YA反滲透裝置的介紹及運行

任松濤

【摘要】除鹽水生產(chǎn)系統(tǒng)盡管屬于核電廠的外圍系統(tǒng)，但是它對于核電廠的運行起著至關(guān)重要的作用，除鹽水生產(chǎn)系統(tǒng)經(jīng)過對淡水廠的生產(chǎn)水進行處理后，生產(chǎn)出合格的除鹽水并供給核島、常規(guī)島及BOP等用戶，同時它還要保證在事故情況下的除鹽水儲存量。本文主要講解反滲透裝置的運行及一般故障處理。

【關(guān)鍵詞】核電廠;除鹽水;反滲透裝置;RO膜

1、前言

除鹽水生產(chǎn)系統(tǒng)的功能是接收前置淡水廠系統(tǒng)來水，經(jīng)過雙濾料過濾器、一級反滲透組件和二級離子交換器的過濾和脫鹽處理，向SER和SED系統(tǒng)提供符合標準要求的除鹽水。

反滲透裝置作為除鹽水生產(chǎn)系統(tǒng)中最重要的組成部分，設計時考慮到昌江核電的化學原水水質(zhì)，為了滿足反滲透膜工作要求，必須對TPS化學原水進行預處理;RO機組的產(chǎn)水不能達到后置系統(tǒng)的脫鹽率要求，因此，又設置了二級離子交換除鹽設備。

昌江核電廠除鹽水處理系統(tǒng)采用雙濾料過濾、反滲透、一級除鹽加混床的除鹽水處理工藝。全部系統(tǒng)共計2列，正常運行時一用一備，但系統(tǒng)設計可以保證兩列同時運行，保證大量的除鹽水供給要求。

本文主要講解了反滲透的工作原理并結(jié)合昌江核電廠反滲透裝置在運行過程中可能出現(xiàn)的故障進行了具體分析。

2、反滲透介紹

2.1反滲透相關(guān)概念

（1）滲透——只透過溶劑而不透過溶質(zhì)的膜稱為理想半透膜。當把溶劑和溶液（或兩種不同濃度的溶液）分置于此膜的兩側(cè)時，溶劑將自發(fā)地穿過半透膜向溶液（或從低濃度向高濃度溶液）側(cè)流動，這種自然現(xiàn)象叫做滲透（Osmosis），如果上述過程中溶劑是純水，溶質(zhì)是鹽份，當用理想半透膜將它們分離開時，純水側(cè)的水會自發(fā)地通過半透膜流入鹽水側(cè)，

（2）滲透壓——純水側(cè)的水流入鹽水側(cè)，濃水側(cè)的液位上升，當上升到一定高度后，水通過膜的凈流量等于零，此時該過程達到平衡，與該液位高度對應的壓力稱為滲透壓（Osmotic pressure），

一般來說滲透壓的大小，取決于溶液的種類、濃度和溫度，而與半透膜本身無關(guān)，通?？捎孟率絹碛嬎銤B透壓：

π=CRT

π—滲透壓，大氣壓

C—濃度差，摩爾/升

R—氣體常數(shù)，等于0.08206升*大氣壓/摩爾*oK

T—絕對溫度 OK

上式是應用熱力學公式推導出來的，因此只對稀溶液才是準確的。C為水中離子濃度，若為非電解質(zhì)則為分子的濃度。

（3）反滲透——當在膜的鹽水側(cè)施加一個大于滲透壓的壓力時，水的流向就會逆轉(zhuǎn)，此時鹽水中的水將流入純水側(cè)，這種現(xiàn)象叫反滲透（Reverse Osmosis，簡稱RO），

2.2反滲透膜介紹

反滲透膜的種類多，分類方法也很多，但大體上可按膜材料的化學組成和膜材料的物理結(jié)構(gòu)外型結(jié)構(gòu)及來區(qū)分。

（1）按膜材料的化學組成大致可分為：

醋酸纖維膜、芳香聚酰胺膜等

（2）按膜材料的物理結(jié)構(gòu)大致可分為：

非對稱膜、復合膜等

（3）按外型結(jié)構(gòu)大致可分為：

管式、平板式、中空纖維式及渦管式

RO系統(tǒng)運行時，原水中一部分水沿與膜垂直的方向通過膜，此時鹽類和膠體物質(zhì)將在膜表面濃縮，剩余一部分原水沿與膜平行的方向?qū)饪s的物質(zhì)帶走。膜元件的水通量越大、回收率越高，則其在膜表面濃縮程度越高。膜表面的物質(zhì)濃度與主體水流中物質(zhì)濃度不同，這種情況稱為濃差極化。增大等不良后果，因此在渦卷式膜元件中裝有給水通道隔網(wǎng)，以增加給水—濃縮通道的紊亂程度，進而減少濃差極化的發(fā)生。

2.3反滲透工作原理

簡單地說，反滲透被認為是分子級的過濾過程，這種“過濾作用”能夠從水中除去99%溶解性礦物質(zhì)，95-97%大多數(shù)不溶解性有機物和98%以上的生物和膠體物質(zhì)。利用半透膜可以達到這樣高度分離的效果，這種膜僅能讓某些物質(zhì)（如水）容易通過而其它物質(zhì)（如溶解鹽）則不讓通過。如果純水與鹽溶液被一張半透膜隔開，純水就會通過膜進入鹽溶液。如下左圖：

每種溶液都有特定的滲透壓力，其大小決定于水中溶解物的種類和濃度，這個壓力就是引起流過半透膜的驅(qū)動力。

反滲透就是與自然滲透流向相反的一個過程，通過向濃溶液端施加足夠的壓力克服稀溶液（純水）的自然滲透壓使其反向流動。如上右圖。

在實際應用中，需要的與自然滲透流動反方向的力是由高壓泵提供的。水通過高壓泵被泵入裝有半透膜的濾筒（壓力容器），在大氣壓下產(chǎn)品水從系統(tǒng)中流出，被膜截留的溶解性固體通過調(diào)節(jié)閥不斷地從系統(tǒng)中沖走，這就是濃縮水流 。半透膜的除鹽量與原水的TDS濃度成正比，而與使用壓力無關(guān)。然而純水產(chǎn)量與膜的使用壓力成正比。增加操作壓力會增加水的產(chǎn)量而不影響除鹽量。因此使用壓力愈高意味著水質(zhì)愈好、產(chǎn)水量愈多?？梢钥紤]采用高回收率下運行來降低系統(tǒng)的運行成本。GRO321系統(tǒng)的設計滿足這個原則。

3、膜系統(tǒng)故障及一般處理方法

結(jié)論：

反滲透裝置在我廠已經(jīng)運行了一段時間，通過對這段時間的學習和總結(jié)，對于引起反滲透裝置的原因得出以下結(jié)論：

（1）由進水水質(zhì)變化引起的反滲透故障，如進水水質(zhì)變化，預處理系統(tǒng)無法得到優(yōu)化;

（2）由預處理引起的反滲透故障，如雙濾料過濾器無法正常工作，或者雙濾料過濾器微生物繁殖嚴重等;

（3）由保安過濾器引起的反滲透故障，如保安過濾器濾芯污堵嚴重等;

（4）由阻垢劑加藥系統(tǒng)引起的反滲透故障，如加藥量不能滿足實際制水要求或者藥量的濃度不滿足要求。

參考文獻：

[1]核電廠中級運行，?？冢褐泻思瘓F海南核電有限公司，2018.

[2]江海，反滲透膜元件的清洗與再應用，武漢：化學工業(yè)出版社，2008.

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