化工厂化学除盐水电导率升高原因与控制策略

＊郝敬相

（盛隆化工有限公司 山东 277519）

含盐是水体导电的主要成因之一，随着水体含盐量的升高其电阻会逐渐变小，因而具备较强的导电能力，可以说水体导电能力的强弱是水中含盐量高低的真实反应。原水作为工业最基础的原料，直接决定生产的成败，但较高含盐量的工业原水也是水体污染的罪魁祸首之一。煤化工企业的原水取自地表水、中水等水源。地表水包括南水北调工程供水以及当地水库供水。中水包括企业除盐水浓水及生化处理产水。随着国家对环保的重视，污水零排放是每一家煤化工企业必须面对的现实。因此原水除盐再利用就显得格外重要。为此企业通过用超滤技术＋双级反渗透进行原水除盐，不仅有效提升了水质，且带来了可观的经济效益以及社会效益。但在实际的处理过程中除盐水箱水质突然恶化，无法回收至中间水箱，经过进一步测定发现除盐水电导率呈现一定上升趋势。为此，本文就化学除盐水电导率升高原因进行分析，并完成控制策略的探究。

1.电导率定义与判断标准简介

（1）电导率定义。电导率是一种用以表示物质内部电流传输能力强弱的测量值，根据欧姆定律定义，该测量值用以表达电流密度以及电场强度之间的比率，是电阻率的导数。不同的液体当中拥有不同的离子类型和成分难度，因此表现有不同的导电性能，故可以根据电导率来完成液体当中含盐成分、含离子成分以及浓度的判断。

（2）化工原水处理过程中，水溶性盐是一种普遍的存在，由于其强电解质的属性因此具备较强的导电作用，所以可以运用电导率来对化工原水的除盐效果进行衡量，测量结果显示，在一定的质量浓度范围内，化工原水当中的含盐量与电导率之间呈现正相关关系。表1为电导率与不同盐类盐分含量之间的关系。

表1 电导率与不同盐类盐分含量之间的关系（25℃）

化工原水中电导率数值可以通过电导率测试仪直接进行测量。完成测量的过程中，首先，利用NaCl标准溶液对电导率仪进行校准；其次，分别完成输入以及输出特性检验、单点温度校准以及指示温度检验工作，在确定了电导率测试仪的准确性之后即可完成液体的电导率测量。实际上利用电导率值来完成化工原水当中总盐分质量的判断，不仅有着较高的准确性，其与传统测试方法相比较更加经济且快速有效。

2.化工厂化学除盐电导率升高的原因

（1）电导率不达标。化工原水的除盐是指在各种水处理工艺之下去除原水当中所包含的悬浮物、胶体以及无机阳离子、阴离子，所以对于除盐水而言，其中所含有的杂质越少，表明水的纯度越高。不过整个处理过程中并不意味着全部将其中所包含的盐类去除干净，根据不同的用途允许有微量杂质的保留。常见的废水除盐方法包含蒸馏法、电渗析法、离子交换法以及反渗透法等多种选择，反渗透技术利用反渗透膜来完成化工废水当中溶解盐等各类杂质与水的分离，因为不同的溶液拥有不同的渗透压力，整个反渗透过程在足够压力施加之下会形成一个与自然渗透流相反的过程，因此含有杂质的溶液会克服纯水溶液自然渗透压而发生反向流动，进而达到分离的目的。该种方式其作为一种分子级的过滤过程，不仅能够实现99%溶解性矿物质、98%生物以及胶体物质的去除，同时也能够完成95%～97%不溶解性有机物的去除。本次研究中的化工厂通过超滤技术＋双级反渗透进行原水除盐（工艺流程见图1）。

图1 反渗透除盐工艺流程

整个除盐过程中电导率的不达标是除盐水电导率升高的原因之一，产生该种现象的原因在于尚未对除盐系统建立起严格紧密且具有针对性地维护和监督工作。电导率升高的主要原因可以分为外部介质进入和设备故障两部分。外部介质进入主要包括：原水被污染，原水电导率升高，引起除盐负荷增加，气体进入；药剂污染或药剂投加量不匹配。设备故障主要包括：超滤污堵，超滤膜丝损坏；反渗透膜污染，细菌滋生；离子交换系统树脂失效。除盐水电导率升高排查应倒序排查，找到电导率突增的工序。而倒序排查的主要依据则是日常设备维护和工艺数据记录。因此完善的设备、工艺操作制度是除盐水正常运行的保障。

（2）密封不严。除盐水箱的密封性保证除盐电导率达标的基础之一，所以随着密封性能下降，不仅导致空气当中的灰尘以及CO2进入除盐水影响除盐水纯度，同时也会对除盐水箱的防腐层造成一定程度的损坏并进一步污染除盐水体质。

首先，若除盐水箱顶部密封出现问题会直接形成一个开放的系统，此时的CO2会直接进入除盐水当中形成H2CO3发生二级电离，该过程中涉及的化学方程式如下：

此时的除盐水中阴离子与阳离子之间的平衡关系为：

发生二级电离之后的除盐水当中会拥有一定的电离平衡存在，所以在常温常压下除盐水当中CO2的融入会导致pH值的降低，进而增加酸性腐蚀的风险，而腐蚀产物则会直接导致除盐水当中的电导率的升高。

另外，该化工厂当中所使用的除盐水箱为碳钢结构，为了最大限度地避免腐蚀现象的发生，整个水箱内部喷涂聚脲以达到防腐的目的，该种防腐涂层材料环保性较强，且具有较高的柔韧性以及抗冻抗热能力且具备较长的使用寿命，通常情况下，薄涂6mm以保证防腐能力。但经过世界的检查发现该化工厂除盐水箱内部防腐层存有大量的缺陷，除去本身弹性体厚度不够，且出现多处凸起、针眼、渗透、流挂等缺陷之外，因水箱密封结构不严导致了一定腐蚀现象的存在，因此少量腐蚀产物会析出的三价铁离子，三价铁离子在除盐水当中的融入导致了整体纯度的下降，进而出现电导率升高的现象。

（3）超滤失效。化工原水处理领域超滤膜技术的使用拥有更高的杂质过滤效率和精度，能够实现水中有害物质90%以上的去除。超滤膜技术的使用以流体在膜表面的切向流动为基础，利用压力驱动完成不同溶质分子量的分离和过滤，其作为一种物理分离过程能通过较少化学药剂的使用避免造成二次污染。且整个操作过程中简单易行，自动化程度较高，受到了业内的青睐。但在整个化工原水处理的过程中，对超滤膜有着极高的要求，一旦出现膜丝断裂、污染或者是细菌滋生等情况，必定会导致处理效果的下降，而此时各种污染物的存在也会导致导电率的上升。

（4）反渗透损坏。本次研究过程当中，该化工厂拥有大量的高盐原水产生，其产生的主要来源在于回用装置反渗透浓水，该种高盐原水不仅有着较高的电脑率，且波动范围极大硬度较高，具有较强的腐蚀性，且容易产生无机盐垢，若为对其进行软化处理，后期完成反渗透的过程中由于无机盐的结构会导致反渗透膜的严重污染堵塞；而在反射透膜使用的过程当中，由于各种微生物粘泥、金属氧化物沉积以及各油及酯类覆盖也会导致反渗透膜的污染和堵塞，进而影响处理效果导致电导率的升高。另外随着反渗透膜的使用，精密过滤器失效以及磨损坏的现象也十分普遍，这样一来不仅大大降低了渗透处理效果，随着水中各类污染物的滞留整个电导率也会呈现上升的趋势。

（5）混床失效。化学除盐过程当中混床的使用是关键的步骤之一，但在其使用的过程中，一旦进酸管道残留盐酸出现逆向流动而进入盐水箱，一定会导致盐水箱的污染而影响除盐效果造成电导率的升高。另外，整个化工生产过程当中，阴床和阳床需要协调使用，通过阳床完成水质净化之后，水质当中大量HCO3-的存在会导致阴床除硅过程中无法发挥正常的作用，所以整个化学除盐过程中会通过除碳器进行CO2的清除以实现HCO3-的去除，进而为进一步的除硅工作开展奠定基础。但实际上除碳效率直接影响着盐水当中CO2的清除效果。若除碳器效率过低，一定会导致水量的增加进而造成除碳器的超负荷运转，因此水体当中含量的增加会大大降低HSiO3-吸附作用产生漏硅现象，进而导致电导率的升高。

另外，一旦混床的滤水帽发生损坏，随着循环水的流动，会有树脂进入水箱而引发一定程度的污染，若该过程中强制性的通过冲洗水泵来完成反渗透膜的冲洗，不仅不会对该种现象进行缓解，甚至会导致反渗透膜内因为树脂的流入而产生污染和堵塞现象。

3.除盐水电导率升高控制方法分析

（1）加强除盐系统设备维护和监管。①加强盐系统设备的维护和监督，整个监督维护过程应通过严格制度的制定和执行来进行保证，整个检查、维护和监督范围包括对再生系统的阀门、止回阀涉及二次脱盐设备、脱盐系统，通过这一操作可以保证二次脱盐装置的正常运行，使电导率能得到及时有效的控制；与此同时，在完成对二次脱盐装置进行监督的过程中，还可辅助实现对现有脱盐水箱水质的深度论证，并为工程施工和验收过程对脱盐水箱水质进行有效控制提供依据。

②整个处理过程中除盐水箱占据主导地位，因此在对其进行涂装验收过程中，特别是在焊接或抛光过程中，应仔细检查和分析接头处是否存在严重的电火花，并根据其在实际使用过程中的要求进行密封性以及储水时间等相关因素的检查来保证其稳定性。这样一来，不仅能够随时地为处理过程提供水源补给，也能够最大限度地保证处理效率以及各项处理流程的有效衔接。本化工厂除盐水箱为碳钢材质，因此对其防腐性能提出了一定程度的考验，为保证整体缺陷的消除，进行防腐处理的过程中，必须要保证严格按照工艺以及相应的施工技术规范执行，避免因涂层缺陷而造成的不必要浪费。

③针对化学除盐漏Na+的普遍现象，必须要加强对脱盐系统进行在线监测和管理，为保证水质监测的有效性，加强水质漏Na+含量的控制，保证水质中漏Na+含量达到现行标准的要求。

（2）合理选择脱盐槽密封方式。目前，随着水质、密封技术要求的提高，除盐盐水箱的应用还需要进一步改进，选择合理的密封方式。密封方法和技术包括很多方面，碱液呼吸器密封、浮顶密封以及塑料球密封都是较为常见的选择，但在实际选择过程中各有优劣，必须根据处理需求来进行密封方式的确认。理论上塑料球可以用于密封处理，且塑料球密封效果可以达到95%以上，但在实际应用中，塑料球密封效果会受到现场填装的影响导致无法达到最佳封闭效果，也会在小球运动的干扰下导致封装效果的不理想现象产生；碱液呼吸器密封在选用的过程中有着良好的空气隔离效果，不过也存在着水箱吸瘪以及碱液进入水箱等风险干扰；而利用浮顶进行密封有高达99.5%覆盖效率，不过在使用的过程中，必须通过底部来实现进出水，而这样的过程中，很容易产生进水冲击而导致损坏。

（3）有效控制碳减排。在具体的运行过程中，水质中含有多种不同的介质，HCO3-的自然脱硅将直接导致阴离子床不能有效地提高脱硅效率，同时离子吸附树脂会严重限制水质，因此有必要对其进行有效控制，以降低其除碳效率。与此同时，也要保证对其进行严格的监督和管理，在保证合理性的同时，实现除碳效率的提升。

（4）其他注意因素。高电导率的原因还包括压力低。除盐设备的运行压力在一定范围内控制，例如，超滤和反渗透，具体参考设备说明书；控制脱盐时间时，则要注意Na+是否有泄漏，且设备应及时有效地更换，以避免因性能下降而导致Na+泄漏；另外无论是超滤失效还是反渗透损坏都会导致化学除盐水电导率的升高。为有效解决该种情况，除了要加强工艺操作之外，更要高度重视清洁生产工作。将清洁生产应用于处理实际，不仅能够最大限度地避免污染与堵塞现象的发生，而且也可以从源头减少化工废水的排放；针对混床失效的现象，可以通过树脂捕捉器的加装有效地对树脂颗粒进行拦截实现杂质的去除；同时在反渗透净水前置安装滤芯式保安过滤器，以保证反渗透系统的污染和堵塞进行阻止。尽管该种保安过滤器体积较小，但却有着强大的过滤能力和过滤精度。使用过程中必须加强对其维护工作，滤芯更换过程中要保证对各种生物淤泥以及污垢的清洗，并确保安装后的密封性。

4.综述

化学除盐过程中，除盐水电导率升高现象十分普遍，因此正视该种现象产生的原因，并提出针对性的解决措施，才能够有效地消除不良影响，提升除盐效果。本次研究过程围绕某化工厂展开，将所提出的解决措施进行实际验证，得到了良好的处理效果。