除盐水处理中反渗透技术的应用

2020-11-26陈砚虎

商品与质量 2020年28期

陈砚虎

潍坊弘润石化科技有限公司山东潍坊 261000

1 除盐水处理中反渗透技术的重要性

除盐水处理是化工企业的一项必不可少的工作，除盐水处理效果的好坏直接对锅炉炉水品质产生影响，当锅炉炉水的品质低，达不到要求指标时，就会在水循环的过程中对过热器或者汽轮机等设备上产生较严重的结垢或者积盐现象，积盐或结垢现象严重时，就会影响过热器或汽轮机等设备的工作能力，威胁设备自身安全和运行安全。为了有效地循环利用水资源，减缓浪费水资源的现象，做到节能降耗，同时进一步减少运行成本，所以将反渗透技术应用其中。将反渗透技术应用到水处理工作中，不但能将水中的溶解盐类、胶体和有机物分子直接过滤排掉，不对环境造成污染，更能保证锅炉炉水的品质。它能满足水处理工作的实际需求，在具体工作中得到了有效应用。

2 除盐水处理中应用的反渗透技术的原理

反渗透的英文名字叫做Reverse Osmosis，简称“RO”。反渗透技术主要的作用是去除水中的各种无机盐离子，也截留有机物和胶体，反渗透膜元件截留下的二氧化硅胶体、有机物分子和溶解盐类等由浓水侧排出进入浓水罐。反渗透系统一般包括还原剂加药设备、阻垢剂加药设备、保安过滤器、高压水泵、反渗透本体装置以及各种检测仪器等辅助设备设施。其中反渗透本体设备由反渗透膜元件、膜壳（压力容器）、支架等组成，其中起到重要的过滤作用的就是反渗透膜元件。反渗透是采用膜法分离的水处理技术，其原理是是渗透过程的逆过程。

反渗透膜元件是只允许水通过不允许杂质通过的半透膜，一般情况下，当半透膜的一侧是纯水，另一侧是含有有机物、胶体和无机盐的水时，纯水会在渗透压的作用下向另一侧渗透，另一侧液位上升，到了一定高度时达到平衡，这就是渗透，而反渗透就是在含有有机物、胶体和无机盐的水一侧施加压力，使其向纯水一侧渗透，在渗透过程中，反渗透膜元件截留下的二氧化硅胶体、有机物分子和溶解盐类等由浓水侧排出进入浓水罐。这种反渗透不是自发进行的，为了达成反渗透，就需要施加压力，使水通过反渗透膜从盐水中脱离出来，只允许水、溶剂通过，可以脱除水中绝大部分的溶解性有机物和无机盐及一些溶解性固体杂质。

3 除盐水处理中应用的反渗透技术的优势

反渗透除盐工艺相比于与其他除盐工艺有着其自身独特的优势和显著的特点。其一，反渗透技术工艺简单，操作简便，能连续运行，减少了操作人员的工作量，因此可以根据实际需要，减少操作人员，节约人力成本。其二，运行过程中能出水水质稳定，不需要用酸碱等药剂进行再生而停机，减少了运行成本。其三，反渗透技术不需要污水处理设施，没有酸碱储备和运送设备，占用车间面积小，安装简单，安装费用低廉。其四，反渗透设备的除盐率高，能达到98%-99%，能满足大多数企业的水处理指标要求，减少了设备成本。

4 除盐水处理中反渗透技术的应用

4.1 反渗透设备及工艺流程

反渗透系统一般包括为进入反渗透原水提供压力的多级高压泵、防止颗粒进入高压泵损伤膜元件的保安过滤器、反渗透膜元件、膜壳（压力容器）、支架、加药装置、化学清洗装置在线监测仪等。反渗透流程工艺需要新鲜水在预处理系统中降低悬浮物、胶体以及大分子有机物的浓度，预处理系统包括新鲜水泵、多介质过滤器、自清洗过滤器和超滤等，以及除盐过程中需要的药剂包括絮凝剂阻垢剂、杀菌剂、还原剂。

为了使除盐效果达到预期的目标，保证锅炉炉水的品质，将水处理过程分为了超滤和多介质过滤器预处理、反渗透装置、离子交换器精处理三个部分。首先是预处理，新鲜水从新鲜水箱由新鲜水泵至多介质过滤器，再经过自清洗过滤器、超滤过滤器至超滤水箱；其次是反渗透装置，反渗透给水泵将超滤水箱中的水送至保安过滤器，再经过高压水泵施加压力进入一级反渗透装置，为了保证水的处理效果，增加了二级反渗透装置，水通过两次反渗透进入除二氧化碳器，最后进入中间水池。为了更进一步去除水中的阴阳离子，保证除盐水的品质，在反渗透系统之后又加入了除盐水精处理，包括阳床、阴床和混床除盐，最后出水进入除盐水箱，经过氨加药装置后进入各生产装置。同时，为了提高对处理水的利用，减少水资源的浪费，增加了反渗透浓水至浓水箱，由多介质反洗水泵到多介质过滤器的水处理流程，充分利用了反渗透过滤水。

4.2 反渗透除盐预处理

反渗透除盐预处理是为了去除新鲜水中的难溶盐、悬浮物、微生物以及有机物等，以符合后续反渗透装置的进水指标和要求。预处理系统主要以多介质过滤器和超滤装置为主，还包括新鲜水泵、自清洗过滤器以及加药装置等辅助设备。

多介质过滤器的滤料大多数以无烟煤、石英砂为主，过滤掉新鲜水中的大颗粒悬浮物以及在絮凝剂的作用下聚集在一起的小颗粒杂质，降低水浊度的同时保证后续超滤装置的膜元件不被大颗粒杂质堵塞甚至划伤损坏，从而延长超滤膜元件的使用时间，保证超滤装置的过滤性能。

超滤装置是利用膜元件表面孔径的筛分原理进行过滤和吸附。膜孔能有效阻挡杂质，以及对杂质进行吸附，仅允许小分子和溶解性固体或无机盐的通过，过滤掉细小的杂质，降低出水浊度，减少水中的细菌和悬浮物，达到近一步净水的目的。超滤装置同反渗透装置一样，设置了纯水端和浓水端两个出口，运行过程中部分水在跨膜压差的作用下渗透过超滤膜元件得到过滤，从纯水端进入下一级处理装置。而另一部分水平行于膜元件方向运动，冲刷膜元件截留的悬浮物杂质后从浓水端排出。超滤装置在运行过程中，难免会因为冲洗不彻底导致细菌等微生物停留在膜元件表面，这些微生物经过繁殖会堵塞膜孔，影响超滤的产水量和产水品质，其次还有出现无机盐结垢等情况，所以要针对其出现的问题，定期进行反洗以及化学清洗，恢复其性能，避免对后续的反渗透膜元件造成损伤。

当化工企业采用地表水作为生产水源时，应该适当选择除盐水预处理方法，降低原水中的污染物。只有多介质和超滤的预处理系统达到一定的出水指标，满足反渗透系统的进水要求时，才能保护反渗透的膜元件，使渗透的出水品质得到保障，使其有效稳定运行。

4.3 反渗透除盐运行

反渗透系统的运行流程为超滤水箱中的水通过超滤水泵经过保安过滤器和高压水泵进入反渗透本体装置，反渗透装置出水经过除二氧化碳器进入水箱中。在超滤水泵出口，进入保安过滤器之前加入还原剂和阻垢剂。

过滤水通过超滤水泵从超滤水箱通过保安过滤器进入反渗透装置，在其过程中加入还原剂以及阻垢剂。还原加药装置可以避免反渗透膜元件表面被氧化，所以要在反渗透装置之前增加在线ORP仪表，用于检测水中的氧化还原电位，根据检测数值及时调整还原剂加药量，避免膜表面被氧化。阻垢剂主要通过增加碳酸盐垢、硫酸盐垢以及硅垢这些结垢物质的溶解性，避免其堵塞膜孔，影响反渗透装置的性能。保安过滤器是反渗透装置的最后一道防线，防止反渗透进水端有杂质进入，让反渗透装置的正常平稳运行有了保障。

经过反渗透处理的水呈酸性，所以要经过除二氧化碳器去除水中游离的二氧化碳才能进入水箱中，否则会缩短后续离子交换设备的再生周期，增加其再生酸碱药剂的消耗，增大运行成本。

反渗透系统在运行过程中可以在保证反渗透系统平稳运行的前提下，根据各水箱液位的高低对水泵的出口流量作出调整。在运行一定时间后，膜元件表面会存有有机物、无机盐这些难以冲洗的污垢，所以要根据各项指标，定期对反渗透系统进行化学清洗以恢复膜元件原有的性能。其次，反渗透系统长时间停运时，要用化学药剂进行浸泡保护，防止滋生细菌，损坏设备。

5 除盐水处理中应用的反渗透技术需要注意的问题及其对策

首先是反渗透膜堵塞的问题。反渗透技术在水处理的过程中是通过利用膜元件过滤掉水中的有机物、溶解盐等，所以保证膜元件无堵塞能正常运行至关重要。但由于原水品质差、预处理过滤效果不好等因素，导致反渗透膜堵塞，影响反渗透工作性能。为了预防或解决反渗透膜堵塞的问题，应从以下几个方面应对。第一是选用合适的预处理系统，预处理是水处理过程中的第一步，通过膜元件过滤水中的悬浮物、胶体、难溶盐以及无机物等来为后续的水处理提供保障，所以在水处理过程中要重视预处理，及时根据水质调整预处理工艺。第二是保证保安过滤器的滤芯无堵塞无污染，保安过滤器能正常平稳运行，及时跟换滤芯。保安过滤器作为进入处理水进入反渗透装置的最后一道防线，其正常运行与反渗透的平稳运行密切相关，所以运行一定时间或压差达到一定要求后，及时更换保安过滤器滤芯，防止有杂质进入反渗透系统。第三是适量加入药剂，并及时根据水质进行调整。药剂在保护反渗透无堵塞的问题上起着至关重要的作用，碳酸盐垢、硫酸盐垢等结垢物质，反渗透系统很难通过自清洗进行去除，只能通过加入药剂来清理水中的结构物质，合适的药剂加入量既能保护膜元件又能保证处理水的品质。

反渗透的微生物污染也是需要注意的问题。天气变暖时，新鲜水中的细菌和微生物也在滋生，预处理以及后续处理不当就会使其进入反渗透系统，在反渗透膜元件表面滋生繁殖，形成生物膜。这种膜一般呈棕色，粘附于膜表面，很难通过反渗透自清洗去除。生物膜很难溶于酸碱，所以通过化学清洗也清除的不彻底。为了防止发生生物污染膜元件的问题，要在预处理过程以及反渗透处理过程中添加适量的杀菌剂，做到预防为主。其次是注意保安过滤器的滤芯，更换时观察有无生物污染现象，及时发现及时处理，以免影响反渗透系统。最后是反渗透在长期停运时，要用化学药剂浸泡，避免滋生细菌和微生物，浸泡的药剂也要定期进行更换、检测，杜绝生物污染问题的发生。