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[摘 要]长期以来，化工企业中脱盐水系统采用的反渗透膜所使用的阻垢剂大多采用磷系配方药剂，使得反渗透排放的浓盐水中磷含量较高，浓水排放中的高磷含量进入水体后会造成赤潮现象。 为保护环境，需从源头降低废水排放中磷的含量。本文通过对反渗透膜阻垢剂由磷系药剂更换为低磷药剂的数据分析总结，得出了通过更换药剂种类而使得浓水排放到达环保要求的水质结论。
[关键词]反渗透；阻垢剂；浓水；总磷；
中图分类号：TU991.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）40-0330-02
一、引言
山西晋丰煤化工有限公司，是由山西晋城无烟煤矿业集团有限公司和山西阳煤丰喜肥业股份有限公司共同出资组建的大型煤化工企业，公司2003年成立，初始设计生产规模为年产合成氨36万吨，尿素52万吨，主要生产尿素、多肽尿素、甲醇、液氨、硫磺等化肥、化工产品。
公司配套脱盐水装置采用一体化净水器+多介质过滤器+活性炭过滤器+保安过滤器+反渗透+除碳器+混床的传统处理工艺。反渗透是二十世纪后期迅速发展起来的膜法水处理方式，它是将苦咸水处理、海水淡化、工业水制取除盐水、纯水、高纯水等制备的最有效方法之一。它中心技术是反渗透膜，该膜是一种用特殊材料和加工方法制成的、具有半透性能的薄膜。它能够在外加压力的作用下使水溶液中的某些组分选择性透过，从而达到水体淡化、净化的目的。在2013年以前公司脱盐水装置反渗透系统产生的浓水直接外排，随着国家环保部及国家质量监督检验检疫总局联合发布的《合成氨工业水污染物排放标准》（GB13458-2013）后要求合成氨生产企业总磷<0.5mg/L、总氮<35mg/L，而我车间脱盐水3套100t/h反渗透和1套60t/h中水反渗透产生的浓盐水进行化验监测总磷分别为3mg/L、6mg/L总氮：23.05mg/L，总磷不符合新的排放标准，为此在脱盐水装置及浓盐水回用装置由磷系配方阻垢剂改为低磷配方阻垢剂进行试运行。
二、工艺简介
2.1 反渗透
反渗透（英文Reverse osmosis简称RO）的工作过程是原水在膜的一侧从一端流向另一端，水分子透过膜表面，从原水侧到达另一侧，而无机盐离子就留在原来的一侧。随着原水的流程逐渐增长，水分子不断从原水中取走，留在原水中的含盐量逐步增大，即原水逐步得到浓缩，而最终成为浓水，从装置中排出。浓水受浓缩后各种离子浓度將成倍增加。自然水源中Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+、SiO2、SO42-、HCO3-等倾向于产生结垢的离子浓度积一般都小于其平衡常数，所以不会有结垢出现，但经浓缩后，各种离子的浓度积都有可能大大超过平衡常数，因此会产生严重的结垢。
添加阻垢剂可以延缓盐晶体成长来推迟沉淀过程，促使晶体不会形成一定大小和足够的浓度而沉降下来。采用此方法也可防止反渗透的结垢污染。
2.2 反渗透原理
当把一张具有一定透过性的薄膜放到溶液中时，膜对溶剂或溶质表现出一定的选择透过性，即膜或是使溶剂通过或是使溶质通过，前者称为渗透，后者称为渗析。
若所用的薄膜只能使溶液中的溶剂或溶质单独通过，溶剂和溶质不能同时通过，这种薄膜称为半透膜。对于反渗透、渗析及电渗析使用的是致密膜，而超过滤及微孔过滤使用的是多孔质膜。
反渗透是反其自然渗透过程的一种科学方法，渗透和反渗透均是通过半透膜来完成的，当用半透膜隔开两种不同浓度的溶液时，稀溶液中的溶剂就会透过半透膜进入浓溶液一侧，这种现象叫渗透。当在浓溶液侧施加一外来压力时，渗透过程即停止，即达到所谓渗透平衡，平衡状态所需要的外加压力称为渗透压差。渗透压是溶液本身的一种性质，其值与膜无关。当继续增大浓溶液一侧的压力，即所施压力大于渗透压力时，溶剂会反其原来的渗透方向，由浓溶液侧通过半透膜进入稀溶液侧，这种现象称为反渗透。
2.3 反渗透膜的脱盐原理
对于反渗透膜的脱盐机理，目前有几种不同看法。主要是“选择吸附-毛细管流动理论”和“筛分理论”，此外还有“氢键理论”以及“溶解扩散理论”。现简述“选择吸附-毛细管流动理论”和“筛分理论”。当含盐的水溶液与多孔的半透膜表面接触时，则在膜的溶液界面上选择吸附一层水分子，在反渗透压力的作用下，通过膜的毛细管作用流出纯水，并连续地形成和流出这个界面纯水层。该机理阐明在半透膜的表皮上布满了许多极细的膜孔，在膜的表面选择吸附了一层水分子，盐类溶质则被排斥，化合价越高的离子被排斥的越远，膜孔周围的水分子在反渗透压力的推动下，通过膜孔流出纯水，因而达到除盐的目的。当膜孔大于反渗透膜孔范围时，盐的水溶液就泄漏过膜，其中的一价盐泄漏较多，二价盐次之，三价盐更次之。
至于对于有机物的去除，纯属筛分机理。反渗透膜能滤除各种细菌，如最小的细菌之一绿脓杆菌；也能滤除各种病毒，还能滤除热源。
三、投用低磷配方阻垢剂时反渗透浓水排放及运行情况
3.1 投加低磷阻垢剂期间反渗透浓水排放的水质情况（表1）：
试用期间分析反渗透进水中总磷分别为：0.028ppm、0.04ppm，无大幅水质波动状况。从以上分析数据来看4套RO总磷、总氮经过一周运行后符合合成氨污染物排放标准。
3.2 投加无磷阻垢剂期间反渗透的运运情况（表2）
从以上运行监测数据来看：试用无磷阻垢剂期间3套100t/h反渗透运行压力根据进水水温整体上升或下降，进水压力正常变化，运行总压差无明显上升情况。监测RO装置脱盐率（以电导率计）均>98%，对水的回收率：73.5%，浓盐水回用系统17日拆出中水一、二段膜元件观察其膜表面无结垢现象。
四、结论
通过实际运行，反渗透装置阻垢剂由磷系配方改为低磷配方的药剂，对反渗透膜的处理水量、产水量、运行压差及产水水质基本没有较大影响，通过改用低磷药剂后使得反渗透浓水中的总磷、总氮指标达到了新的国家《合成氨工业水污染物排放标准》的要求，杜绝了反渗透浓水所造成的环境污染。
[关键词]反渗透；阻垢剂；浓水；总磷；
中图分类号：TU991.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）40-0330-02
一、引言
山西晋丰煤化工有限公司，是由山西晋城无烟煤矿业集团有限公司和山西阳煤丰喜肥业股份有限公司共同出资组建的大型煤化工企业，公司2003年成立，初始设计生产规模为年产合成氨36万吨，尿素52万吨，主要生产尿素、多肽尿素、甲醇、液氨、硫磺等化肥、化工产品。
公司配套脱盐水装置采用一体化净水器+多介质过滤器+活性炭过滤器+保安过滤器+反渗透+除碳器+混床的传统处理工艺。反渗透是二十世纪后期迅速发展起来的膜法水处理方式，它是将苦咸水处理、海水淡化、工业水制取除盐水、纯水、高纯水等制备的最有效方法之一。它中心技术是反渗透膜，该膜是一种用特殊材料和加工方法制成的、具有半透性能的薄膜。它能够在外加压力的作用下使水溶液中的某些组分选择性透过，从而达到水体淡化、净化的目的。在2013年以前公司脱盐水装置反渗透系统产生的浓水直接外排，随着国家环保部及国家质量监督检验检疫总局联合发布的《合成氨工业水污染物排放标准》（GB13458-2013）后要求合成氨生产企业总磷<0.5mg/L、总氮<35mg/L，而我车间脱盐水3套100t/h反渗透和1套60t/h中水反渗透产生的浓盐水进行化验监测总磷分别为3mg/L、6mg/L总氮：23.05mg/L，总磷不符合新的排放标准，为此在脱盐水装置及浓盐水回用装置由磷系配方阻垢剂改为低磷配方阻垢剂进行试运行。
二、工艺简介
2.1 反渗透
反渗透（英文Reverse osmosis简称RO）的工作过程是原水在膜的一侧从一端流向另一端，水分子透过膜表面，从原水侧到达另一侧，而无机盐离子就留在原来的一侧。随着原水的流程逐渐增长，水分子不断从原水中取走，留在原水中的含盐量逐步增大，即原水逐步得到浓缩，而最终成为浓水，从装置中排出。浓水受浓缩后各种离子浓度將成倍增加。自然水源中Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+、SiO2、SO42-、HCO3-等倾向于产生结垢的离子浓度积一般都小于其平衡常数，所以不会有结垢出现，但经浓缩后，各种离子的浓度积都有可能大大超过平衡常数，因此会产生严重的结垢。
添加阻垢剂可以延缓盐晶体成长来推迟沉淀过程，促使晶体不会形成一定大小和足够的浓度而沉降下来。采用此方法也可防止反渗透的结垢污染。
2.2 反渗透原理
当把一张具有一定透过性的薄膜放到溶液中时，膜对溶剂或溶质表现出一定的选择透过性，即膜或是使溶剂通过或是使溶质通过，前者称为渗透，后者称为渗析。
若所用的薄膜只能使溶液中的溶剂或溶质单独通过，溶剂和溶质不能同时通过，这种薄膜称为半透膜。对于反渗透、渗析及电渗析使用的是致密膜，而超过滤及微孔过滤使用的是多孔质膜。
反渗透是反其自然渗透过程的一种科学方法，渗透和反渗透均是通过半透膜来完成的，当用半透膜隔开两种不同浓度的溶液时，稀溶液中的溶剂就会透过半透膜进入浓溶液一侧，这种现象叫渗透。当在浓溶液侧施加一外来压力时，渗透过程即停止，即达到所谓渗透平衡，平衡状态所需要的外加压力称为渗透压差。渗透压是溶液本身的一种性质，其值与膜无关。当继续增大浓溶液一侧的压力，即所施压力大于渗透压力时，溶剂会反其原来的渗透方向，由浓溶液侧通过半透膜进入稀溶液侧，这种现象称为反渗透。
2.3 反渗透膜的脱盐原理
对于反渗透膜的脱盐机理，目前有几种不同看法。主要是“选择吸附-毛细管流动理论”和“筛分理论”，此外还有“氢键理论”以及“溶解扩散理论”。现简述“选择吸附-毛细管流动理论”和“筛分理论”。当含盐的水溶液与多孔的半透膜表面接触时，则在膜的溶液界面上选择吸附一层水分子，在反渗透压力的作用下，通过膜的毛细管作用流出纯水，并连续地形成和流出这个界面纯水层。该机理阐明在半透膜的表皮上布满了许多极细的膜孔，在膜的表面选择吸附了一层水分子，盐类溶质则被排斥，化合价越高的离子被排斥的越远，膜孔周围的水分子在反渗透压力的推动下，通过膜孔流出纯水，因而达到除盐的目的。当膜孔大于反渗透膜孔范围时，盐的水溶液就泄漏过膜，其中的一价盐泄漏较多，二价盐次之，三价盐更次之。
至于对于有机物的去除，纯属筛分机理。反渗透膜能滤除各种细菌，如最小的细菌之一绿脓杆菌；也能滤除各种病毒，还能滤除热源。
三、投用低磷配方阻垢剂时反渗透浓水排放及运行情况
3.1 投加低磷阻垢剂期间反渗透浓水排放的水质情况（表1）：
试用期间分析反渗透进水中总磷分别为：0.028ppm、0.04ppm，无大幅水质波动状况。从以上分析数据来看4套RO总磷、总氮经过一周运行后符合合成氨污染物排放标准。
3.2 投加无磷阻垢剂期间反渗透的运运情况（表2）
从以上运行监测数据来看：试用无磷阻垢剂期间3套100t/h反渗透运行压力根据进水水温整体上升或下降，进水压力正常变化，运行总压差无明显上升情况。监测RO装置脱盐率（以电导率计）均>98%，对水的回收率：73.5%，浓盐水回用系统17日拆出中水一、二段膜元件观察其膜表面无结垢现象。
四、结论
通过实际运行，反渗透装置阻垢剂由磷系配方改为低磷配方的药剂，对反渗透膜的处理水量、产水量、运行压差及产水水质基本没有较大影响，通过改用低磷药剂后使得反渗透浓水中的总磷、总氮指标达到了新的国家《合成氨工业水污染物排放标准》的要求，杜绝了反渗透浓水所造成的环境污染。