反滲透膜在制氧循環(huán)冷卻水中的應(yīng)用

周兆年，張萬(wàn)勝，王 衛(wèi)，倪蘇林

（1.江蘇精科霞峰環(huán)保科技有限公司，江蘇常州, 213022；2.青海宏源氣體有限公司，青海西寧 810000）

1 情況概述

青海宏源氣體有限公司有2 套制氧系統(tǒng)3 600 m3、6 000 m3制氧，兩個(gè)系統(tǒng)分別配套循環(huán)水量700 m3/h、1 200 m3/h 的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，原采用循環(huán)水系統(tǒng)投加水處理藥劑控制水質(zhì)；由于地處西北，工業(yè)園區(qū)補(bǔ)水水質(zhì)偏硬，不適合作為制氧循環(huán)冷卻水的補(bǔ)水。為了滿(mǎn)足生產(chǎn)需求，特配置了兩套補(bǔ)水反滲透系統(tǒng)，產(chǎn)水量分別為5 m3/h、8 m3/h，園區(qū)補(bǔ)水經(jīng)過(guò)反滲透設(shè)備處理后作為補(bǔ)水進(jìn)水集水池，自運(yùn)行以后，循環(huán)水硬度逐漸降低。

2 反滲透設(shè)備技術(shù)

反滲透系統(tǒng)是目前應(yīng)用比較廣泛的一種除鹽技術(shù)，主要是通過(guò)選擇性反滲透膜只能讓水分子透過(guò)的性能，采用增加設(shè)備，提高進(jìn)水壓，水分子透過(guò)反滲透膜，通過(guò)中心產(chǎn)水管從軟水側(cè)出水口流出，而濃水側(cè)水中鹽分逐漸濃縮，和被膜截留的有機(jī)物、細(xì)菌、病毒等，在濃水端流出，從而達(dá)到了除鹽分離凈化的目的。

近年來(lái)，反滲透系統(tǒng)因具有較好的運(yùn)行穩(wěn)定性，在污水處理、電力、鍋爐、制藥、等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。早期運(yùn)行成本較高，隨著生產(chǎn)工藝及技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，生產(chǎn)成本、維護(hù)成本降低，以及膜使用壽命延長(zhǎng)，使得運(yùn)行成本的大幅度降低，也是推動(dòng)膜技術(shù)發(fā)展的重要原因。

由于反滲透系統(tǒng)對(duì)原水的要求較高，不合格的原水有可能造成反滲透膜污堵，導(dǎo)致產(chǎn)生量和水質(zhì)受影響；所以經(jīng)過(guò)了較好預(yù)處理的原水，去除了較多量的膠體、有機(jī)物等才能夠作為反滲透的進(jìn)水。

3 工藝流程簡(jiǎn)介

循環(huán)水泵將集水池中的冷卻水輸送到制氧換熱器中，在制氧換熱器處進(jìn)行熱交換，熱水通過(guò)冷卻塔降溫，再次回到冷卻水集水池，在集水池處，有水處理加藥設(shè)備，24 h 投加緩蝕阻垢劑控制水體腐蝕結(jié)垢，定期投加殺菌劑控制微生物藻類(lèi)，工業(yè)園區(qū)補(bǔ)水進(jìn)過(guò)補(bǔ)水泵進(jìn)入集水池，后經(jīng)過(guò)改造增加反滲透設(shè)備，一部分補(bǔ)水進(jìn)入反滲透設(shè)備進(jìn)行處理后，補(bǔ)入集水池。見(jiàn)圖1。

圖1 工藝流程圖

4 應(yīng)用效果

4.1 工業(yè)區(qū)補(bǔ)水與反滲透出水硬度對(duì)比

園區(qū)補(bǔ)水鈣硬度較高，在300 mg/L 以上，經(jīng)過(guò)了反滲透設(shè)備處理后，出水硬度達(dá)到了50 mg/L 以下，見(jiàn)圖2。

圖2 工業(yè)區(qū)補(bǔ)水與反滲透出水硬度對(duì)比圖

補(bǔ)入循環(huán)水后能夠極大地降低循環(huán)水的硬度，降低循環(huán)水的結(jié)垢趨勢(shì)；根據(jù)現(xiàn)行國(guó)標(biāo)《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50050-2017）中技術(shù)指標(biāo)要求，間冷開(kāi)式系統(tǒng)循環(huán)冷卻水傳熱面水側(cè)壁溫大于70 ℃，鈣硬度應(yīng)小于200 mg/L，為了保持制氧設(shè)備能夠長(zhǎng)期高效的運(yùn)行，制氧循環(huán)冷卻水鈣硬度應(yīng)當(dāng)控制在小于200 mg/L。

4.2 投用補(bǔ)水反滲透設(shè)備后循環(huán)水質(zhì)變化

2020 年6 月2 日投用了補(bǔ)水反滲透設(shè)備，循環(huán)水指標(biāo)逐步降低至100～200 mg/L，見(jiàn)圖3、圖4。

圖3 3 600 m3制氧循環(huán)水鈣硬度變化圖

圖4 6 000 m3制氧循環(huán)水鈣硬度變化圖

5 補(bǔ)水采用反滲透設(shè)備與循環(huán)水投加水處理藥劑配合使用優(yōu)點(diǎn)

5.1 腐蝕控制

補(bǔ)水經(jīng)過(guò)反滲透系統(tǒng)，大幅度降低循環(huán)水離子強(qiáng)度，使水體保持長(zhǎng)時(shí)間低硬度、堿度下運(yùn)行，可以通過(guò)投加pH 調(diào)節(jié)劑，提高pH 到8.0～8.5，并投加緩蝕劑，控制循環(huán)水腐蝕。

5.2 結(jié)垢控制

補(bǔ)水經(jīng)過(guò)反滲透系統(tǒng)，大幅度降低循環(huán)水硬度，使循環(huán)水體成垢離子濃度降低，有利于結(jié)垢控制。

5.3 微生物控制

補(bǔ)水經(jīng)過(guò)反滲透系統(tǒng)，水體中的微生物、藻類(lèi)、營(yíng)養(yǎng)物得到去除，有利于循環(huán)水的殺菌控制，配合投加氧化型/非氧化性殺菌劑，藻類(lèi)、微生物得到有效控制。

6 結(jié)論

補(bǔ)水反滲透系統(tǒng)結(jié)合循環(huán)水投加水處理藥劑配合使用，能夠有效地控制制氧循環(huán)冷卻水的腐蝕、結(jié)垢、微生物滋生等問(wèn)題，能夠使制氧設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間處于高效的生產(chǎn)狀態(tài)。此工藝模式對(duì)于換熱溫度有較高要求的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)有較高的推廣價(jià)值。