M310机组反渗透水处理技术应用

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摘要：本文对福清核电m310机组除盐水生产系统反渗透水处理技术的应用进行了探讨和研究，为后续反渗透水处理技术在核电项目的应用提出意见和建议。

关键词：反渗透；核电；除盐水

1 概要

反渗透系统的设备包括：反渗透保安过滤器、高压泵、反渗透膜组架、反渗透膜元件、反渗透压力容器、反渗透化学清洗系统、反渗透加药装置（包括还原剂加药装置、阻垢剂加药装置）构成。

反渗透原理是利用渗透这种现象来实现分离的。对两种含有不同浓度的盐水，用一张具有半透过性质的膜分开，会发现含盐浓度低的一边的水会透过膜渗透到含盐浓度高的一边，但其所含有的盐分并不渗透。这样逐渐融合直到两边的含盐浓度相等为止，这种现象叫渗透。随着渗透过程的进行，纯水一侧的液面不断下降，盐水一侧的液面则不断上升。当液面不再变化时，渗透便达到了平衡状态。此时，两侧液面的高度差称为该种溶液的渗透压。通常溶液愈浓，溶液的渗透压愈大。自然的渗透过程很长，为了加快这个融合过程，可以在含盐量高的一侧增加一个压力，让渗透停止，这就是膜的渗透压力，再把压力加大，水就可以反向渗透，盐分则留下来，这就形成了反渗透的除盐原理。即在有盐分的水中，加以比自然渗透压力更大的压力，使渗透向相反方向进行，把原水中的水分子压到膜的另一边，变成洁净的水，从面达到去除水中盐分的目的。

2 反渗透水处理技术在M310机组除盐水中的应用

反渗透水处理技术已应用于福清核电M310机组的除盐水生产中。在进入反渗透系统之前，原水要经过双滤料过滤器进行预处理，预处理的目的在于去除水中悬浮物，改善原水水质，使其满足反渗透系统的进水要求，同时延长反渗透膜的使用寿命。

2.1 反渗透系统运行过程

经过双滤料过滤器后的产水SDI

进水首先经过保安过滤器，保安过滤器的正常出力为160m3/h/台，设计压力为0.6MPa，再经过高压泵，把压力提高到1.5MPa，每台水泵设置变频装置，保证了水泵出水流量恒定，并提供反渗透装置出水流量测量装置，以实现变频流量控制。进水经加压进入膜压力容器后，进水在压力作用下利用反渗透半透膜上众多的孔，这些孔与水分子的大小相当，由于细菌、病毒、大部分有机污染物和水合离子均比水分子大得多，因此不能透过反渗透半透膜，而与透过反渗透膜的水相分离。

在水中众多种杂质中，溶解性盐类是最难清除的，因此，经常根据除盐率的高低来确定反渗透的净水效果。清水经膜元件中心集水管道经过除碳器汇集至淡水箱，浓水则由浓水管道进入反冲洗水箱。为了减少膜结垢和污染，在原水进入反渗透装置前还加入了还原剂和阻垢剂。

2.2 反渗透系统的反洗和化学清洗

反渗透化学清洗装置包括清洗水箱、清洗保安过滤器和清洗水泵，反渗透每次运行结束时，均需冲洗，冲洗水流量160m3/h，压力0.3MPa，时间约3min。当反渗透装置出现以下情况时，须进行化学清洗，1）进水压力、中段压力、浓水压力，在运行条件不变的情况下，此三点的压差比初始差上升15%～20%。2）在运行条件不变的情况下产水量下降5%～10%。3）产水量不变的情况下脱盐率下降。

反渗透的化学清洗应根据膜的污染情况选择药剂，在有机物污染、结垢、微生物污染等情况下采用酸洗、碱洗或专用清洗剂等清洗，将清洗液配好后进行循环清洗，此过程应保持0.05MPa左右压力，温度最好控制在30℃左右，一般循环10～30min，以使溶液充分浸润膜；浸泡1h，以使清洗液能够充分渗透至膜孔深层。酸性清洗主要用于去除结垢，碱性清洗主要用于去除微生物或者有机污染物，通常的清洗顺序是先进行酸洗，然后进行碱洗。在某些情况下，如果污染主要为有机物或者微生物，可以先碱洗，后酸洗，最后再进行一步碱洗，把碱洗作为最后一步的重要原因在于它能使得经过酸洗后的膜孔充分张开，以恢复产水流量，化学清洗后再启动反渗透冲洗系统，将药液冲净避免清洗药液影响产水水质。

2.3 反渗透系统的控制和报警

反渗透系统采用手动和全自动两种操作方式，反渗透全过程有PLC 程序控制，设有自动启动、启动及停止时自动冲洗功能。在运行过程中，要严格控制反渗透进水水质，保证反渗透系统在符合进水水质条件下运行，同时要及时调整反渗透一段进水ORP、压力和流量，二段进水压力，浓水排放压力、浓水流量，产水流量及产水电导率在规定范围内，在满足产水量和水质的前提下，控制操作压力在尽量低的压力值，这样有利于降低膜的水通量衰减，减少膜的更换频率。

3 反渗透存在的问题及应用前景

目前反渗透膜技术在实际应用中或是在应对膜污染问题时所产生的膜氧化仍是制约反渗透膜广泛应用的重要因素。另外，反渗透膜对一些具有特殊截留机理的离子的脱除效果还不理想，反渗透膜的截留性能仍需进一步提高，以提高膜分离效率，降低生产成本。

对于一直伴随着膜技术发展的膜污染问题，对它的控制已成为延长膜使用寿命和降低运行成本的关键。预处理与膜清洗是目前抑制膜污染的主要方法，但是清洗剂或是杀菌剂常常又导致复合膜性能不同程度的下降，所以更多的研究应该集中在对膜内的传递机理、界面聚合反应机理以及膜污染和氧化降解机理的深入认识等方面。通过有效地进行复合膜支撑体的改进，新型功能单体的开发，复合膜制备工艺的改进和参数的优化等，开发出具备廉价、抗污染、高效、低能耗、高寿命和智能化等特点的理想反渗透膜。

4 结语

反渗透水处理技术能够有效地去除水中重金属离子、有机污染物、细菌与病毒，生产出符合核电厂使用的优质的除盐水。目前，反渗透技术已经在石油化工、能原、生化制药、轻工、食品、环保、航天、人民生活等领域得到广泛应用，形成了独立的新兴技术产业。

参考文献：

[1]反渗透运行和清洗的探讨[J]，王波，2006

[2]除盐水生产系统手册，中国核电工程有限公司，2009