反滲透技術在處理除鹽水中的應用

郭文霞

（晉能控股煤業集團廣發化學工業有限公司，山西 大同 037000）

引言

除鹽水處理是循環利用水資源的一項工作，加強對除鹽水處理方法的研究，可以緩解我國水資源供需矛盾問題，避免出現水資源大量浪費的現象。在除鹽水處理的實踐中，加強對技術的創新，要從反滲透技術應用著手，結合實際的工作需求，明確反滲透技術的應用原理，對除鹽水處理工作技術方案進行優化，提高處理工藝和技術水平，節約資源投入，降低水處理成本。

1 除鹽水處理的必然性分析

1.1 除鹽水在甲醇生產過程中的作用

甲醇是以煤為原料，采用SHELL 煤氣化技術生產粗煤氣，粗煤氣分經甲醇裝置生產精甲醇。在生產甲醇過程中，除鹽水主要供給鍋爐、煤氣化、甲醇裝置。鍋爐經對除鹽水除氧、高壓、加熱等技術手段變為低壓蒸汽、次中壓蒸汽、高壓蒸汽。次壓蒸汽一部分用于全廠的伴熱、采暖使用，另一部分用于甲醇裝置的壓縮機背壓。次中壓蒸汽主要用于3 MW 的小汽輪機發電。高壓蒸汽主要用于空分壓縮機背壓。在甲醇裝置除鹽水主要為合成換熱器與變換換熱器降溫。由此可見，除鹽水處理項目的存在有其必然性，通過該環節將能夠確保生產用水的純凈度，從而保護轉換設備，為生產甲醇的經濟效益和社會效益奠定重要保障。

1.2 有助于提高設備的安全系數

隨著甲醇廠除鹽水處理技術的持續更新與優化，制醇設備將能夠得到強有力的保護，從而有助于升級設備結構，減少設備在使用過程中的腐蝕現象，延長設備的使用壽命。除此之外，除鹽水處理環節的存在還有助于保持甚至優化甲醇廠轉換設備的良好性能，保障生產過程中如蒸汽的流通、循環利用等環節的有效性[1]，在落實控制積鹽現象的同時也消除了部分事故隱患，提高設備的安全性能，并且為現代甲醇廠的健康、穩定發展提供穩定的保障。

2 反滲透水處理技術概述——以反滲透膜法為例

所謂反滲透技術，是指以壓強差作為驅動力的技術，其優勢特點就是分離度高，能夠有效避免相變等不良情況，且操作十分簡單。在科技發達的當下，反滲透膜的孔徑已經提高至納米級別，也就是說，即便通過掃描電鏡試圖看到的過濾小孔也無法實現。在此情形下，當水分子彌散地獲得了超過原來滲透壓大小的作用力時，其將可以實現反滲透，使用最新研發的RO半透膜來制造出純凈度較高的水質，同時也可以攔截所有有機物和膠體，從而實現最高程度的水凈化性。

2.1 反滲透膜概述

由于材料分子的結構直接影響反滲透膜的性能，因此常規的制作原材料一般為以醋酸纖維和芳香聚肽胺等優質的高分子材料。其中，前者由于制作簡易的特點而更受認可。

從結構特點上看，反滲透膜可從宏觀和微觀兩個層面進行劃分。前者指反滲透膜的外觀，并據其幾何形象劃分成板、管、卷以及中空纖維四個類型。后者則是指其結構（斷面）以及狀態（結晶）等。

一般而言，反滲透膜包括均相和非均相兩類。后者是指孔隙分布既不對稱也不均勻還不規則的一類，而其這種特性恰好決定反滲透膜的方向性，同時還有助于提升除鹽水處理環節的質量和效率，因而成為目前得到最廣泛應用的一種滲透膜。也正因如此，在使用這類反滲透膜的過程中，安裝人員務必關注其安裝方向，若是安裝順序錯亂將會影響除鹽水處理工作的效果。除此之外，根據衡量標準的不同，反滲透膜的分類也各有不同。但總體上看，用于除鹽水處理環節中的反滲透膜應當是質量高、脫鹽率高、耐腐蝕和高溫、不易變形的類型。

2.2 反滲透膜法水處理設備的使用原理分析

從制作原理上看，現階段的反滲透膜法水處理設備多以反滲透技術、多級預過濾技術以及雙波長紫外線消解技術為主[2]，從而獲取相對良好的性能，也因此更便于修理和使用。具體說來，其設備系統的構成主要涉及原水預處理系統、反滲透純化系統以及超純化后處理系統等部分。上述系統一方面能夠順應當前分水進水的環節，保證系統的正常運行，另一方面也有助于去除絕大多數的無用物質，因而成為現階段最高經濟效益和環境效益的技術方法。

通過在較濃溶劑的側面施加一定壓力，從而可以克服自身的高滲透壓[3]。具體說來，當操作的壓強較自然滲透力為大時，在較濃溶劑中的水分子彌散就可以進行交換流動，就可以利用反滲透膜法而凈化為工業純水。根據統計數據可知，由于反滲透膜法水處理裝置在水質處理性能上的效果最好，且脫鹽度穩定超過98%，所以被廣泛普及于工業純水以及電子超純液的制造流程中。反滲透膜技術與原理，如圖1 所示。

圖1 反滲透膜技術與原理

3 反滲透水技術設備在除鹽水處理中的運用概述

3.1 運用在反滲透系統運行流程中

借助反滲透水技術處理設備，在系統運行期間，原水在通過雙濾料過濾器后，凈化回收率已達到80%，因此在一定程度上優化了反滲透系統中原料水的使用效率，具有節約成本、保護環境的功用。具體說來，原料水首先通過設計壓力為0.6 MPa 的保安過濾器和1.5 MPa 的高壓泵，接著進入反滲透裝置。通過層層遞進的兩個環節，原料水的脫鹽率能穩定保持在98%。

3.2 運用在反滲透系統清洗過程中

如圖2 所示，在甲醇廠中除鹽水處理環節中對反滲透水處理技術的運用主要是通過系列設備完成系統清洗和化學清洗。當壓力增加了15%～20%的情況下，或是在水產量下降5%～10%，抑或是在水產量不變但脫鹽率下降的情況下，就需要對反滲透系統進行清洗。

圖2 反滲透水處理設備運行流程

最常用的化學清洗是使用藥劑，但根據不同的污染情況，對藥劑的選擇也具有不同的要求。比如，若是要處理有機物、微生物的污染以及結垢等問題時，就應當選擇酸堿類藥劑來進行化學清洗。在清洗的過程中，首先需要按比配制清洗液，并且控制壓力、溫度以及循環時間，以期讓溶液完全包裹滲透膜。在浸泡一小時后，清洗液將能夠到達滲透膜的深入位置，從而比較徹底地完成除污工作。

3.3 運用在反滲透自動控制系統中

反滲透自動控制系統用于自動報警和控制等環節。上文提及的化學清洗主要使用手動控制，而RO系統則主要借助自動控制完成清洗。在反滲透水裝置在除鹽處理運行中，要關注進水時的自動化水質控制，保障裝置的正常運行。除此之外，還需要強化系統注水時對流量以及壓力的自動化控制。

4 結語

作為應用時間最早、發展相對最成熟的除鹽水處理技術，反滲透水處理技術始終處在不斷優化和更新的情況下，并且在相當大的程度上為甲醇廠的生產和發展帶來經濟效益與環境效益等方面的便利，在節約制醇成本、提高甲醇質量、推動水資源循環利用等方面具有顯著的積極作用。在除鹽水處理環節中運用反滲透水處理設備，要立足于反滲透膜法水處理技術及裝置的特點及使用原理，關注維護和清洗工作，確保設備的正常運行，如此才能保證制醇用水的高純度。