反渗透脱盐率下降问题分析

王少鹏，李利娟

(豫光金铅股份有限公司，河南济源454650)

反渗透脱盐率下降问题分析

王少鹏，李利娟

(豫光金铅股份有限公司，河南济源454650)

以反渗透膜的工作原理及应用领域作为引申，并结合河南豫光股份有限公司的反渗透运行过程中出现的情况，引出反渗透脱盐率下降问题的原因及分析方法，并提出避免反渗透系统异常的建议。

反渗透;脱盐率下降;分析;建议

反渗透(Reverse Osmosis，缩写为RO)技术是利用压力差为动力的膜分离过滤技术。许多天然或人造的薄膜对于物质的透过具有选择性，当盐水与淡水被一层半透膜隔开时，只有水可以通过而水中盐分却不能通过。自然状态下，淡水中的溶剂将穿过半透膜，向盐水侧流动，盐水侧的液面会比淡水侧的液面高出一定高度，形成一个压力差，达到渗透平衡状态，此种压力差即为渗透压，渗透压的大小决定于盐液的种类，浓度和温度，与半透膜的性质无关。若在盐水侧施加一个大于渗透压的压力时，盐水中的溶剂会向淡水侧流动，此时溶剂的流动方向与原来渗透的方向相反，这一过程称为反渗透。利用反渗透的分离特性可以有效地除去水中的溶解盐、胶体、有机物、细菌等杂质，目前反渗透技术已广泛用于国民经济各个领域。

自上世纪五十年代至今，反渗透水处理技术的发展使之在所有水的淡化方式中占领先地位。除在苦咸水、海水淡化中使用外，还广泛用于纯水制备、废水处理及饮水、饮料和化工产品的浓缩、回收工艺等多种领域［1］。反渗透水处理技术基本上属于物理方法，它借助物理化学过程，在诸多方面有传统的水处理方法所没有的优势:不用大量的化学药剂和酸、碱再生处理，无环境污染，对水质的使用范围广泛，仅用压力作为推动力，能耗比较低，设备占地面积小，运行维护的工作量少等原来除盐设备无法比拟的优点［2］。

近几年反渗透在有色行业废水治理中逐渐推广，河南豫光金铅股份有限公司就是利用其诸多优点，将经过化学处理后达到国家或地方排放标准的生产废水进行脱盐后重新回用于各生产用水点。

一、豫光金铅反渗透运行概况

河南豫光金铅股份有限公司为实现节能减排、保护环境、废水再生利用的目的，2008年6月份开工建立污水处理站，其中的高质水工程选择反渗透处理工艺，可大幅提高废水回用率。膜元件采用美国海德能公司的PROC 10增强型低污染反渗透膜元件，运行方式为一级两段，排列方式为12:6，2010年11月左右投运。

由于反渗透进水为生产废水，含盐量变化较大，脱盐率并不稳定，但三套反渗透系统(A、B和C)出水脱盐率相近，均能维持在98%以上。2011年10月份，发现C#反渗透系统脱盐率异常，根据现场实际情况调查以及对反渗透系统历史运行数据进行比对(如表1所示)，C#反渗透系统出现产水量升高、脱盐率下降现象，在相同进水电导率的情况下，产水电导率增加超过15%。通过查找大量资料，并结合实际运行过程中监测的数据，对其原因进行了分析。

表1 C#反渗透采集运行数据

二、脱盐率下降的问题分析

反渗透系统同时出现产水量升高、脱盐率下降现象一般由下列几种因素造成:(1)密封圈磨损泄露或连接件断裂;(2)误操作导致产水侧背压;(3)膜元件氧化或油脂类污染;(4)温度升高。

结合上述四种因素，对我公司产水量升高、脱盐率下降的原因进行详细分析和判断，其结果如下:

(一)密封圈磨损泄露或连接件断裂

根据C#反渗透系统单支压力容器产水电导实测数据(表2)分析，一段产水电导在50～80μs/ cm之间，二段产水电导在1300～1600μs/cm之间，每段各支膜管内出水电导率相对平稳，没有发现由于连接件断裂或者密封圈泄漏导致的个别压力容器产水电导成倍增长的情况，可以排除此因素。

表2 C#反渗透单支压力容器电导数据表(单位μs/cm)

(二)误操作导致产水侧背压

对C#反渗透系统二段单支压力容器进行探管抽样测试产水电导率，共探测13个点，每个测量点距离为0.5m。测量数据如表3所示，所测电导率由进口到出口平稳升高，后点与上一点的电导率比值从1.31逐渐降低至1.02，中间没有电导突然升高很多或者降低情况出现，因此可以排除此因素。

表3 C#反渗透二段单支压力容器探管抽样测试产水电导数据表

(三)膜元件氧化或油脂类污染

根据C#反渗透系统历史报表运行数据及标准化数据(图1和图2)分析，C#反渗透脱盐率呈现加速下降趋势，系统产水量呈现上升趋势，段间压差变化不大;油脂污染导致膜元件脱盐层溶胀损坏的情况下会导致水通量降低，产水量是不会升高，可以基本排除油脂导致膜元件脱盐率下降因素。

根据C#反渗透系统历史运行标准化数据(表1)分析，结合工艺设计时预处理超滤前投加了次氯酸钠作为杀菌剂，反渗透前又投加还原剂对多余的余氯进行还原，而且C#反渗透系统脱盐率下降与膜元件氧化表象较为相符。反渗透膜元件设计进水余氯(mg/L)＜0.1，实际运行控制要求为0 (邻联甲苯胺比色法或硫代硫酸钠滴定法)，海德能膜元件累计耐氯时间500～2000ppm·h，进水余氯累计达到上述极限值，反渗透膜元件脱盐率就会呈现明显不可逆下降。

本系统反渗透进水的余氯监控是通过在线ORP表来监控，ORP在信号采集及传送过程中会受到信号干扰等因素的影响导致输出值不稳定、不准确，在反渗透系统实际控制余氯过程中ORP表可以作为参考依据，是有氧化性或者还原性，但不能准确判定反渗透进水余氯含量。

综上因素，可初步判断膜元件被轻微氧化。

图1 C#反渗透标准化产水流量

图2 C#反渗透标准化透盐率和脱盐率

(四)温度升高

2011年反渗透进水温度基本维持在28～31℃之间。正常情况下，反渗透进水温度每升高一度，产水量升高2.5～3%，温度的变化对脱盐率影响相对较小。分析C#反渗透系统历史运行标准化数据(表1)，脱盐率变化大于正常情况下的变化，因此可以排除此因素。

四、运行建议

(1)增加余氯含量监测手段，定期进行检测，每天平均检测2次以上。

(2)根据进水余氯含量来及时调节次氯酸钠与还原剂加药量，防止膜元件性能继续下降。

(3)每次检测反渗透进水余氯实际值后，与实时显示的ORP值做对比，并记录。发现数据异常及时标定ORP表。

(4)预处理超滤前投加了次氯酸钠作为杀菌剂，次氯酸钠作为含有氧化性的杀菌剂，对膜元件危害很大，一旦进入膜元件被氧化而出现脱盐率下降，脱盐率是不可恢复的。可以考虑更换非氧化杀菌剂，易于监控，而且可以直接进入反渗透膜元件中继续维持杀菌作用。

五、结语

虽然反渗透在废水治理领域的应用已经很成熟，但近几年在有色行业废水治理中刚开始推广。如果现场经验不足，不能准确的判断故障或是无法及时分析出导致故障的原因，会造成膜元件不可恢复的损坏。只有正确的预处理、恰当完善的系统设计、严格的运行管理以及能准确分析解决故障，才能保证反渗透稳定运行。

［1］金熙，项成林，齐冬子.工业水处理技术问答［M］.北京:化学工业出版社，2010.

［2］许振良.膜法水处理技术［M］.北京:化学工业出版社，2001.

［3］魏扬程，周志宏.反渗透水处理设备在水处理中的应用［J］.中国卫生工程学，2005，(4).

［4］张建国，罗凯.反渗透应用及研究现状［J］.中国资源综合利用，2004，(12).

［责任编辑 程光辉］

Analysis of the Decline Rate of Reverse Osmosis Desalination

WANG Shao-peng，LI Li-juan
(Henan Yuguang Gold＆Lead Co.，LTD，Jiyuan 454650，Henan)

Taking the working principle and application of reverse osmosis membrane areas as extension，and on the base of the problem in the process of reverse osmosis in Henan Yuguang Co.，LTD.，the reverse osmosis desalting rate problem and analysis methods are discussed，and the measure of abnormal avoid reverse osmosis system is put forward.

reverse osmosis;decline of desalination rate;analysis;suggestoin

10.3969/j.issn.1672-0342.2014.02.007

TQ085.4

A

1672-0342(2014)02-0023-03

2014-04-12

王少鹏(1974-)，男，河南宝丰人，豫光金铅股份有限公司助理工程师。