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M310機(jī)組反滲透水處理技術(shù)應(yīng)用

2017-03-02 20:03:11趙云鵬楊寧毛巍嶺
科學(xué)與財(cái)富 2016年21期
關(guān)鍵詞:反滲透核電

趙云鵬+楊寧+毛巍嶺

摘要:本文對(duì)福清核電M310機(jī)組除鹽水生產(chǎn)系統(tǒng)反滲透水處理技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了探討和研究,為后續(xù)反滲透水處理技術(shù)在核電項(xiàng)目的應(yīng)用提出意見(jiàn)和建議。

關(guān)鍵詞:反滲透;核電;除鹽水

1 概要

反滲透系統(tǒng)的設(shè)備包括:反滲透保安過(guò)濾器、高壓泵、反滲透膜組架、反滲透膜元件、反滲透壓力容器、反滲透化學(xué)清洗系統(tǒng)、反滲透加藥裝置(包括還原劑加藥裝置、阻垢劑加藥裝置)構(gòu)成。

反滲透原理是利用滲透這種現(xiàn)象來(lái)實(shí)現(xiàn)分離的。對(duì)兩種含有不同濃度的鹽水,用一張具有半透過(guò)性質(zhì)的膜分開(kāi),會(huì)發(fā)現(xiàn)含鹽濃度低的一邊的水會(huì)透過(guò)膜滲透到含鹽濃度高的一邊,但其所含有的鹽分并不滲透。這樣逐漸融合直到兩邊的含鹽濃度相等為止,這種現(xiàn)象叫滲透。隨著滲透過(guò)程的進(jìn)行,純水一側(cè)的液面不斷下降,鹽水一側(cè)的液面則不斷上升。當(dāng)液面不再變化時(shí),滲透便達(dá)到了平衡狀態(tài)。此時(shí),兩側(cè)液面的高度差稱為該種溶液的滲透壓。通常溶液愈濃,溶液的滲透壓愈大。自然的滲透過(guò)程很長(zhǎng),為了加快這個(gè)融合過(guò)程,可以在含鹽量高的一側(cè)增加一個(gè)壓力,讓滲透停止,這就是膜的滲透壓力,再把壓力加大,水就可以反向滲透,鹽分則留下來(lái),這就形成了反滲透的除鹽原理。即在有鹽分的水中,加以比自然滲透壓力更大的壓力,使?jié)B透向相反方向進(jìn)行,把原水中的水分子壓到膜的另一邊,變成潔凈的水,從面達(dá)到去除水中鹽分的目的。

2 反滲透水處理技術(shù)在M310機(jī)組除鹽水中的應(yīng)用

反滲透水處理技術(shù)已應(yīng)用于福清核電M310機(jī)組的除鹽水生產(chǎn)中。在進(jìn)入反滲透系統(tǒng)之前,原水要經(jīng)過(guò)雙濾料過(guò)濾器進(jìn)行預(yù)處理,預(yù)處理的目的在于去除水中懸浮物,改善原水水質(zhì),使其滿足反滲透系統(tǒng)的進(jìn)水要求,同時(shí)延長(zhǎng)反滲透膜的使用壽命。

2.1 反滲透系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程

經(jīng)過(guò)雙濾料過(guò)濾器后的產(chǎn)水SDI<5,流量為120m3/h/。反滲透根據(jù)進(jìn)水條件,采用了一級(jí)兩段的排列方式,回收率達(dá)到75%,提高了整個(gè)系統(tǒng)水的利用率,減少了水資原損失。反滲透脫鹽部分為母管制,兩套反滲透裝置并聯(lián)運(yùn)行,每套反滲透裝置的產(chǎn)水量為120m3/h,正常情況下一套反滲透裝置運(yùn)行。

進(jìn)水首先經(jīng)過(guò)保安過(guò)濾器,保安過(guò)濾器的正常出力為160m3/h/臺(tái),設(shè)計(jì)壓力為0.6MPa,再經(jīng)過(guò)高壓泵,把壓力提高到1.5MPa,每臺(tái)水泵設(shè)置變頻裝置,保證了水泵出水流量恒定,并提供反滲透裝置出水流量測(cè)量裝置,以實(shí)現(xiàn)變頻流量控制。進(jìn)水經(jīng)加壓進(jìn)入膜壓力容器后,進(jìn)水在壓力作用下利用反滲透半透膜上眾多的孔,這些孔與水分子的大小相當(dāng),由于細(xì)菌、病毒、大部分有機(jī)污染物和水合離子均比水分子大得多,因此不能透過(guò)反滲透半透膜,而與透過(guò)反滲透膜的水相分離。

在水中眾多種雜質(zhì)中,溶解性鹽類是最難清除的,因此,經(jīng)常根據(jù)除鹽率的高低來(lái)確定反滲透的凈水效果。清水經(jīng)膜元件中心集水管道經(jīng)過(guò)除碳器匯集至淡水箱,濃水則由濃水管道進(jìn)入反沖洗水箱。為了減少膜結(jié)垢和污染,在原水進(jìn)入反滲透裝置前還加入了還原劑和阻垢劑。

2.2 反滲透系統(tǒng)的反洗和化學(xué)清洗

反滲透化學(xué)清洗裝置包括清洗水箱、清洗保安過(guò)濾器和清洗水泵,反滲透每次運(yùn)行結(jié)束時(shí),均需沖洗,沖洗水流量160m3/h,壓力0.3MPa,時(shí)間約3min。當(dāng)反滲透裝置出現(xiàn)以下情況時(shí),須進(jìn)行化學(xué)清洗,1)進(jìn)水壓力、中段壓力、濃水壓力,在運(yùn)行條件不變的情況下,此三點(diǎn)的壓差比初始差上升15%~20%。2)在運(yùn)行條件不變的情況下產(chǎn)水量下降5%~10%。3)產(chǎn)水量不變的情況下脫鹽率下降。

反滲透的化學(xué)清洗應(yīng)根據(jù)膜的污染情況選擇藥劑,在有機(jī)物污染、結(jié)垢、微生物污染等情況下采用酸洗、堿洗或?qū)S们逑磩┑惹逑矗瑢⑶逑匆号浜煤筮M(jìn)行循環(huán)清洗,此過(guò)程應(yīng)保持0.05MPa左右壓力,溫度最好控制在30℃左右,一般循環(huán)10~30min,以使溶液充分浸潤(rùn)膜;浸泡1h,以使清洗液能夠充分滲透至膜孔深層。酸性清洗主要用于去除結(jié)垢,堿性清洗主要用于去除微生物或者有機(jī)污染物,通常的清洗順序是先進(jìn)行酸洗,然后進(jìn)行堿洗。在某些情況下,如果污染主要為有機(jī)物或者微生物,可以先堿洗,后酸洗,最后再進(jìn)行一步堿洗,把堿洗作為最后一步的重要原因在于它能使得經(jīng)過(guò)酸洗后的膜孔充分張開(kāi),以恢復(fù)產(chǎn)水流量,化學(xué)清洗后再啟動(dòng)反滲透沖洗系統(tǒng),將藥液沖凈避免清洗藥液影響產(chǎn)水水質(zhì)。

2.3 反滲透系統(tǒng)的控制和報(bào)警

反滲透系統(tǒng)采用手動(dòng)和全自動(dòng)兩種操作方式,反滲透全過(guò)程有PLC 程序控制,設(shè)有自動(dòng)啟動(dòng)、啟動(dòng)及停止時(shí)自動(dòng)沖洗功能。在運(yùn)行過(guò)程中,要嚴(yán)格控制反滲透進(jìn)水水質(zhì),保證反滲透系統(tǒng)在符合進(jìn)水水質(zhì)條件下運(yùn)行,同時(shí)要及時(shí)調(diào)整反滲透一段進(jìn)水ORP、壓力和流量,二段進(jìn)水壓力,濃水排放壓力、濃水流量,產(chǎn)水流量及產(chǎn)水電導(dǎo)率在規(guī)定范圍內(nèi),在滿足產(chǎn)水量和水質(zhì)的前提下,控制操作壓力在盡量低的壓力值,這樣有利于降低膜的水通量衰減,減少膜的更換頻率。

3 反滲透存在的問(wèn)題及應(yīng)用前景

目前反滲透膜技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中或是在應(yīng)對(duì)膜污染問(wèn)題時(shí)所產(chǎn)生的膜氧化仍是制約反滲透膜廣泛應(yīng)用的重要因素。另外,反滲透膜對(duì)一些具有特殊截留機(jī)理的離子的脫除效果還不理想,反滲透膜的截留性能仍需進(jìn)一步提高,以提高膜分離效率,降低生產(chǎn)成本。

對(duì)于一直伴隨著膜技術(shù)發(fā)展的膜污染問(wèn)題,對(duì)它的控制已成為延長(zhǎng)膜使用壽命和降低運(yùn)行成本的關(guān)鍵。預(yù)處理與膜清洗是目前抑制膜污染的主要方法,但是清洗劑或是殺菌劑常常又會(huì)導(dǎo)致復(fù)合膜性能不同程度的下降,所以更多的研究應(yīng)該集中在對(duì)膜內(nèi)的傳遞機(jī)理、界面聚合反應(yīng)機(jī)理以及膜污染和氧化降解機(jī)理的深入認(rèn)識(shí)等方面。通過(guò)有效地進(jìn)行復(fù)合膜支撐體的改進(jìn),新型功能單體的開(kāi)發(fā),復(fù)合膜制備工藝的改進(jìn)和參數(shù)的優(yōu)化等,開(kāi)發(fā)出具備廉價(jià)、抗污染、高效、低能耗、高壽命和智能化等特點(diǎn)的理想反滲透膜。

4 結(jié)語(yǔ)

反滲透水處理技術(shù)能夠有效地去除水中重金屬離子、有機(jī)污染物、細(xì)菌與病毒,生產(chǎn)出符合核電廠使用的優(yōu)質(zhì)的除鹽水。目前,反滲透技術(shù)已經(jīng)在石油化工、能原、生化制藥、輕工、食品、環(huán)保、航天、人民生活等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,形成了獨(dú)立的新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)。

參考文獻(xiàn):

[1]反滲透運(yùn)行和清洗的探討[J],王波,2006

[2]除鹽水生產(chǎn)系統(tǒng)手冊(cè),中國(guó)核電工程有限公司,2009

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