理是利用滲透這種現(xiàn)象來實(shí)現(xiàn)分離的。對兩種含有不同濃度的鹽水，用一張具有半透過性質(zhì)的膜分開，會發(fā)現(xiàn)含鹽濃度低的一邊的水會透過膜滲透到含鹽濃度高的一邊，但其所含有的鹽分并不滲透。這樣逐漸融合直到兩邊的含鹽濃度相等為止，這種現(xiàn)象叫滲透。隨著滲透過程的進(jìn)行，純水一側(cè)的液面不斷下降，鹽水一側(cè)的液面則不斷上升。當(dāng)液面不再變化時(shí)，滲透便達(dá)到了平衡狀態(tài)。此時(shí)，兩側(cè)液面的高度差稱為該種溶液的滲透壓。通常溶液愈濃，溶液的滲透壓愈大。自然的滲透過程很長，為了加快這個(gè)融合過程，可以在含鹽量高的一側(cè)增加一個(gè)壓力，讓滲透停止，這就是膜的滲透壓力，再把壓力加大，水就可以反向滲透，鹽分則留下來，這就形成了反滲透的除鹽原理。即在有鹽分的水中，加以比自然滲透壓力更大的壓力，使?jié)B透向相反方向進(jìn)行，把原水中的水分子壓到膜的另一邊，變成潔凈的水，從面達(dá)到去除水中鹽分的目的。

2 反滲透水處理技術(shù)在M310機(jī)組除鹽水中的應(yīng)用

反滲透水處理技術(shù)已應(yīng)用于福清核電M310機(jī)組的除鹽水生產(chǎn)中。在進(jìn)入反滲透系統(tǒng)之前，原水要經(jīng)過雙濾料過濾器進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理的目的在于去除水中懸浮物，改善原水水質(zhì)，使其滿足反滲透系統(tǒng)的進(jìn)水要求，同時(shí)延長反滲透膜的使用壽命。

2.1 反滲透系統(tǒng)運(yùn)行過程

經(jīng)過雙濾料過濾器后的產(chǎn)水SDI<5，流量為120m3/h/。反滲透根據(jù)進(jìn)水條件，采用了一級兩段的排列方式，回收率達(dá)到75%，提高了整個(gè)系統(tǒng)水的利用率，減少了水資原損失。反滲透脫鹽部分為母管制，兩套反滲透裝置并聯(lián)運(yùn)行，每套反滲透裝置的產(chǎn)水量為120m3/h，正常情況下一套反滲透裝置運(yùn)行。

進(jìn)水首先經(jīng)過保安過濾器，保安過濾器的正常出力為160m3/h/臺，設(shè)計(jì)壓力為0.6MPa，再經(jīng)過高壓泵，把壓力提高到1.5MPa，每臺水泵設(shè)置變頻裝置，保證了水泵出水流量恒定，并提供反滲透裝置出水流量測量裝置，以實(shí)現(xiàn)變頻流量控制。進(jìn)水經(jīng)加壓進(jìn)入膜壓力容器后，進(jìn)水在壓力作用下利用反滲透半透膜上眾多的孔，這些孔與水分子的大小相當(dāng)，由于細(xì)菌、病毒、大部分有機(jī)污染物和水合離子均比水分子大得多，因此不能透過反滲透半透膜，而與透過反滲透膜的水相分離。

在水中眾多種雜質(zhì)中，溶解性鹽類是最難清除的，因此，經(jīng)常根據(jù)除鹽率的高低來確定反滲透的凈水效果。清水經(jīng)膜元件中心集水管道經(jīng)過除碳器匯集至淡水箱，濃水則由濃水管道進(jìn)入反沖洗水箱。為了減少膜結(jié)垢和污染，在原水進(jìn)入反滲透裝置前還加入了還原劑和阻垢劑。

2.2 反滲透系統(tǒng)的反洗和化學(xué)清洗

反滲透化學(xué)清洗裝置包括清洗水箱、清洗保安過濾器和清洗水泵，反滲透每次運(yùn)行結(jié)束時(shí)，均需沖洗，沖洗水流量160m3/h，壓力0.3MPa，時(shí)間約3min。當(dāng)反滲透裝置出現(xiàn)以下情況時(shí)，須進(jìn)行化學(xué)清洗，1）進(jìn)水壓力、中段壓力、濃水壓力，在運(yùn)行條件不變的情況下，此三點(diǎn)的壓差比初始差上升15%～20%。2）在運(yùn)行條件不變的情況下產(chǎn)水量下降5%～10%。3）產(chǎn)水量不變的情況下脫鹽率下降。

反滲透的化學(xué)清洗應(yīng)根據(jù)膜的污染情況選擇藥劑，在有機(jī)物污染、結(jié)垢、微生物污染等情況下采用酸洗、堿洗或?qū)Ｓ们逑磩┑惹逑?，將清洗液配好后進(jìn)行循環(huán)清洗，此過程應(yīng)保持0.05MPa左右壓力，溫度最好控制在30℃左右，一般循環(huán)10～30min，以使溶液充分浸潤膜；浸泡1h，以使清洗液能夠充分滲透至膜孔深層。酸性清洗主要用于去除結(jié)垢，堿性清洗主要用于去除微生物或者有機(jī)污染物，通常的清洗順序是先進(jìn)行酸洗，然后進(jìn)行堿洗。在某些情況下，如果污染主要為有機(jī)物或者微生物，可以先堿洗，后酸洗，最后再進(jìn)行一步堿洗，把堿洗作為最后一步的重要原因在于它能使得經(jīng)過酸洗后的膜孔充分張開，以恢復(fù)產(chǎn)水流量，化學(xué)清洗后再啟動反滲透沖洗系統(tǒng)，將藥液沖凈避免清洗藥液影響產(chǎn)水水質(zhì)。

2.3 反滲透系統(tǒng)的控制和報(bào)警

反滲透系統(tǒng)采用手動和全自動兩種操作方式，反滲透全過程有PLC 程序控制，設(shè)有自動啟動、啟動及停止時(shí)自動沖洗功能。在運(yùn)行過程中，要嚴(yán)格控制反滲透進(jìn)水水質(zhì)，保證反滲透系統(tǒng)在符合進(jìn)水水質(zhì)條件下運(yùn)行，同時(shí)要及時(shí)調(diào)整反滲透一段進(jìn)水ORP、壓力和流量，二段進(jìn)水壓力，濃水排放壓力、濃水流量，產(chǎn)水流量及產(chǎn)水電導(dǎo)率在規(guī)定范圍內(nèi)，在滿足產(chǎn)水量和水質(zhì)的前提下，控制操作壓力在盡量低的壓力值，這樣有利于降低膜的水通量衰減，減少膜的更換頻率。

3 反滲透存在的問題及應(yīng)用前景

目前反滲透膜技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中或是在應(yīng)對膜污染問題時(shí)所產(chǎn)生的膜氧化仍是制約反滲透膜廣泛應(yīng)用的重要因素。另外，反滲透膜對一些具有特殊截留機(jī)理的離子的脫除效果還不理想，反滲透膜的截留性能仍需進(jìn)一步提高，以提高膜分離效率，降低生產(chǎn)成本。

對于一直伴隨著膜技術(shù)發(fā)展的膜污染問題，對它的控制已成為延長膜使用壽命和降低運(yùn)行成本的關(guān)鍵。預(yù)處理與膜清洗是目前抑制膜污染的主要方法，但是清洗劑或是殺菌劑常常又會導(dǎo)致復(fù)合膜性能不同程度的下降，所以更多的研究應(yīng)該集中在對膜內(nèi)的傳遞機(jī)理、界面聚合反應(yīng)機(jī)理以及膜污染和氧化降解機(jī)理的深入認(rèn)識等方面。通過有效地進(jìn)行復(fù)合膜支撐體的改進(jìn)，新型功能單體的開發(fā)，復(fù)合膜制備工藝的改進(jìn)和參數(shù)的優(yōu)化等，開發(fā)出具備廉價(jià)、抗污染、高效、低能耗、高壽命和智能化等特點(diǎn)的理想反滲透膜。

4 結(jié)語

反滲透水處理技術(shù)能夠有效地去除水中重金屬離子、有機(jī)污染物、細(xì)菌與病毒，生產(chǎn)出符合核電廠使用的優(yōu)質(zhì)的除鹽水。目前，反滲透技術(shù)已經(jīng)在石油化工、能原、生化制藥、輕工、食品、環(huán)保、航天、人民生活等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，形成了獨(dú)立的新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)。

參考文獻(xiàn)：

[1]反滲透運(yùn)行和清洗的探討[J]，王波，2006

[2]除鹽水生產(chǎn)系統(tǒng)手冊，中國核電工程有限公司，2009