浅谈反渗透膜法工艺在核电站海水淡化中的应用

付 伟 刘光伟

（中国核电工程有限公司调试部，北京 100840）

1 概述

随着国家核电建设的北移，核电站运行所必须的淡水资源显得尤为重要，加之核电站的运行对淡水水量和水质的要求很高，要保证该沿海区域的核电站既能安全可靠运行，又能不破坏当地地下水资源，海水淡化技术的应用则显得十分有用。

2 海水淡化的技术与应用

海水淡化技术是从海水中获取淡水的技术和过程，主要方法有两类，一类是从海水中取出水，主要是通过蒸馏法、反渗透法等来实现；另一类则是从海水中取出盐，主要实现方法包括离子交换法、电渗析法和压渗法等。但是在目前的海水淡化实践中，主要应用蒸馏法和反渗透膜法两种技术。

2.1 蒸馏法

蒸馏法淡化是使海水受热气化，复使蒸汽冷凝，从而得到淡水，其实质过程是从蒸馏塔顶获取有价值的低沸点馏分，浓海水则像热电厂蒸馏塔底排出的高沸点残液。蒸馏法一般在火电厂应用较多，利用低品位蒸汽和现有的廉价电力供应，实现水电联产，生产的淡水含盐量较低。

2.2 反渗透（RO）膜法

反渗透是利用渗透这种现象来实现分离的。对两种含有不同浓度盐的水，用一张具有半透过性质的膜分开，会发现含盐浓度低的一边的水会透过膜渗透到含盐浓度高的一边，但其所含有的盐分并不渗透。这样逐渐融合直到两边的含盐浓度相等为止，这种现象叫渗透，随着渗透过程的进行，纯水一侧的液面不断下降，盐水一侧的液面则不断上升。当液面不再变化时，渗透便达到了平衡状态。此时，两侧液面的高度差称为该种溶液的渗透压。通常溶液愈浓，溶液的渗透压愈大。自然的渗透过程很长，为了加快这个融合过程，可以在含盐量高的一侧增加一个压力，让渗透停止，这就是膜的渗透压力，再把压力加大，水就可以反向渗透，盐分则留下来，这就形成了反渗透的除盐原理。本文仅以反渗透膜法技术为例，介绍该技术在海水淡化技术应用。

3 反渗透（RO）膜法技术在海水淡化中的应用

反渗透（RO）膜法技术已经应用于辽宁红沿河核电站的海水淡化生产中。海水首先在混凝沉淀池中进行初步澄清处理，并加入混凝剂及次氯酸钠杀菌剂，降低水的浊度并杀灭微生物、细菌、藻类等；之后再经过V型滤池、超滤装置进一步去除水中的悬浮物、有机体和胶体，以满足后续脱盐系统的进水要求；超滤出水再经过加药处理后进入一级反渗透，经加压（约60bar）通过反渗透膜除去99%以上的盐分后，最后进入二级反渗透装置进一步脱盐。

3.1 反渗透膜法的预处理

由于处于表层的海水，不仅硬度高，而且还含有微生物，易对反渗透膜的表面造成污染，从而导致产水量和脱盐率的下降，造成压差增大，莫得使用寿命降低等问题。为了满足反渗透进水的要求，必须对原水进行预处理。红沿河核电站的预处理方式主要是将海水经过混凝、沉淀和过滤技术处理后，除去水中的颗粒、悬浮固体、细菌、有机物和胶体等，提供满足脱盐系统进水水质要求的预处理水。该预处理过程主要由三个单元组成：混凝沉淀单元 、V型滤池过滤单元和超滤单元。

3.2 反渗透膜法的应用

反渗透（RO）膜法技术作为红沿河核电站海水淡化系统的主要工艺，整个脱盐处理有两部分组成：一级海水反渗透系统和二级海水反渗透系统。

3.2.1 一级海水反渗透系统

一级海水反渗透系统对经过预处理的海水进行一级脱盐处理，也是海淡系统最主要的脱盐装置，反渗透系统利用反渗透膜的特性来除去水中绝大多数可溶性盐分、胶体及有机物。该系统主要包括海水提升泵、还原剂、阻垢剂、非氧化性杀菌剂加药装置、保安过滤器、高压泵、能量回收装置、增压泵、反渗透本体装置（膜组件）、一级淡水箱、冲洗水泵和清洗装置等。

一级反渗透的原水来自超滤水箱，经过一级反渗透提升泵，加入亚硫酸氢钠和阻垢剂在管道混合器混合均匀后进入一级保安过滤器，一级保安过滤器后加入非氧化性杀菌剂（根据情况间断加入），经过管道混合器后，一部分海水经过高压泵，另一部分海水经过能量回收装置及增压泵后与高压泵汇合，进入一级反渗透装置，一级反渗透装置的浓海水经能量回收装置交换压力后，变为低压浓海水排放至跌跌落井。经过一级脱盐后的淡水进入一级淡水箱贮存，一小部分供综合用水系统，另外大部分进入二级反渗透系统进一步处理。

3.2.2 二级海水反渗透系统

二级海水反渗透系统采用的也是反渗透工艺，分为二级海水反渗透系统A和二级海水反渗透系统B。二级反渗透系统A生产的二级淡水贮存在二级淡水箱内，用于除盐水生产系统的供水。该系统主要包括二级提升泵A、二级保安过滤器A、二级反渗透本体装置A、二级淡水箱及pH调节加药装置。

二级反渗透系统B进水加入碱调节pH值至8.5～9.3，高pH值环境更有利于脱除一级淡水中的硼，制取满足生活饮用水卫生范围的生活用水，该系统主要包括二级提升泵B、二级保安过滤器B、二级反渗透本体装置B、生活水箱、pH值调节加药装置及二氧化氯发生装置。

4 反渗透膜法技术存在的问题及在海水淡化领域的应用前景

反渗透膜法技术在运行过程中易受水中悬浮物、胶体、生物、结垢物以及有机物等引起的膜污染，造成膜性能下降进而影响处理能力，因此在正常运行期间还应定期的进行加药处理和冲洗。但是，由于反渗透过程无相变、节能、设备投资少、操作方便、可与火电及核电合建，且建设周期短等优点，因此，反渗透膜法技术仍是当今海水淡化的主要技术之一。

结语

对于淡水资源匮乏的沿海核电站采用海水淡化方案无论经济上还是技术上均是可行的。辽宁红沿河核电站的海水淡化系统作为我国大陆地区首个核电领域的海水淡化技术，这对缓解当地水资源缺乏的现状有重要意义，为后续将采用海水淡化技术的辽宁徐大堡核电站与三门核电站二期工程提供了参考工程。

[1]中广核工程设计公司.红沿河电站一期工程海水淡化系统设计手册[M].2009.

[2]尹建华，吕庆春，阮国岭.低温多效蒸馏法海水淡化技术[J].海洋技术，2002.