反渗透膜在海水淡化中应用及改进

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1、反渗透膜在海水淡化中的应用及改进措施的分析摘要本文章介绍和分析了反渗透膜在某海水淡化工程中的应用及改 进措施。该工程采用反渗透工艺作为海水淡化的主体，得到了很好的 处理效果。海水淡化总产水量为270m3/h，出水电导率小于700s/cm， 总脱盐率可以达到99%以上。控制参数为：反渗透系统的进水SDI V3, pH=6.87.3, ORP在100250之间，出水水质稳定，可以为后 续的处理系统提供稳定的水源，极大限度的减轻了后续工艺的负荷， 并对运行过程中的出现的问题提出了改进措施。AbstractThe Applications of reverse osmosis membrane and

2、 improvement measure in seawater desalination project is introduced and analyzed in this text. reverse osmosis membrane is used in this seawater desalination project, and received the better treatment effect in the project. The product water capacity of this seawater desalination system is 270m3/h,

3、and the conductivity of fresh water is lesser than 700ps/cm, the desalting rate is greater than 99%.the control parameter is as follow: The SDI, pH and ORP of the primary RO inlet is controlled separately lesser than 3, from 6.8 to 7.3, and 100250. The product water quality of the seawater desalinat

4、ion is steady and this system is able to provided sufficient water, reduces the heavy burdens of the further system and provides the improvement measure for the problems appeared in the operation process.巴基斯坦某电站机组为1套560MW级燃气-蒸汽联合循环发电机组。电站 所需要的水源主要来自阿拉伯海的海水，故投建一海水淡化工程，为电站提供所 需要的淡水水源。海水淡化系统总产水量为270m3/

5、h，出水电导率在700ps/cm以 下，总脱盐率可以达到99%以上，出水水质稳定，完全可以达到海水淡化的目的， 为整个厂区提供了合格的淡水水源，并且有效地降低了后续除盐系统的负荷，保 证了其除盐水水质。一、海水淡化系统组成本工程采用陶氏SW30HRLE-400海水反渗透膜，共42只压力容器，7支膜一 组，共计588支膜组件，共2套设备。其反渗透膜成分为聚酰胺类复合膜，具 有较好的化学稳定性，耐腐蚀性和抗氧化性，较长的使用寿命。系统组成 主要包括预处理系统和反渗透本体系统。预处理系统主要由澄清池和UF系 统组成；本体系统主要是由反渗透RO膜组件系统、加药系统及化学清洗系 统组成。二、运行效果及分

6、析1.预处理系统澄清池采用聚合硫酸铁、聚丙烯酰胺和次氯酸钠联合加药处理的方式，并充 分利用斜板斜管的作用，对进水中的微生物，悬浮颗粒及胶体物质进行了有效地 分离，并及时通过排泥渣的操作来保证出水水质稳定。在出水中保持余氯量在 0.10.2mg/L范围内，防止出水中微生物的生长。出水水质良好，浊度在0.15NTU 以下。天/d图1澄清池出水浊度变化曲线UF系统采用外压式SFP膜组件，对澄清池出水进行进一步处理，去除细小 的悬浮颗粒，使出水满足反渗透膜的进水要求。运行效果稳定，出水浊度均在 0.060.11之间，SDI小于3。05101520253035404550天/d图2 UF系统出水浊度变化

7、曲线05 02.本体系统运行效果反渗透系统的运行效果主要通过出水电导率来进行评价。一级反渗透在脱盐 处理中起到主要作用，能量回收装置的出水压力高达6.5MPa，海水经过反渗透 膜组件的处理后，出水水质如表1所示。从表1中可以看出，海水的电导率非常 高，出水的电导率很低，表明大部分的离子得到了去除，硬度也到了有效地去除， 二者的去除率均在99%以上，到达了预期的处理效果。表1海水与反渗透出水水质对比表电导率（ms/cm）硬度（mmol/L）浊度（NTU）海水406011012023反渗透出水0.70.10.1三、反渗透系统控制参数为了保证反渗透系统的安全运行，在运行过程中要严格控制各种参数，具体

8、 见表2。表2海水淡化系统主要控制参数表控制参数SDI温度余氯量ORP回收率pH进水出水控制标准3145 C0.1mg/L10025040%6.87.388.5由表2可以看出，各种运行参数控制均需要控制在一定的范围内。（1）SDI 值反渗透系统进水中SDI值一直控制3以下，保证进水无细小悬浮颗粒，系 统前置了 5Mm保安过滤器，对细小悬浮颗粒及杂质进行分离，防止RO膜的孔 径被堵塞。系统在运行过程中，严格监控保安过滤器的进、出口压差变化，当压 差0.8bar时，及时更换滤芯，以保证反渗透进水流量，防止高压给水泵由于进 水流量低而造成叶轮汽蚀，进而防止汽化形成的气体冲刷膜组件，造成膜组件的 损坏

9、或形成气栓，使出水压力升高，造成“背压”现象，损坏膜组件。（2）温度一级反渗透膜组件在运行过程中要注意温度对膜组件的影响。系统的进水直 接来自室外的UF产水箱，进水温度直接受到季节变化的影响。当进水温度较低 的情况下，水中大部分离子的溶解度会降低，而且膜孔径的低温状态下会缩小， 溶解性离子随着水通过RO膜的数量将会减小，出水电导率较低，使系统保持较 高的脱盐率，同时所需要的反渗透压力也较高。当温度较高时，脱盐率则有所下降，其变化正如下图所示。其出水情况如图3图6所示。从图3和图4中可以看出，1#一级反渗透膜 组件在运行的前17天里，进水电导率在4850MS/cm之间，进水的温度较高时 （29.

10、5C以上），出水的电导率也较高，在400700s/cm而且波动性较大，脱 盐率维持在98%99%之间。当进水的温度有所下降，在29.5C以下时，出水电 导率明显呈现出下降的趋势看，而脱盐率也明显升高，而且波动较小，出水水质 保持稳定。2#一级反渗透膜组件的运行情况如图5和图6所示。其运行情况与 1#膜组件一致。99. 1099. 20 寥99. 00 谪8. 80 想98. 60 噩98. 4098. 2098. 001 3 57 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29天/d图3 1# 级反渗透膜组件脱盐率及温度变化曲线800700图I 1# 级反渗透出水电孚率及温度变

11、化反线*-电导率一-温度5600 500 5100 冷30099. 6099. 1099. 20蕙99. 0098. 2098. 0031. 5031. 0030. 5030. 0029. 5029. 0028. 5028. 001 3 57 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29天/ d800 700 5600 *500 S100 %)0 200 三100图5 2# 级反渗透膜组件脱盐率及温度变化曲线9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 天/d图6 2# 级反渗透出水电孚率及温度变化曲线(3) ORP进水中ORP含量高低直接代表了氧化剂的量，

12、澄清池和UF膜组件均有次 氯酸钠加药处理，但进水中的余氯量应控制在0.1mg/L以下，保证RO膜不被余 氯所氧化。过高含量的余氯会使RO膜的酰胺键被氯化，破坏膜内氢键，导致其 膜的性能下降，造成不可修复性的损伤，系统的脱盐率随之下降。ORP值通常 控制在250以下，主要通过向进水中加入NaHSO3进行控制。但是OPR过低， 会产生厌氧硫化菌的污染，故控制在100以上。(4) pH 值在RO系统运行过程中，主要是控制一级RO进水pH和出水pH，主要是通 过向进水和出水中投加盐酸和氢氧化钠来实现。该系统进水pH控制在6.87.3 之间，主要是防止结垢；出水pH控制在88.5，主要作用是在于将水中C

13、O2全 部转化为HCO3-，有利于二级RO膜组件对水中的离子进一步去除，提高系统的 除盐率。另外，CO2本身是一种气体，会随透过液自由进入RO产水，对后续的 除盐系统造成额外的负荷，影响除盐系统的除硅效果。（5）回收率回收率主要是通过系统的出水的浓水排放手动阀进行控制，系统的在运行过 程中的回收率控制在38%48%之间，高于系统的设计值。其主要原因在受到了 温度的影响，在浓水排放手动阀全开的情况下，回收率依然无控制在40%左右。 当温度升高时，（设计参考值为25C），膜的水通量会上升，温度每升高1摄氏 度，水通量会上升23%，由于高温的影响，使回收率超出了其控制范围。四、系统存在的问题及改进1

14、. 加药系统的布置本工程反渗透系统的加药系统包括酸加药装置、碱加药装置、阻垢剂加药装 置和还原剂加药装置，与预处理的加药装置同在一个房间内。同时控制加药泵的 变频和电源控制箱也布置在加药间内。由于化学药剂具有挥发性和腐蚀性，加药 间内的电气元件包括变频器装置均遭受到了一定程度的腐蚀，大部分变频器在使 用半年后就损坏，不能投入使用，只能进行更换。在加药间采取了强制通风的情 况下，情况仍未得到好转。电气控制箱应该从加药间移出，单独放置，才能彻底 避免此类问题的发生。2. 能量回收装置汽蚀本系统的进水采用了涡轮增压器（能量回收装置）来利用浓水的水力对原水 进行增压。在使用过程中，为了调节回收率，将浓

15、水排放阀调节至全开状态，经 过长时间运行后，增压器内的轴承出现了严重的汽蚀，其增压作用完全消失，反 而增加的进水管道的阻力，RO高压给水泵的额定压力40bar，经过增压器后的 压力降为38bar，完全没有起到增压的作用。经分析后，汽蚀的原因主要是浓水 排放阀门全开导致大量的气体被道吸至增压器所致。随后将浓水排放管道进行了 改造，将原有垂直排放的管道改造成经弯管改向后，流经3米管道后在排放，并 且在浓水排放阀前加装压力表，保持压力在2.5bar以上，防止排放口形成负压造 成汽蚀。图7能量回收装置止推轴承图8能量回收装置止推轴承3. 进水水温的调控本系统的进水水温主要受当地季节变化影响，无法进行自

16、主调节，在夏季温 度较高时，系统回收率超过了设计值的范围。加剧了浓差极化现象，在膜表面造 成严重的结垢现象，大大缩短膜组件的使用周期和寿命。应加强工作间的通风措 施，在有条件的情况下增设空调设备，降低进水温度。室外水箱建设遮光设施， 避免阳光的直射。4. 进水电导率过低系统的出水做为全厂的淡水水源，被用做多个分系统的冷却水水源，但是设 计的回水管路连接到1#清水池，即UF的进水池。由于1#清水池的电导率过低， 电导率在30MS/cm左右，直接导致RO系统的进水电导率低于膜组件的设计值， 在相同的运行压力下，系统的回收率达到了 48%左右，通过浓水排放阀已经无法 进行控制与调节，在这种工况下长时

17、间运行，导致膜的使用寿命大大缩短。建议 将回水管连接至生活水池或消防水池等系统或者建立独立的冷却水系统，这样可 以彻底避免此类问题的发生。介于现场不具备改造的条件，通过加强系统的监控 来对此问题进行控制。主要措施如下：1）1#清水池内的水在系统处于停运状态时，主要用于UF膜组件及前置碟片过 滤器的冲洗；2）启动系统时，先将1#清水池的水作为清洗水排掉再投入使用，运行时同时使 用1#和2#清水池做为UF的进水水源；3）在单独使用清水池时，使用2#清水池。这几项措施有效地控制了 RO膜进水电导率在设计值范围内，其回收率在温度正常下控制在40%左右。五、结论本文对反渗透膜在某海水淡化工程中的应用进行

18、了分析，该反渗透系统为电 站提供了质量合格的淡水水源，系统出水的电导率在700s/c似下，总脱盐率 在99%以上。预处理系统的稳定运行及对参数的严格控制是系统稳定运行的保 证。并对在运行过程中出现过的问题进行了分析和改进，对依然存在的问题提出 了一定的整改措施，对同类的工程应用具有一定的借鉴效果。参考文献1钟素红，衣守志，李超.海水淡化预处理技术的现状及发展J.海湖盐与化工, 2005,35（1）: 2730. 叶耀先，顾芳.海水淡化及其产业发展J.科技导报,1996, 9: 5961.3 杜慧玲，冯世宏，王建中.反渗透海水淡化的预处理技术研究进展J.天津化工, 2004,18（6）:1214.