Encina 发电厂 RO 案例研究

作者：William H. Stroman，圣地亚哥天然气与电力公司实验室项目分析师，1995 年
演讲地点：Applied Membranes, Inc. 研讨会：反渗透系统的设计、操作和维护，演讲者：Gil Dhawan 博士。

迄今为止在解决 Encina 发电厂反渗透系统遇到的问题方面的经验

本出版物仅供参考，未经圣地亚哥燃气电力公司 (SDG&E) 事先书面许可，不得引用、复制或分发。SDG&E：1) 对本出版物中任何信息的准确性或使用不作任何明示或暗示的保证；2) 对任何此类信息的使用或因使用此类信息而造成的损害，SDG&E 不承担任何责任。

抽象的

20世纪80年代初，发电机组从基本负荷运行转为循环运行，这增加了锅炉补给水的需求。由于机组蒸发器在低负荷运行时会造成产量损失，或者在发电机组因经济原因停运时，蒸发器也会停止运行，因此决定在现有电厂除盐器（DI）前安装一套反渗透系统（RO）。由于20世纪80年代初的预算限制，公司决定与一家供应商签订合同，生产和销售RO产品，将服务运行用水量从10万加仑增加到180万加仑，并因此拆除了其他4台机组上现有的蒸发器。在签订了为期五年的合同的四年之后，于 1988 年 6 月行使了购买供应商运营系统的选择权。本文讨论了自接管供应商的运营责任以来，在排除 RO 系统故障、解决膜结垢问题以及改进 SDG&E 的 Encina 发电厂反渗透系统运行的改造方面的经验。

背景

SDG&E 签订了两份反渗透系统合同，由供应商负责建造、运营、服务和维护，为现有发电厂的除盐装置提供反渗透产品进料。每份合同都提供了 4 年和 5 年的选择权，可以选择购买反渗透系统并终止服务合同。这两套反渗透系统均通过竞争性投标，主要标准要求回收率为 75%，并将给水成分的去除率至少达到 92%，达到规定的加仑数，例如，Encina 发电厂为 160 gpm，South Bay 发电厂为 60 gpm。Encina 反渗透系统包括初级过滤、筒式过滤、用于控制 pH 值的酸注入、高压泵、容器和按 4:3:2 排列的醋酸纤维素 (CA) 膜、脱气器和脱气器产品泵，参考图 1。如果无法满足合同规格，则要求供应商引入便携式除盐装置。

四年后，评估结果显示，SDG&E 购买恩西纳发电厂的反渗透系统并重新招标服务/维护合同具有经济效益。购买反渗透系统后，我们原本打算将服务和维护合同招标给其他供应商。但原供应商的服务/维护合同却落入了竞争对手手中。在更换服务供应商的两天前，高压泵发生故障，导致故障泵产生的碎屑损坏了首次通过膜。系统大约花了30天时间才恢复到可接受的生产状态。由于锅炉中燃烧残油，需要额外用水进行燃料雾化。这进一步增加了反渗透/去离子水的补充量要求，而由于反渗透系统的产水量仅为约90加仑/分钟，因此我们引入了便携式除盐器来满足用水需求。

新的供应商不愿承担反渗透系统的维修和维护责任，除非高压泵修好，系统恢复到合同规格要求。反渗透系统性能下降，导致进水压力超过500 psi，导致两个压力容器的玻璃纤维包裹层发生泄漏。

在修复期间，新供应商对系统设计、系统设备状况以及较高的膜污染率表示担忧（注：此信息在招标过程中已提供）。因此，SDG&E 更换了反渗透膜，检修了主过滤器，更换了两个泄漏的压力容器，安装了更大的滤芯过滤器，并增加了氯注入系统。双方重新协商了新的短期合同，最终 SDG&E 于 1989 年接管了反渗透系统的维护和服务工作。

自1984年RO系统首次投入使用以来，城市供水中铝膜结垢一直是个老大难问题。系统从泵故障中恢复后，便着手解决铝结垢问题。解决该问题的方案是将进水pH值从正常的5.7降低到4.8-5.0。在4.8-5.0的pH值范围内，铝的溶解度会恢复到其在给水中的溶解度范围内。

泵故障也指出了 RO 系统的许多值得关注的地方，其中最主要的是 RO 系统出现问题时的操作或系统灵活性非常小。例如，原始系统需要两台高压泵才能达到 160 gpm 的设计流量。在 1989 年接管运营和维护责任后，设计进行了修改，并于 1991 年将原来的单一系统 4:3:2 阵列分成两路配置，参考图 2。两路配置可以与净 224 gpm 并联运行，也可以与净 120 gpm 的 RO 产品串联运行。串联模式允许将 A 组的产品作为 B 组的进料，以产生低于 10 ppm 的脱气产品，作为脱盐器的进料供应。

范围

由于反渗透装置性能不佳，且服务供应商存在问题，工厂需要使用便携式除盐器来满足补水要求。由于费用昂贵（5万美元），工厂工程和实验室人员对反渗透系统进行了评估。评估的目的是找出反渗透系统组件存在的问题，并确定需要采取哪些措施来改进系统运行、提高可靠性，并方便工厂人员接管维护/维修工作。

反渗透装置问题解决

与多家服务公司、膜制造商、承包商和其他反渗透系统用户进行讨论后，提出了许多改进系统的方案。为了协助调查，我们与 Process Scientific, Inc. (PSI) 签订了合同，对系统进行评估，并根据 SDG&E 编制的具体项目清单进行响应。在整理了来自 PSI、供应商、制造商和其他反渗透系统用户的各种反馈后，我们制定了一项纠正措施计划。

第一个决定是确定由谁来操作和维护反渗透系统，是供应商还是工厂员工。最终决定重新协商服务合同，将合同期限缩短至15个月，然后接管反渗透装置的服务和维护。制定的计划是利用这15个月的时间实施系统改进，以降低系统维护强度，建造一个化学清洗装置，实施标准化程序，并对工厂操作和维护人员进行培训。

第二步是评估反渗透 (RO) 性能。调查发现，铝结垢加上设计欠佳的反渗透系统，需要大量人力才能维持装置达到预期规格，例如，在 160 加仑/分钟的产品流量下，给水成分的最低去除率为 92%。

RO 组件的评估：

城市供水

南加州都会水务局使用的明矾预处理化学品是导致反渗透膜首道元件结垢的主要原因。铝垢会导致产品流量损失，并根据需要增加反渗透进水压力以维持所需的产品流量。如果膜未及时进行化学清洗，较高的膜压会导致膜发生不可逆的压实。我们与服务公司、膜制造商、承包商和其他反渗透系统用户就预处理进行了讨论，并提出了许多不同的纠正措施，其中一些将在以下组件评估中讨论。

沙滤器

根据对滤池出水进行的粉尘密度指数 (SDI) 测试，沙滤器（初级过滤）未能提供良好的城市供水预处理效果。在滤池大修之前，SDI 平均值为 5.5。大修后，SDI 值在 4.5 至 5.6 之间变化（会因季节性水质变化而变化）。通常，SDI 为 5 表示污垢率高，SDI 为 5 表示污垢程度中等，SDI 为 3 表示污垢程度达到需要每 3 至 6 个月清洗一次膜的程度。

对SDI测试中使用的微米过滤器进行分析发现，有机物含量较低（1%），铝（58%）和铁（42%）污垢含量较高。对每个过滤器的进水和出水进行了取样，以确定是否发生了内部腐蚀。分析发现，铁存在于进水中，而不是来自过滤器。

其中一项建议是向砂滤器入口注入酸液，使滤料中的铝沉淀出来。沉淀的铝随后在反冲洗过程中被去除。然而，砂滤器在反冲洗过程中并未被去除。砂滤器并非设计用于低pH值（5.7）的进水。低pH值环境会导致滤料内部腐蚀，腐蚀副产物还会造成膜内铁垢问题。

升级过滤器以提高其耐腐蚀性能将花费约 75,000 美元。此外，还需要额外花费改造进水管道，以便在拆卸后与沙滤器保持 10-30 秒的接触时间。由于该方案成本过高，因此在整改措施清单中被列为低优先级。

过滤器制造商代表检查了过滤器，并建议在大修期间用30号砂代替无烟煤和沙子的混合物重新铺设滤垫。砂介质的过滤粒度比无烟煤/沙子混合物的粒度更小，而且在现有容器高度下，混合物无法实现适当的滤垫膨胀。

筒式过滤器

筒式过滤器的额定流量允许进水流量为230加仑/分钟。5微米过滤器出现污垢，并在1-7天内达到更换压力（差值10 psig）。该地区其他反渗透用户也遇到了同样的污垢速度。为了增加过滤面积，我们更换了更大的筒式过滤器。注意：更换筒式过滤器并将进水pH值降至4.8-5.0后，更换频率通常超过30天。

氯气注入

作为紧急纠正措施计划的一部分，安装了氯注入系统，将产品中的游离氯残留量控制在0.05至0.1 ppm之间。这有助于控制膜中的生物污垢。

控制铝垢的方法

一些供应商建议，在进入砂滤器之前，通过调节给水的pH值来去除溶液中的铝，以便通过过滤工艺去除。如前所述，砂滤器与pH值较低的给水不兼容。由于更换原有过滤器并改造给水管道以达到所需的接触时间在经济上不切实际，因此该方案在纠正措施清单中被列在最后。

另一项建议是软化城市用水，并将反渗透醋酸纤维素膜更换为薄膜膜。这项建议并未考虑到经济因素（例如，176,000 美元的资本支出）、软水器再生的年度软水器运行成本（9,000 美元）以及软水器再生产生的额外废水。注意：如果这是一个新建的工厂设计，并且该设计将反渗透盐水废水用于其他用途（例如，冷却塔补给、泵冷却），以减少总用水量并最大程度地减少工厂废水，那么使用软水器进行预处理可能是一个不错的选择。

最后考虑并实施的方案是将进水pH值从最初的控制值5.7降低到砂滤器下游、筒式过滤器之前的4.8-5.0。此举使铝的溶解度与自来水的溶解度相匹配，并防止铝从溶液中析出到膜上。

降低pH值控制（4.8-5.0）也改善了CA膜的水解，从而有助于延长膜的使用寿命。4.8-5.0的pH值控制确实会使每月酸成本增加约35美元，但仅更换滤芯过滤器所获得的收益就远远超过了额外酸成本的增加。自实施这一改变以来，膜清洗间隔已从5周延长至约3-5个月。此外，滤芯更换频率也从每2-7天一次更改为每4周一次，每月节省约500美元的耗材和人工成本。

为了将进水pH值从5.7降低到4.8-5.0而额外添加的硫酸，也增加了可用于沉淀硫酸钡、硫酸钙、硫酸镁和硫酸锶的硫酸根离子数量。Fluid Systems对反渗透装置性能的预测表明，在75%的回收率下，反渗透盐水中只有钡超过饱和状态。将阵列分成两道系统并消除铝结垢问题后，我们开始注意到第二道系统中存在钡结垢问题，本文稍后将对此进行更详细的讨论。

反渗透膜

CA 膜于 1989 年 4 月更换。在完成纠正措施计划中列出的项目后，更换了膜，例如检修主过滤器、安装氯注入装置、更大的滤芯过滤器、降低进料 pH 值（4.8-5.0）、新的压力调节器和级间压力表。

压力表

在第一个容器阵列（第一内级压力）的出料口处添加了压力表（共2个）。结合现有的系统进料和浓缩压力表，新压力表可以确定系统中哪个部分的压差增大。利用各个通道压差读数的变化，可以将清洁工作定向到实际需要清洁的特定通道（例如，根据需要仅清洁第一通道、第二通道或第三通道，以保持系统处于所需的运行规格范围内）。

性能监控

系统性能监控使用 Fluid Systems 提供的 NORMPRO 标准化软件包进行。标准化数据的目的是将日常运行数据与一组标准运行条件进行比较。

标准化程序基于 ASTM D-4516《反渗透性能数据标准化标准规范》。膜清洗的基准是当前浓水/进水压差与基准浓水/进水压差之间最大增幅为 10%。这有助于防止膜过度污染/结垢以及不可逆的膜损坏。（注：根据结垢或污染的原因以及清洗对系统恢复的效果，最多可采用 15% 的增幅作为确定清洗时间的标准。）

1991年10月：原系统改为双程配置

1988年高压泵发生故障，充分表明了在出现问题时拥有一个灵活可靠的RO系统是多么重要。如果一个RO系统配备两台高压泵，且每台泵的容量都未达到设计容量的100%，则不利于提高整个系统的可靠性和效率。

1991年10月，现有的4:3:2阵列反渗透系统被拆分为两级反渗透系统，其中A组采用5:2阵列，B组采用4:2阵列，可根据系统用水需求串联或并联运行，参考图2。并联运行期间，总出水量为224加仑/分钟，脱气产品质量低于50 ppm；串联运行期间，总出水量为120加仑/分钟，脱气产品质量低于10 ppm。

串联运行带来的水质改善还可使脱盐器的总处理量额外增加2-3倍。注意：如果RO产品储罐配备浮顶或氮气盖，以降低二氧化碳的再吸收率，则DI阴离子交换器的总处理量可提高20-40%。

下游装置（B组）自采用双程配置启动以来（约3年），未出现任何污垢或结垢问题，也无需进行膜清洗。下游装置的膜使用寿命也应显著长于主装置。

阵列更换还包含停机后使用自来水冲洗（酸化和氯化），以清除膜中的浓缩反渗透盐水。冲洗有助于防止停机期间出现沉淀和有机物生长。注意：如果可能，应使用反渗透产品进行停机后冲洗，以确保彻底去除或稀释膜盐水进料通道中可能处于或接近饱和状态的浓缩成分。此外，当反渗透系统处于待机状态时，用于冲洗的反渗透产品可能会与膜表面可能存在的各种矿物质达到离子平衡，这些矿物质可以在反渗透系统恢复运行时被去除。

持续努力防止钡垢形成

根据NORMPRO标准化程序，确定反渗透（RO）A组膜需要清洗，参见图3。A组膜第二次清洗于1992年4月23日进行，第一次清洗于1992年4月24日进行。这是自1991年10月RO系统改造为双组膜系统以来的首次清洗。两步清洗过程采用Flocon 103，通过第二组膜的压差进行清洗。

清洗后，进料压力下降，压差上升。这意味着膜表面已被清洗，但盐水进料通道仍然堵塞。1992年5月7日，更换了第二级反应器的最后两片膜元件（共四片）。更换膜元件后，第二级反应器的压降恢复到最初分离成双级反应器时的水平。

从第二道工序中取出的膜元件，每个膜元件的入口处都存在钡沉积，其中最严重的是每个容器中串联的最后一个膜元件。从第二道工序容器中取出的四个膜元件中，有两个被送往流体系统公司进行切开检查。四个膜元件中的3号膜元件在膜的底部区域有带状沉积物（后经确定为钡），参考图4和图5。压力容器中串联的四个膜元件中的4号膜元件的钡带比3号膜元件宽4-6倍，并且在膜元件的顶部有更普遍的沉积物，参考图6 。

根据底部或六点钟位置的钡带，似乎当速度发生变化（即装置关闭）时，过饱和状态下的钡会从溶液中沉淀出来。初始沉淀发生后，它会成为其他颗粒生长的种子，并诱导凝结胶体颗粒的形成，从而增加膜污染率。膜结垢还会增加跨膜压降。初始沉淀发生后，会形成其他颗粒生长的种子，从而诱导凝结胶体颗粒的形成，这会增加跨膜压降。随着污染的增加，跨膜元件的压降也会增加到需要进行膜清洗以防止损坏膜元件的程度。

对RO系统待机状态下，为消除潜在的钡、钙、镁和锶饱和度而采用的停机后冲洗进行了评估。（注：冲洗水的浓度应与运行规格保持一致，例如pH值4.8-5.0，氯浓度0.05-0.1 ppm）。评估发现，即使在市政水压（调节至约60 psi）下，RO产品的回收率也只有50%，而且冲洗水无法充分去除膜元件中的盐水浓缩液。建议在停机后冲洗期间绕过盐水控制阀，并予以实施。此改进减少了产品流量，提高了冲洗流速，但冲洗水中的成分浓度并未增加。

看来，在反渗透膜清洗过程中，第二道清洗过程中的清洗液会造成第一道膜的交叉污染。污染发生在清洗液进入第一道和第二道清洗之间的共用盐水集管时。当第一道膜的入口给水阀关闭时，清洗液（估计流量约为3加仑/分钟）通过级间集管进入第一道膜并穿过膜。3加仑/分钟的流速会将第二道清洗过程中产生的清洗剂、碎屑和溶解成分浓缩到第一道膜的给水侧。第二道清洗过程中溶液中的任何污染物（例如钡、钙、锶）都会进入第一道膜，导致膜上形成一些水垢沉积。

根据以往的清洗经验，钡和锶通常不会像清洗过程中那样出现在第一道清洗中（参见图7 ，清洗分析）。由于反渗透系统中各种元素的浓缩（即产品去除将给水浓缩成盐水），钡、钙、镁和锶达到饱和状态的可能性通常会发生在第二道下游元件中，而不是第一道中。

在转换为双程RO系统之前，RO集管被断开，并安装了一个清洗集管。这使得需要清洗的RO段与未清洗的RO段完全隔离。

反渗透系统升级时，行业清洗方法使用现有的盐水、给水和产品总管进行清洗。这种清洗方法的原理是，由于给水阀门关闭，未清洗的流道流量很小甚至没有流量。然而，大多数清洗程序不像我们的程序一样，对每次清洗后的冲洗过程进行彻底的监控。我们的程序使用去离子水进行冲洗，并持续测量电导率，直至达到10毫欧姆，以监测交叉污染。

1993年8月，A组反渗透系统安装了隔离阀，以确保在膜清洗期间100%隔离第一道或第二道膜。除了消除未清洗膜的交叉污染外，这项改造还缩短了清洗装置的连接和拆卸时间，并提高了整体清洗的便捷性。此外，清洗后冲洗速度也更快，有助于减少浪费，并降低清洗停机时间和成本。注意：反渗透行业担心，如果在反渗透系统运行时关闭隔离清洗总阀，可能会造成不可逆的膜损坏。通过正确的操作程序，包括恢复服务检查程序和锁定服务阀，可以消除这一风险。

阻垢剂化学

用于预处理反渗透给水的阻垢剂主要借鉴了冷却塔和锅炉给水项目中的阻垢剂。虽然有记录证明反渗透阻垢剂预处理取得了成功，但也有一些不太成功的案例。目前还没有一种通用的阻垢剂能够适用于预处理反渗透和冷却塔给水中所有成分。

冷却塔化学主要涉及冷却塔内循环水和热交换器，并通过塔内蒸发浓缩。限制因素通常包括建筑材料、冷却表面温度、塔内补给水中的成分以及化学方案目标（例如，防止和控制结垢、腐蚀和生物活性）。

锅炉化学处理的是锅炉水的总体浓度，而锅炉水的浓度取决于运行压力，运行压力会使给水成分循环20至100次，在高热流密度区域，杂质浓度可能非常高。因此，锅炉补水质量至关重要，要去除锅炉中不需要的成分，并制定专门的锅炉化学方案，以防止腐蚀和结垢，从而保持锅炉清洁。

尽管过去几年来，业界在定制反渗透预处理化学品方面做出了巨大努力，但我们对六种不同的阻垢剂和分散剂化学品进行了评估，但收效甚微，这促使我们尝试更换用于调节给水pH值的酸。

目前使用的预处理化学品是膦酸盐和分散剂的混合物，有助于控制硫酸钡、硫酸钙、硫酸镁、硫酸硅和硫酸锶结垢。然而，当给水pH值降低时，分散剂的有效性会显著降低，就像目前控制铝垢时所做的那样。那么，必须决定要处理哪种结垢物及其后续后果？

通常的做法是增加预处理化学品的投加量，以弥补分散剂效能的损失。然而，增加投加量也会增加膦酸盐的含量，这会导致钙、镁和二氧化硅发生相互作用，最终导致膜结垢。

阻垢剂注入

在1994年7月6日的反渗透（RO）清洗过程中，实验室人员发现首道清洗液的浊度很高（通常只有在第二道清洗中才会出现浊度和杂质，例如钡沉积）。清洗液和锶的分析结果（参考图8中的沉积物分析）表明。在筒式过滤器前方注入可能存在问题。分散剂可能会将筒式过滤器中捕获的杂质分散到首道清洗元件中，从而导致进料通道垫片堵塞。为了解决这个问题，将注入管线重新定位到筒式过滤器的下游。

盐水污堵监测器

为了妥善解决盐水化学反应中出现的问题，我们构建了一个采用 2.5 英寸 x 2.5 英寸清除元件的膜污染监测器。该污染监测器的目标是评估不同阻垢剂的投加率，以 RO 盐水废水作为污染监测器的进料，参考图 9 。

由于结垢在数月内不断累积，且 NORMPRO 膜正常化程序也观察到了同样的趋势，因此该项工作后来被停止。然而，膜活检分析证实存在高浓度的钡、锶垢成分。这些结果也与第二轮移除的最后一级膜片的活检结果相符，参见图 10中的结垢分析。

改用盐酸预处理后（下一节将讨论），污垢监测器将用作长期监测设备（例如，该方法类似于在冷却塔化学程序中使用腐蚀试样测量腐蚀速率）。每当清洗 RO 系统 A 第二遍时，都会取出并切开清除剂元件以分析膜中的成分（注意：清除剂元件的成本为 25-50 美元，切开它比切开最后阶段的元件（约 1,250 美元）便宜得多）。这些分析将用于分析第二遍后端元件中的成分趋势。如果钡垢可以得到缓解，那么水垢成分趋势将有助于确定预处理化学程序的其他长期限制或改进（例如阻垢剂、分散剂、盐酸、RO 系统回收率、pH 控制点）。

酸性预处理由硫酸改为盐酸

由于在第二次膜清洗过程中难以去除钡和较小程度的硫酸锶垢，因此需要采取额外措施来恢复RO系统的性能，使其符合规格要求。迄今为止，已采取两种方案来将RO系统恢复到原始规格：

1) 用化学方法清洗第二道工序，然后从第二道工序容器（共四根膜元件）中取出后两根膜元件（参见图4中的3号和4号膜元件）。取出的膜元件将送去供应商进行单独清洗，以去除钡沉积物。注意：供应商使用单根膜元件容器，使用各种清洁剂，采用正向和反向清洗流清洗膜元件，以恢复膜元件的性能并符合规格。

2) 每两个月将A组第二道末级膜元件与B组第二道末级膜元件轮换一次。B组膜元件的进水为A组膜元件的反渗透产品，大约需要7天才能将钡冲洗干净。每两个月轮换一次的成本为346美元（需要约16个工时，另加更换O形圈/润滑脂）。轮换方法可以将每年的膜清洗需求降低至约3次，并无需采用方案1，即将膜送去进行单独清洗。注意：由于操作环节的增加可能会导致A组或B组膜元件出现问题，并迅速抵消任何潜在的成本节约，因此建议采用方案1。

除非开发出专门针对钡垢的新化学方法，否则剩下的选择是降低反渗透系统回收率，或用盐酸代替硫酸预处理。降低反渗透系统回收率会显著增加生产反渗透产品的总成本，因此除非绝对必要，否则不会考虑。

使用盐酸可减少盐水浓缩液中的硫酸盐含量，从而有助于降低硫酸钡形成的可能性。根据计算机预测，使用盐酸进料时，膜表面的硫酸钡饱和度将降低至饱和度的38倍，而使用硫酸进料时则为饱和度的54倍。由于末级元件存在结垢问题，因此改用盐酸并将其中硫酸钡的形成量减少30%，或许可以降低结垢速度，甚至可能消除结垢问题。

由于36%硫酸和31%盐酸之间的价格差异，预处理运营成本在50%运营能力下增加1,782美元，在100%运营能力下增加3,653美元。注意：为了确保工厂人员的安全，使用36%硫酸代替价格更便宜的93%硫酸。供应商会根据需要前往工厂，加满500加仑的储罐，无需工厂人员到场。稀释的36%硫酸比浓缩的93%硫酸pH值控制得更好。31%盐酸也有望实现良好的pH值控制。

如果成功转换为盐酸并减少或消除钡垢形成，则膜清洗频率有望降至每年两次以下。此外，无需进行必要的膜旋转/修复，每年可节省 3,483 美元（基于每年 3.5 次清洗）。这两项优势相结合，每年可降低膜清洗总成本约 5,800 美元。基于目前 50% 的运行容量系数，膜清洗总节省成本与预处理酸成本增加 1,782 美元相比，每年可节省约 4,000 美元。转换为盐酸的预计成本为 955 美元，预计将于 1994 年 11 月完成。

概括

当我们最初调查反渗透装置性能不佳的原因时，很快就发现主要问题是第一次运行的膜结垢。经过广泛的分析，确定主要的结垢物是铝。减少铝结垢物有三种方案：(1) 升级预过滤系统以去除铝；(2) 安装软水器并通过软化给水进行预处理；(3) 降低初效过滤器后的进水pH值，使铝保留在溶液中，并将其排放到反渗透盐水排放器中。我们选择了^第三种方案，因为它易于实施且经济实惠。我们成功地将膜清洗间隔从5周缩短至约3-5个月。

铝垢得到控制后，接下来出现的问题是第二道工序元件中的钡垢问题。迄今为止，已采取了多种措施来降低钡垢的影响。最简单的方法是评估各种阻垢剂以及阻垢剂/分散剂的配方。总体而言，阻垢剂/分散剂的组合效果最佳（尽管效果有限）。然而，结合使用盐酸调节给水pH值，硫酸盐含量降低，硫酸钡饱和度的降低可能足以使第二道工序最后一级元件排出，从而消除或延长与钡垢相关的膜清洗间隔。

尽管供应商通常是该领域的专家，但最终用户也需要积极参与最初的投标规范。根据我们的经验，反渗透系统运行的最低考虑和要求如下：

• 最低可接受标准（例如去除92-98％的给水成分，所需的加仑率）应围绕最坏情况的水成分和最低给水温度进行设计。
  
  
• 为了提高系统灵活性和可靠性，系统应至少包含两套“占预期产量50-70%”的RO装置。即使其中一套RO装置出现故障，例如泵故障、膜清洗停机，工厂仍然能够生产用于补充的RO产品。
  
  
• 每个 RO 系统都应具有：1) 关闭后盐水冲洗，在冲洗过程中绕过盐水控制阀（RO 产品水可提供最佳效果，如果使用城市水，则 pH 值和氯应保持在正常服务规格范围内）；2) 酸、阻垢剂和氯化学品注入；3) 级间压力指示；4) 充分设计的初级和二级筒式过滤器。
  
  
• 阵列级之间的级间集管应配备隔离阀，以便在化学清洗时使用。这有助于防止清洗液的交叉污染，从而影响未清洗的通道。
  
  
• 膜清洗过程中，流速需要确保膜片之间盐水通道网格垫片有足够的流速，以防止清洗过程中盐水进料通道结垢和堵塞。如果流速过低，可能会形成沉淀，成为凝结胶体颗粒进一步结垢的种子，导致膜压降增加，最终导致需要进行更多清洗。
  
  
• 购买二手反渗透系统时，应至少按照合同原定要求更换新膜。卖方还应提供膜元件序列号、生产日期、性能保证以及每片膜元件的准确安装位置图纸。
  
  
• 如果 RO 运营商是供应商，则应向最终用户提供 RO 系统性能数据（例如压力、电导率、系统流速、pH 值）并提供每周报告。报告应使用商定的软件标准化程序来确定膜性能（例如 Fluid Systems NORMPRO）。标准化程序应基于 ASTM-D4516《反渗透性能数据标准化标准规范》、ASTM 标准年鉴《水与环境技术》第 11 节。这些报告将提供有关 RO 系统运行情况的文档，并有助于做出购买或继续由供应商运营 RO 系统的决策。如果最终用户是 OR 系统的运营商，则此标准也适用。百分比截留标准（例如 92%）应基于添加任何预处理化学品之前的给水成分。这可以防止最终用户因过量添加处理化学品而受到处罚。
  
  
• 在膜检查过程中，我们注意到有机污垢的存在，这与系统暴露在阳光下有关。1993年，反渗透系统加装了顶棚。随后进行的第二次膜循环运行表明，自顶棚安装以来，膜元件上的藻类数量显著下降。反渗透膜上的顶棚有助于防止紫外线对PVC管道造成腐蚀，并保护过程监控仪表免受恶劣天气的影响。
  
  
• 分散剂预处理化学药剂的一个潜在问题是，化学药剂的注入点位于筒式过滤器的前方。分散剂可能会将筒式过滤器中捕获的碎屑分散到第一道过滤元件中，从而导致进料通道隔板堵塞。为了消除这个问题，注入管线应位于筒式过滤器的下游。
  
  
• 为了降低二氧化碳回到 RO 产品的吸附率（这会增加阴离子交换树脂的负荷），应将 RO 产品直接送入脱盐器，或者如果送入产品储罐，则采用浮顶或氮气盖系统。
  
  
• 由于反渗透 (RO) 去除二氧化硅会导致二氧化硅含量发生显著变化，因此应评估强碱性 I 型和 II 型树脂的优缺点。在大多数情况下，选择使用 II 型阴离子树脂将显著提高去离子 (DI) 的总运行加仑数。对于反渗透 (RO) 预处理，去离子 (DI) 阳离子再生可以用一步酸再生取代两步再生。
  
  
• 沉积物分析方法在准确测定钡的真实含量方面遇到了困难，因此采用了一种新方法。新方法采用助熔剂法，该方法需要将固体废物干燥、灰化，并用偏硼酸锂（Libo2）溶解，然后采用熔融法通过电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP）或原子吸收法（AA）测定无机成分。

本方法为ASTM“偏硼酸锂熔融法溶解固体废物的标准规范”，旨在溶解固体废物中的非挥发性无机成分，尤其是钡。熔融法也适用于硅酸盐基质的分析。当经典溶解法SW-846无法获得钡样品的估算浓度时，实验室便会采用此方法。

致谢

我要感谢恩西纳发电厂维护、运行和工程人员，特别是两名工厂实验室人员汤姆·麦克拉斯基和佩德罗·洛佩兹所做出的巨大努力。