化工廠化學除鹽水電導率升高原因與控制策略

＊郝敬相

（盛隆化工有限公司 山東 277519）

含鹽是水體導電的主要成因之一，隨著水體含鹽量的升高其電阻會逐漸變小，因而具備較強的導電能力，可以說水體導電能力的強弱是水中含鹽量高低的真實反應。原水作為工業最基礎的原料，直接決定生產的成敗，但較高含鹽量的工業原水也是水體污染的罪魁禍首之一。煤化工企業的原水取自地表水、中水等水源。地表水包括南水北調工程供水以及當地水庫供水。中水包括企業除鹽水濃水及生化處理產水。隨著國家對環保的重視，污水零排放是每一家煤化工企業必須面對的現實。因此原水除鹽再利用就顯得格外重要。為此企業通過用超濾技術＋雙級反滲透進行原水除鹽，不僅有效提升了水質，且帶來了可觀的經濟效益以及社會效益。但在實際的處理過程中除鹽水箱水質突然惡化，無法回收至中間水箱，經過進一步測定發現除鹽水電導率呈現一定上升趨勢。為此，本文就化學除鹽水電導率升高原因進行分析，并完成控制策略的探究。

1.電導率定義與判斷標準簡介

（1）電導率定義。電導率是一種用以表示物質內部電流傳輸能力強弱的測量值，根據歐姆定律定義，該測量值用以表達電流密度以及電場強度之間的比率，是電阻率的導數。不同的液體當中擁有不同的離子類型和成分難度，因此表現有不同的導電性能，故可以根據電導率來完成液體當中含鹽成分、含離子成分以及濃度的判斷。

（2）化工原水處理過程中，水溶性鹽是一種普遍的存在，由于其強電解質的屬性因此具備較強的導電作用，所以可以運用電導率來對化工原水的除鹽效果進行衡量，測量結果顯示，在一定的質量濃度范圍內，化工原水當中的含鹽量與電導率之間呈現正相關關系。表1為電導率與不同鹽類鹽分含量之間的關系。

表1 電導率與不同鹽類鹽分含量之間的關系（25℃）

化工原水中電導率數值可以通過電導率測試儀直接進行測量。完成測量的過程中，首先，利用NaCl標準溶液對電導率儀進行校準；其次，分別完成輸入以及輸出特性檢驗、單點溫度校準以及指示溫度檢驗工作，在確定了電導率測試儀的準確性之后即可完成液體的電導率測量。實際上利用電導率值來完成化工原水當中總鹽分質量的判斷，不僅有著較高的準確性，其與傳統測試方法相比較更加經濟且快速有效。

2.化工廠化學除鹽電導率升高的原因

（1）電導率不達標。化工原水的除鹽是指在各種水處理工藝之下去除原水當中所包含的懸浮物、膠體以及無機陽離子、陰離子，所以對于除鹽水而言，其中所含有的雜質越少，表明水的純度越高。不過整個處理過程中并不意味著全部將其中所包含的鹽類去除干凈，根據不同的用途允許有微量雜質的保留。常見的廢水除鹽方法包含蒸餾法、電滲析法、離子交換法以及反滲透法等多種選擇，反滲透技術利用反滲透膜來完成化工廢水當中溶解鹽等各類雜質與水的分離，因為不同的溶液擁有不同的滲透壓力，整個反滲透過程在足夠壓力施加之下會形成一個與自然滲透流相反的過程，因此含有雜質的溶液會克服純水溶液自然滲透壓而發生反向流動，進而達到分離的目的。該種方式其作為一種分子級的過濾過程，不僅能夠實現99%溶解性礦物質、98%生物以及膠體物質的去除，同時也能夠完成95%～97%不溶解性有機物的去除。本次研究中的化工廠通過超濾技術＋雙級反滲透進行原水除鹽（工藝流程見圖1）。

圖1 反滲透除鹽工藝流程

整個除鹽過程中電導率的不達標是除鹽水電導率升高的原因之一，產生該種現象的原因在于尚未對除鹽系統建立起嚴格緊密且具有針對性地維護和監督工作。電導率升高的主要原因可以分為外部介質進入和設備故障兩部分。外部介質進入主要包括：原水被污染，原水電導率升高，引起除鹽負荷增加，氣體進入；藥劑污染或藥劑投加量不匹配。設備故障主要包括：超濾污堵，超濾膜絲損壞；反滲透膜污染，細菌滋生；離子交換系統樹脂失效。除鹽水電導率升高排查應倒序排查，找到電導率突增的工序。而倒序排查的主要依據則是日常設備維護和工藝數據記錄。因此完善的設備、工藝操作制度是除鹽水正常運行的保障。

（2）密封不嚴。除鹽水箱的密封性保證除鹽電導率達標的基礎之一，所以隨著密封性能下降，不僅導致空氣當中的灰塵以及CO2進入除鹽水影響除鹽水純度，同時也會對除鹽水箱的防腐層造成一定程度的損壞并進一步污染除鹽水體質。

首先，若除鹽水箱頂部密封出現問題會直接形成一個開放的系統，此時的CO2會直接進入除鹽水當中形成H2CO3發生二級電離，該過程中涉及的化學方程式如下：

此時的除鹽水中陰離子與陽離子之間的平衡關系為：

發生二級電離之后的除鹽水當中會擁有一定的電離平衡存在，所以在常溫常壓下除鹽水當中CO2的融入會導致pH值的降低，進而增加酸性腐蝕的風險，而腐蝕產物則會直接導致除鹽水當中的電導率的升高。

另外，該化工廠當中所使用的除鹽水箱為碳鋼結構，為了最大限度地避免腐蝕現象的發生，整個水箱內部噴涂聚脲以達到防腐的目的，該種防腐涂層材料環保性較強，且具有較高的柔韌性以及抗凍抗熱能力且具備較長的使用壽命，通常情況下，薄涂6mm以保證防腐能力。但經過世界的檢查發現該化工廠除鹽水箱內部防腐層存有大量的缺陷，除去本身彈性體厚度不夠，且出現多處凸起、針眼、滲透、流掛等缺陷之外，因水箱密封結構不嚴導致了一定腐蝕現象的存在，因此少量腐蝕產物會析出的三價鐵離子，三價鐵離子在除鹽水當中的融入導致了整體純度的下降，進而出現電導率升高的現象。

（3）超濾失效。化工原水處理領域超濾膜技術的使用擁有更高的雜質過濾效率和精度，能夠實現水中有害物質90%以上的去除。超濾膜技術的使用以流體在膜表面的切向流動為基礎，利用壓力驅動完成不同溶質分子量的分離和過濾，其作為一種物理分離過程能通過較少化學藥劑的使用避免造成二次污染。且整個操作過程中簡單易行，自動化程度較高，受到了業內的青睞。但在整個化工原水處理的過程中，對超濾膜有著極高的要求，一旦出現膜絲斷裂、污染或者是細菌滋生等情況，必定會導致處理效果的下降，而此時各種污染物的存在也會導致導電率的上升。

（4）反滲透損壞。本次研究過程當中，該化工廠擁有大量的高鹽原水產生，其產生的主要來源在于回用裝置反滲透濃水，該種高鹽原水不僅有著較高的電腦率，且波動范圍極大硬度較高，具有較強的腐蝕性，且容易產生無機鹽垢，若為對其進行軟化處理，后期完成反滲透的過程中由于無機鹽的結構會導致反滲透膜的嚴重污染堵塞；而在反射透膜使用的過程當中，由于各種微生物粘泥、金屬氧化物沉積以及各油及酯類覆蓋也會導致反滲透膜的污染和堵塞，進而影響處理效果導致電導率的升高。另外隨著反滲透膜的使用，精密過濾器失效以及磨損壞的現象也十分普遍，這樣一來不僅大大降低了滲透處理效果，隨著水中各類污染物的滯留整個電導率也會呈現上升的趨勢。

（5）混床失效。化學除鹽過程當中混床的使用是關鍵的步驟之一，但在其使用的過程中，一旦進酸管道殘留鹽酸出現逆向流動而進入鹽水箱，一定會導致鹽水箱的污染而影響除鹽效果造成電導率的升高。另外，整個化工生產過程當中，陰床和陽床需要協調使用，通過陽床完成水質凈化之后，水質當中大量HCO3-的存在會導致陰床除硅過程中無法發揮正常的作用，所以整個化學除鹽過程中會通過除碳器進行CO2的清除以實現HCO3-的去除，進而為進一步的除硅工作開展奠定基礎。但實際上除碳效率直接影響著鹽水當中CO2的清除效果。若除碳器效率過低，一定會導致水量的增加進而造成除碳器的超負荷運轉，因此水體當中含量的增加會大大降低HSiO3-吸附作用產生漏硅現象，進而導致電導率的升高。

另外，一旦混床的濾水帽發生損壞，隨著循環水的流動，會有樹脂進入水箱而引發一定程度的污染，若該過程中強制性的通過沖洗水泵來完成反滲透膜的沖洗，不僅不會對該種現象進行緩解，甚至會導致反滲透膜內因為樹脂的流入而產生污染和堵塞現象。

3.除鹽水電導率升高控制方法分析

（1）加強除鹽系統設備維護和監管。①加強鹽系統設備的維護和監督，整個監督維護過程應通過嚴格制度的制定和執行來進行保證，整個檢查、維護和監督范圍包括對再生系統的閥門、止回閥涉及二次脫鹽設備、脫鹽系統，通過這一操作可以保證二次脫鹽裝置的正常運行，使電導率能得到及時有效的控制；與此同時，在完成對二次脫鹽裝置進行監督的過程中，還可輔助實現對現有脫鹽水箱水質的深度論證，并為工程施工和驗收過程對脫鹽水箱水質進行有效控制提供依據。

②整個處理過程中除鹽水箱占據主導地位，因此在對其進行涂裝驗收過程中，特別是在焊接或拋光過程中，應仔細檢查和分析接頭處是否存在嚴重的電火花，并根據其在實際使用過程中的要求進行密封性以及儲水時間等相關因素的檢查來保證其穩定性。這樣一來，不僅能夠隨時地為處理過程提供水源補給，也能夠最大限度地保證處理效率以及各項處理流程的有效銜接。本化工廠除鹽水箱為碳鋼材質，因此對其防腐性能提出了一定程度的考驗，為保證整體缺陷的消除，進行防腐處理的過程中，必須要保證嚴格按照工藝以及相應的施工技術規范執行，避免因涂層缺陷而造成的不必要浪費。

③針對化學除鹽漏Na+的普遍現象，必須要加強對脫鹽系統進行在線監測和管理，為保證水質監測的有效性，加強水質漏Na+含量的控制，保證水質中漏Na+含量達到現行標準的要求。

（2）合理選擇脫鹽槽密封方式。目前，隨著水質、密封技術要求的提高，除鹽鹽水箱的應用還需要進一步改進，選擇合理的密封方式。密封方法和技術包括很多方面，堿液呼吸器密封、浮頂密封以及塑料球密封都是較為常見的選擇，但在實際選擇過程中各有優劣，必須根據處理需求來進行密封方式的確認。理論上塑料球可以用于密封處理，且塑料球密封效果可以達到95%以上，但在實際應用中，塑料球密封效果會受到現場填裝的影響導致無法達到最佳封閉效果，也會在小球運動的干擾下導致封裝效果的不理想現象產生；堿液呼吸器密封在選用的過程中有著良好的空氣隔離效果，不過也存在著水箱吸癟以及堿液進入水箱等風險干擾；而利用浮頂進行密封有高達99.5%覆蓋效率，不過在使用的過程中，必須通過底部來實現進出水，而這樣的過程中，很容易產生進水沖擊而導致損壞。

（3）有效控制碳減排。在具體的運行過程中，水質中含有多種不同的介質，HCO3-的自然脫硅將直接導致陰離子床不能有效地提高脫硅效率，同時離子吸附樹脂會嚴重限制水質，因此有必要對其進行有效控制，以降低其除碳效率。與此同時，也要保證對其進行嚴格的監督和管理，在保證合理性的同時，實現除碳效率的提升。

（4）其他注意因素。高電導率的原因還包括壓力低。除鹽設備的運行壓力在一定范圍內控制，例如，超濾和反滲透，具體參考設備說明書；控制脫鹽時間時，則要注意Na+是否有泄漏，且設備應及時有效地更換，以避免因性能下降而導致Na+泄漏；另外無論是超濾失效還是反滲透損壞都會導致化學除鹽水電導率的升高。為有效解決該種情況，除了要加強工藝操作之外，更要高度重視清潔生產工作。將清潔生產應用于處理實際，不僅能夠最大限度地避免污染與堵塞現象的發生，而且也可以從源頭減少化工廢水的排放；針對混床失效的現象，可以通過樹脂捕捉器的加裝有效地對樹脂顆粒進行攔截實現雜質的去除；同時在反滲透凈水前置安裝濾芯式保安過濾器，以保證反滲透系統的污染和堵塞進行阻止。盡管該種保安過濾器體積較小，但卻有著強大的過濾能力和過濾精度。使用過程中必須加強對其維護工作，濾芯更換過程中要保證對各種生物淤泥以及污垢的清洗，并確保安裝后的密封性。

4.綜述

化學除鹽過程中，除鹽水電導率升高現象十分普遍，因此正視該種現象產生的原因，并提出針對性的解決措施，才能夠有效地消除不良影響，提升除鹽效果。本次研究過程圍繞某化工廠展開，將所提出的解決措施進行實際驗證，得到了良好的處理效果。