反渗透膜在制氧循环冷却水中的应用

周兆年，张万胜，王 卫，倪苏林

（1.江苏精科霞峰环保科技有限公司，江苏常州, 213022；2.青海宏源气体有限公司，青海西宁 810000）

1 情况概述

青海宏源气体有限公司有2 套制氧系统3 600 m3、6 000 m3制氧，两个系统分别配套循环水量700 m3/h、1 200 m3/h 的循环冷却水系统，原采用循环水系统投加水处理药剂控制水质；由于地处西北，工业园区补水水质偏硬，不适合作为制氧循环冷却水的补水。为了满足生产需求，特配置了两套补水反渗透系统，产水量分别为5 m3/h、8 m3/h，园区补水经过反渗透设备处理后作为补水进水集水池，自运行以后，循环水硬度逐渐降低。

2 反渗透设备技术

反渗透系统是目前应用比较广泛的一种除盐技术，主要是通过选择性反渗透膜只能让水分子透过的性能，采用增加设备，提高进水压，水分子透过反渗透膜，通过中心产水管从软水侧出水口流出，而浓水侧水中盐分逐渐浓缩，和被膜截留的有机物、细菌、病毒等，在浓水端流出，从而达到了除盐分离净化的目的。

近年来，反渗透系统因具有较好的运行稳定性，在污水处理、电力、锅炉、制药、等行业得到广泛的应用。早期运行成本较高，随着生产工艺及技术水平的不断进步，生产成本、维护成本降低，以及膜使用寿命延长，使得运行成本的大幅度降低，也是推动膜技术发展的重要原因。

由于反渗透系统对原水的要求较高，不合格的原水有可能造成反渗透膜污堵，导致产生量和水质受影响；所以经过了较好预处理的原水，去除了较多量的胶体、有机物等才能够作为反渗透的进水。

3 工艺流程简介

循环水泵将集水池中的冷却水输送到制氧换热器中，在制氧换热器处进行热交换，热水通过冷却塔降温，再次回到冷却水集水池，在集水池处，有水处理加药设备，24 h 投加缓蚀阻垢剂控制水体腐蚀结垢，定期投加杀菌剂控制微生物藻类，工业园区补水进过补水泵进入集水池，后经过改造增加反渗透设备，一部分补水进入反渗透设备进行处理后，补入集水池。见图1。

图1 工艺流程图

4 应用效果

4.1 工业区补水与反渗透出水硬度对比

园区补水钙硬度较高，在300 mg/L 以上，经过了反渗透设备处理后，出水硬度达到了50 mg/L 以下，见图2。

图2 工业区补水与反渗透出水硬度对比图

补入循环水后能够极大地降低循环水的硬度，降低循环水的结垢趋势；根据现行国标《工业循环冷却水处理设计规范》（GB50050-2017）中技术指标要求，间冷开式系统循环冷却水传热面水侧壁温大于70 ℃，钙硬度应小于200 mg/L，为了保持制氧设备能够长期高效的运行，制氧循环冷却水钙硬度应当控制在小于200 mg/L。

4.2 投用补水反渗透设备后循环水质变化

2020 年6 月2 日投用了补水反渗透设备，循环水指标逐步降低至100～200 mg/L，见图3、图4。

图3 3 600 m3制氧循环水钙硬度变化图

图4 6 000 m3制氧循环水钙硬度变化图

5 补水采用反渗透设备与循环水投加水处理药剂配合使用优点

5.1 腐蚀控制

补水经过反渗透系统，大幅度降低循环水离子强度，使水体保持长时间低硬度、碱度下运行，可以通过投加pH 调节剂，提高pH 到8.0～8.5，并投加缓蚀剂，控制循环水腐蚀。

5.2 结垢控制

补水经过反渗透系统，大幅度降低循环水硬度，使循环水体成垢离子浓度降低，有利于结垢控制。

5.3 微生物控制

补水经过反渗透系统，水体中的微生物、藻类、营养物得到去除，有利于循环水的杀菌控制，配合投加氧化型/非氧化性杀菌剂，藻类、微生物得到有效控制。

6 结论

补水反渗透系统结合循环水投加水处理药剂配合使用，能够有效地控制制氧循环冷却水的腐蚀、结垢、微生物滋生等问题，能够使制氧设备长时间处于高效的生产状态。此工艺模式对于换热温度有较高要求的循环冷却水系统有较高的推广价值。