YA反渗透装置的介绍及运行

任松涛

【摘要】除盐水生产系统尽管属于核电厂的外围系统，但是它对于核电厂的运行起着至关重要的作用，除盐水生产系统经过对淡水厂的生产水进行处理后，生产出合格的除盐水并供给核岛、常规岛及BOP等用户，同时它还要保证在事故情况下的除盐水储存量。本文主要讲解反渗透装置的运行及一般故障处理。

【关键词】核电厂;除盐水;反渗透装置;RO膜

1、前言

除盐水生产系统的功能是接收前置淡水厂系统来水，经过双滤料过滤器、一级反渗透组件和二级离子交换器的过滤和脱盐处理，向SER和SED系统提供符合标准要求的除盐水。

反渗透装置作为除盐水生产系统中最重要的组成部分，设计时考虑到昌江核电的化学原水水质，为了满足反渗透膜工作要求，必须对TPS化学原水进行预处理;RO机组的产水不能达到后置系统的脱盐率要求，因此，又设置了二级离子交换除盐设备。

昌江核电厂除盐水处理系统采用双滤料过滤、反渗透、一级除盐加混床的除盐水处理工艺。全部系统共计2列，正常运行时一用一备，但系统设计可以保证两列同时运行，保证大量的除盐水供给要求。

本文主要讲解了反渗透的工作原理并结合昌江核电厂反渗透装置在运行过程中可能出现的故障进行了具体分析。

2、反渗透介绍

2.1反渗透相关概念

（1）渗透——只透过溶剂而不透过溶质的膜称为理想半透膜。当把溶剂和溶液（或两种不同浓度的溶液）分置于此膜的两侧时，溶剂将自发地穿过半透膜向溶液（或从低浓度向高浓度溶液）侧流动，这种自然现象叫做渗透（Osmosis），如果上述过程中溶剂是纯水，溶质是盐份，当用理想半透膜将它们分离开时，纯水侧的水会自发地通过半透膜流入盐水侧，

（2）渗透压——纯水侧的水流入盐水侧，浓水侧的液位上升，当上升到一定高度后，水通过膜的净流量等于零，此时该过程达到平衡，与该液位高度对应的压力称为渗透压（Osmotic pressure），

一般来说渗透压的大小，取决于溶液的种类、浓度和温度，而与半透膜本身无关，通常可用下式来计算渗透压：

π=CRT

π—渗透压，大气压

C—浓度差，摩尔/升

R—气体常数，等于0.08206升*大气压/摩尔*oK

T—绝对温度 OK

上式是应用热力学公式推导出来的，因此只对稀溶液才是准确的。C为水中离子浓度，若为非电解质则为分子的浓度。

（3）反渗透——当在膜的盐水侧施加一个大于渗透压的压力时，水的流向就会逆转，此时盐水中的水将流入纯水侧，这种现象叫反渗透（Reverse Osmosis，简称RO），

2.2反渗透膜介绍

反渗透膜的种类多，分类方法也很多，但大体上可按膜材料的化学组成和膜材料的物理结构外型结构及来区分。

（1）按膜材料的化学组成大致可分为：

醋酸纤维膜、芳香聚酰胺膜等

（2）按膜材料的物理结构大致可分为：

非对称膜、复合膜等

（3）按外型结构大致可分为：

管式、平板式、中空纤维式及涡管式

RO系统运行时，原水中一部分水沿与膜垂直的方向通过膜，此时盐类和胶体物质将在膜表面浓缩，剩余一部分原水沿与膜平行的方向将浓缩的物质带走。膜元件的水通量越大、回收率越高，则其在膜表面浓缩程度越高。膜表面的物质浓度与主体水流中物质浓度不同，这种情况称为浓差极化。增大等不良后果，因此在涡卷式膜元件中装有给水通道隔网，以增加给水—浓缩通道的紊乱程度，进而减少浓差极化的发生。

2.3反渗透工作原理

简单地说，反渗透被认为是分子级的过滤过程，这种“过滤作用”能够从水中除去99%溶解性矿物质，95-97%大多数不溶解性有机物和98%以上的生物和胶体物质。利用半透膜可以达到这样高度分离的效果，这种膜仅能让某些物质（如水）容易通过而其它物质（如溶解盐）则不让通过。如果纯水与盐溶液被一张半透膜隔开，纯水就会通过膜进入盐溶液。如下左图：

每种溶液都有特定的渗透压力，其大小决定于水中溶解物的种类和浓度，这个压力就是引起流过半透膜的驱动力。

反渗透就是与自然渗透流向相反的一个过程，通过向浓溶液端施加足够的压力克服稀溶液（纯水）的自然渗透压使其反向流动。如上右图。

在实际应用中，需要的与自然渗透流动反方向的力是由高压泵提供的。水通过高压泵被泵入装有半透膜的滤筒（压力容器），在大气压下产品水从系统中流出，被膜截留的溶解性固体通过调节阀不断地从系统中冲走，这就是浓缩水流 。半透膜的除盐量与原水的TDS浓度成正比，而与使用压力无关。然而纯水产量与膜的使用压力成正比。增加操作压力会增加水的产量而不影响除盐量。因此使用压力愈高意味着水质愈好、产水量愈多。可以考虑采用高回收率下运行来降低系统的运行成本。GRO321系统的设计满足这个原则。

3、膜系统故障及一般处理方法

结论：

反渗透装置在我厂已经运行了一段时间，通过对这段时间的学习和总结，对于引起反渗透装置的原因得出以下结论：

（1）由进水水质变化引起的反渗透故障，如进水水质变化，预处理系统无法得到优化;

（2）由预处理引起的反渗透故障，如双滤料过滤器无法正常工作，或者双滤料过滤器微生物繁殖严重等;

（3）由保安过滤器引起的反渗透故障，如保安过滤器滤芯污堵严重等;

（4）由阻垢剂加药系统引起的反渗透故障，如加药量不能满足实际制水要求或者药量的浓度不满足要求。

参考文献：

[1]核电厂中级运行，海口：中核集团海南核电有限公司，2018.

[2]江海，反渗透膜元件的清洗与再应用，武汉：化学工業出版社，2008.

[3]靖大为，纯水制备工艺及膜技术的现状及发展，工业水处理，1999.