(1 上海市机电设计研究院有限公司 200040;2 江西省电力建设有限公司 330001)
摘要：一级反渗透处理系统在工业、生活水领域应用广泛，现根据国外某电厂的一级反渗透出水水质指标不合格问题进行分析；阻垢剂加药量是影响一级反渗透处理的关键。因为锅炉设备对除盐水质的严格要求，一级反渗透处理系统作为其它全厂设备运转先决条件，确保一级反渗透系统稳定安全运行备受关注。本文通过对工艺分析，探讨一级反渗透处理。
关键词：反渗透；产水；除盐率；膜处理
1 前言
反渗透膜元件，以高脱盐率、高产水量、低能耗、抗污染著称，已经广泛应用于电厂、化工厂、钢铁厂锅炉补给水，以及城市污水、工业废水回用、海水淡化和市政净水项目等。
国外某电厂电站新建2台炉排、高温高压、生物质燃料锅炉，每台锅炉额定蒸发量120t/h，最大连续蒸发量130 t/h，配套1台60MW抽凝式汽轮发电机组。
根据水源水质及高压机组对水汽质量的要求，考虑到减少酸碱废水排放，提高系统的自动化程度，拟采用EDI全膜法处理，EDI是（Electro deion ization）电去离子技术的简称，是一种将离子交换技术，离子交换膜技术和离子电迁移技术相结合的纯水制造技术。
电厂水处理系统包括：超滤装置的设计出力为：2×37 m3/h（满足自身反洗、后续系统及生活用水量的要求）；一级反渗透装置：产水量为2×27 m3/h，脱盐率95～98%，回收率>75%；二级反渗透装置：产水量为2×23 m3/h，回收率为>85%；EDI装置：产水量为2×20 m3/h，回收率为>90%。
此电厂选用具备最先进的纳米技术膜，专有的分子设计技术和精密界面聚合技术控制膜孔径分布和高阶功能聚酰胺层的结构，不仅脱盐率和产水量达到行业最领先的水平，其化学耐久性也大大提高，能满足频繁的清洗需求，在有机物、生物污染条件下具有更高的恢复能力；通过耐受微量余氯，在全膜法系统中为用户创造更简易方便的操作环境。由于采用特殊的纳米技术制膜工艺，膜元件端面呈现淡红色，是全球反渗透膜行业第一款红膜。
作为电厂水处理系统部分流程，一级反渗透装置在整套工艺流程中至关重要。
系统调试结束后，2号一级反渗透运行300小时左右，二段压差大于0.5MPa,已经达到设备要求的化学清洗条件，经过几次化学清洗之后，不能达到设计要求，不能满足后续工序进水要求，严重影响整套机组的安全稳定运行。现针对此问题分析这问题产生的原因，并提出解决问题的对策，对于锅炉补给水处理系统稳定运行提供更好基础保障。
2 设计工艺的选型
2.1 工艺流程
锅炉补给水处理系统设计采用超滤、二级反渗透加连续电脱盐除盐技术（EDI）。系统的配置和设置满足进水条件下的要求，以全自动、节能、操作简单、环保及安全为原则，并保证系统能长期稳定运行。
主要流程：
水工来水（P〉0.3MPa）→生水加热器→盘式过滤器→超滤装置→超滤水箱→一级反渗透给水泵→一级反渗透高压泵→一级反渗透保安过滤器→一级反渗透装置→一级淡水箱→二级反渗透高压泵→二级反渗透装置→二级淡水箱→二级淡水泵→EDI 保安过滤器→EDI→除盐水箱→除盐水泵→主厂房。
2.2 一级反渗透设备设计的性能
2.3 存在的问题
#2一级反渗透二段经过化学清洗、更换膜顺序、增加生胶带缠绕，其出水除盐率94%，不合格，不能满足后续工序进水要求。
3 过程及分析
3.1一级反渗透出现问题
按照上海船研环保提供的操作步骤和阻垢剂加药量，现在发现#2一级反渗透运行制水8000吨，发现脱盐率小于设计的97%，现在脱盐率大概在94%。经过现场运行历史数据分析，检测一级反渗透二段电导数据如下：
厂家建议把二段膜全部拆除，发现产水端第一支膜很重，膜表面有晶状体外形残留物是无机胶体、钙垢的一个特征；通过更换膜顺序重新检测一级反渗透二段电导数据如下：
经过两次检测反渗透膜，判断反渗透膜堵塞，需要化学清洗。
3.2 一级反渗透处理
根据厂家提供的化学清洗方案，按反渗透膜技术手册要求，在进水的SDI值高于3或4以上时，高产水量的运行（每一支膜元件都在很高的产水流速下运行）一般来说会导致频繁的化学清洗，通过调整系统的运行压力可以调节每一支膜元件的产水流量。当污堵或结垢的可能性较少时，浓水的流速可以适当降低。最小的浓水流量和产水流量的比值因不同的进水水质而不同。当组件的压差增加到初始值的1.5倍时，元件需要进行化学清洗
现场采用先酸洗后碱洗；酸洗采用2%柠檬酸或0.5%盐酸，碱洗采用0.1%氢氧化钠。酸洗流程，采用柠檬酸溶液进行清洗之前，先用软化水对膜元件进行冲洗，用无氧化剂的软化水或者RO产品水充满清洗水箱，向清洗水箱中添加柠檬酸（白色粉末），对溶液进行连续的自循环搅动，使柠檬酸迅速和充分溶解，使柠檬酸溶液浓度达到2%（质量百分比）。在添加药品之前，将大块的药品敲碎，以避免对搅拌器和水泵造成损坏。然后把前面一段时间的清洗药品直接浓排门排出，然后循环30分钟，停止浸泡30分钟，连续7-8次操作，酸洗结束后进行碱洗，清洗流程与酸洗相同。经过化学清洗完的检测两组二段反渗透数据如下：
通过上面数据反映，因为结垢比较严重，化学清洗效果不好，更换酸洗模式，用0.5%盐酸清洗,重复上述酸洗过程，能够把膜段间压差清洗回原先的数字，#2一级反渗透产水电导是46us/cm，二段产水电导还是110us/cm，达不到设计要求。
经分析，一级反渗透阻垢剂浓度低，是影响设备运行寿命的一个原因，但是经过化学清洗后，虽然有效降低了出水电导，但与#1一级反渗透对比，电导仍然超标，未根本解决问题，进一步分析，根据厂家资料，每一支膜元件在出厂时均配有一个浓水密封圈、一个连接适配器及相应的O型圈和一个产水封头（8英寸内连接式膜元件），它们连同膜元件一起需要被严格安装，否则引起泄露，到至产水电导超标。
#2一级反渗透分为两段，产水不合格主要集中在二段膜头处，存在二段密封性不严，导致浓水泄露至产水端问题，决定把产水端膜头拆下来，使膜壳和膜之间的连接处，橡胶圈上面增加生胶带，增强密封性，厂家重新更换膜头，一级反渗透二段产水电导到达设计要求。
3.3 采取的对策及处理效果
（1）临水水源更换为稳定正式水源，水质得到更好的提高，为产水水质提供保障基础。
（2）根据厂家提供阻垢剂浓度的，加大加阻垢剂浓度，使一级反渗透二段膜减小结垢的风险，从而为产水水质提供保障。
（3）通过优化化学清洗方案，加强对一级反渗透二段膜的清洗，把段间压差清洗到正常运行的压差，为产水水质提供保障。
（4）更换一级反渗透设备冲洗水源，防止氧化膜，更改为一级反渗透产水，为膜的安全提供保障。
（5）加强对一级反渗透设备停运期间的水冲洗，防止设备微生物滋生，为产水水质提供保障。
（6）膜壳和膜，在二段膜壳和膜之间的连接处，增加生胶带缠绕，增加密封性能，为产水水质提供保障。
（7）经采取对策措施后，2号一级反渗透二段产水能够持续稳定运行，满足一级反渗透脱盐率>97%的要求。
4 结论
本装置采用以上处理措施以后，一级反渗透的二段压差高的问题得到了解决，化学清洗周期由原来6个月一次延长到1年1次。特别是反渗透膜壳和膜一定要精密结合，防止设备之间的不匹配问题，出现渗水，虽然能通过别的方法解决，但是影响工程的进度和质量；结合当地的水源水质情况，合理的进行加药保养，对反渗透的化学清洗要有针对性，严格控制所使用化学清洗药剂的浓度与清洗时的温度以及药剂与反渗透膜接触时间，有利于保护反渗透膜，另外针对纯水反渗透膜化学清洗造成的脱盐率降低可以采用亚硫酸氢钠保养1个月以上的方法恢复其性能。阻垢剂有效浓度很重要，直接影响到设备加药量，从而影响设备运行的可靠性。
参考文献：
[1]反渗透除盐水系统问题分析与技术改进 刘春汉 《工业用水与废水》
[2]反渗透预处理系统问题的分析与措施 张彬，李燕 《净水技术》
[3]电厂除盐水系统设计优化分析 谢峰 《电力科学与工程》