对此，北京大学第三医院肾病科主任，北京大学长江学者，教授、博士生导师汪涛表示，医学上没有酸性体质一说，一些慢性疾病，时间长了可能导致人体中堆积酸性废物，并不是酸性废物堆积导致疾病，这个因果关系不能颠倒。正常的人有肾脏或者肺功能很快清除掉。

中国食品科学技术协会副理事长认为如果靠碱性水使人体环境偏碱性，反而对人体有害。“副溶血性，沙门氏菌，这些治病微生物喜欢的环境，都是偏碱性的，如果喝水能让我们的肠胃变碱了，那就是帮助了有害微生物。抑制了有益微生物。”

专家们提醒消费者记住一句话，“凡是符合国家饮用水标准的水，都是好水，都是一样的。碱性水有益健康的说法只是一种营销手段。”

以下是央视315晚会曝光碱性“神奇水”实录。

李佳明：我手中这瓶水在很多超市都可以买到，但是标签上三个字和这样水和别的饮用水不一样，这三个字是弱碱性。也就是这个水的酸碱度呈弱碱性，在广告中是另外一个样子，能治病，能治病强身，甚至让你变得更聪明，大家在饮用这样的水有没有想过你用买一瓶水的价格真能买到这样神奇的功效吗，究竟什么是碱性水，究竟有哪些与众不同的地方呢？我们一起来看。

片断：

旁白：这些令人眼花缭乱的水，不仅有各种好听的名称，更有意想不到功能。这些神奇的水究竟是什么样的水呢？

在广东深圳福田区有水竟然是论度数卖的。

广告人员：有15度、25度、100度。

旁白：水的度数是指钙离子的度数，一瓶100度的水是16.8元。

广告人员：这100度可以解酒护肝。

旁白：100度的钙离子水有降低血压，消除青春痘，等各种神奇功效。在癌抗负离子的广告中，也有各种神奇功效。天然高速苏打水也打着碱性的概念，在宣传册上同样列举了各种神奇功效。各种瓶装碱性水的广告，都宣称发展一切疾病甚至衰老的根源是酸性体质，为了改变酸性体质的科学性，这些产品有视频资料进行论证。

广告人员：如果长期细胞在弱碱性环境下，我们的细胞能够很健康，活泼了。

旁白：为了直观展示这些碱性水的神奇，在产品广告中不约而同出现了类似的实验。在永恒碱性钙离子水广告中，公司董事长用PH试纸分别测试了自来水和碱性水PH值，得出的结论“最快最有效能够迅速中和体能的酸性物质，把我们的体质改变到弱碱性体质。”

“弱碱性的水对身体最好的。”

旁白：这些貌似科学的理论和实验，让水变得不再那么普通。碱性水真得有那么神奇。首都师范大学化学系的教授告诉我们，我国北方一些城市的自来水都是碱性水，古教授随便用自来水，PH试剂后，同样是蓝色。这些碱性水在广告中称，靠喝碱性水能改变酸性体质，真得是这样？

北京大学第三医院肾病科主任，北京大学长江学者，教授、博士生导师汪涛说，医学上没有酸性体质一说，一些慢性疾病，时间长了可能导致人体中堆积酸性废物，并不是酸性废物堆积导致疾病，这个因果关系不能颠倒。

专家：正常的人有肾脏或者肺功能很快清除掉。

旁白：实际上高中生物课本里讲到人体内的环境非常稳定，外界的酸或者碱不能改变人体PH值。

专家：人体酸碱平衡不能随便变，变成真正所谓的酸过多了变成酸性了，碱过多了，就变成碱性了。

专家：酸多了就有一个系统来补偿他，你碱多了，有一个系统代替你，非常快。

旁白：为了说明人体对环境的稳定，教授按照人体体验化学组成。人体体质有缓冲的作用，外来的碱是不能改变人体PH值的变化。

中国食品科学技术协会副理事长认为如果靠碱性水使人体环境偏碱性，反而对人体有害。

专家：副溶血性，沙门氏菌，这些治病微生物喜欢的环境，都是偏碱性的，如果喝水能让我们的肠胃变碱了，那就是帮助了有害微生物。抑制了有益微生物。

旁白：胡晓松强调水的基本功能就是结合，只要符合国家饮用水标准就是好水，就可以放心饮用。

胡小松：这是本身细胞生命代谢的所有过程，离不开水。所以必须喝水。第二个水是一个非常好的对营养物质的溶解，所以所有的水都是一个意义。

李佳明：水就是H2O，还有什么好解释。就像专家所说的那样，其实中学课本就学过这样的尝试，不管喝过什么酸碱性的水，人体自动调节正常的。专家更希望大家记住的一句话，凡是符合国家饮用水标准的水，都是好水，都是一样的。碱性水有益健康的说法只是一种营销手段。

2009年年底,国内首套采用“一级RO+膜脱气GTM+电去离子EDI”工艺制取锅炉补给水工程在天津泰达津联热电有限公司（西区第二热源厂）顺利调试出水。

锅炉补给水系统包含了超滤、反渗透、膜脱气、EDI装置及其辅助系统，EDI装置出水量：2×80m³/h, EDI出水电阻率达到 16 MΩ.cm以上，实际出水水质完全优于设计指标，系统运行2个多月以来，运行状况良好，出水品质稳定。

锅炉补给水系统原水水源采用天津经济开发区市政自来水，产品水供电厂高温高压锅炉蒸气发电使用，根据原水水质分析和锅炉对补给水的水质要求，经过业主、设计院、工程公司和美国Electropure公司等各方对工艺技术充分论证后，确定采用“超滤UF+一级RO+膜脱气GTM+EDI”的主体水处理工艺。该工艺的突出特点有：

          1,工艺技术先进性强

          2,系统运行安全稳定

          3,EDI产水品质优良

          4,系统整体运行能耗低

          5,工程初期投资少

          6,整个系统占地面积少

该工程项目在建设中运用了新思想、新技术、新工艺、新设备。采用真正意义上的“全膜法工艺”，不仅提升了系统出水品质，系统投资成本和设备运行能耗都远远低于“二级RO+EDI”工艺，同时该全膜法工艺设备占地面积小、自动化控制程度高、做到了酸、碱零排放，真正帮助业主实现“节能减排、节约投资、降低成本”的目的。这使EDI技术在大型水处理系统中的规模应用变为可能，在全膜法制水工艺发展和应用上有巨大的开拓意义。　

美国Electropure（伊乐科）公司作为该锅炉补给水系统的EDI模块供应商，充分发挥自身在EDI技术及工艺应用技术的优势和丰富的工程服务经验，积极协助、配合工程公司进行项目的工艺、设备设计及系统安装调试等工作，同时也为业主提供了EDI的操作、运行和管理等方面的一系列培训服务，真正做到“无缝隙式”全程服务。

                    2×80 m³/h EDI装置现场

1 主题内容与通用范围 
    本标准给出了电力半导体器件工艺用高纯水(以下称高纯水)的级别、技术要求、测试方法和规则。 
    本标准适用于去离子处理后的高纯水。
2 引用标准 
    GB11446电子级水及其检测方法 
3术语 
    3．1 电导率electrical conductivityctricalconduc2ivity 
     在规定温度下，1cm3水溶液两相对面之间测得的电阻值的倒数。电导率通常以μS/cm为单位。 
    水的理论电导率为0.0548μs/cm(25℃时)。 
    3．2电阻率 resistivity 
     电导率之倒数。纯水的理论电阻率为18.3MΩ.cm(25℃时)。温度升高时电阻率下降。 
    3．3颗粒性物质granular sulbstance 
     除气体以外，以非液态形式分散在水中，并形成非均匀相混合物的物质。 
    3．4总有机碳(TOC)total organic carbon 
     水中以各种有机物形式存在的碳的总量。包括易被—般强氧化剂氧化的有机物和需用特殊化的有机物。 
    3．5总固体 total solid 
     水样蒸发、烘干后残留的固总量。 
    3. 6全硅 total silicon 
     水中可溶性硅和以二氧化硅胶体状态存在的硅的总量。全硅和可溶性硅之差即叫为胶体硅。 
3．7高纯水high-pure water, ultrapure water
电阻率在5MΩ·cm以上，各种形式存在的物质含量有一定规定限制的很纯净水 
3．8原水raw watcr 
 纯化处理之前的水。常用的原水将自来水、井水、河水等。 
3．9终端 terminal。 
 高纯水生产流程中经过各道冲化工艺后，水的出口使用地点。可分别称为制水终端和用水
3．10微量micro-amount 
 试样量在1mg左右。 
3．11 痕量 trace amount 
 试样量在1μg左右。 
3．12百万分之一(ppm) part per million 
重量比的量，相当于每百万重量的溶液中含一单位重量的溶质。在水质分析中，一殷也认为相当
每升水样含杂质的毫克数(mg／L)。
3．13十亿分之一(ppb)part per billion
重量比的单位，相当于每十亿重量单位重量的溶液中含一单位重量的溶质，在水质分折中，一般
认为相当于短升水样含杂质的微克数(μg／L)。
4高纯水的级别 
4．1高纯水可分为电子级高纯水和普通高纯水，分别用符号EH和pH标志。
4. 2电子级高纯水
4．2．1在制造工艺中使用电子级高纯水的电力半导体器件有如下特点：
a．具有精细图形结构；
b．对器件表面有特殊要求；
c．工艺对水质有特定的严格要求。
4．2．2电子级高纯水分为两个级别：特级和I级。它们的标志分别是：
特级电子级高纯水：EH—T
一级电子级高纯水：EH—1
4．3普通高纯水
4．3．1普通高纯水用于一般电力半导体器件的制造工艺中。
4．3．2普双高纯水分为三个级别：Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级。它们的标志分别是：
I级普通高纯水：pH—Ⅰ
x级普通高纯水：PH—Ⅱ
m级普通高纯水：pH—Ⅲ
4. 4电阻率低于5MΩ·cm的水不能称为高纯水。
5技术要求
5．1电子级高纯水
5．1．1电子级高纯水应考核四项内容：
a. 水中自由离子浓度(主要影响电阻率)；
b．水中悬浮微粒的数量和大小；
C. 水中有机物总量；
d. 水中细菌微生物状况。
5. 1. 2电子级高纯水的各项技术指标由表1给出。
表l

5．2普通高纯水 
5．2．1普通高纯水主要考核其电阻率。 
5．2．2普通高纯水的技术指标由表2给出。 
 表2 

6测试方法和检验规则 
6．1电阻率测试方法 
6．1．1用电导率仪测量高纯水电阻率时： 
 a．电导池常数选川0.1—0.01cm-1； 
 b．被测高纯水应处于密封流动状态，避免任何气体混入，流速不低于0．3m/s。 
6．1．2在t℃时测得的电阻率值ρt，用下式换算成25℃的电阻率ρ25 
　　　　ρ25=1/{αt(1/ρt-Gt)+0.05482}
式中：ρ25——２５℃时的电阻率ＭΩ.ＣＭ
　　　ρt——t℃时的电阻率ＭΩ.ＣＭ
　　　Gt——t℃时理论纯水的电导率μＳ／ＣＭ，其值见附录Ａ；
　　　αt——t℃时修正系数，其值见附录Ａ；
　　　0.05482——t℃时理论纯水的电导率μＳ／ＣＭ。
６.2其他技术指标测量方法
　　执行ＧＢ１１４４6.5~11446.11中有关规定。
6．３检验规则
6．3．1各个级别高纯水的电阻率为经常必测项目。
6．3．2对电子级高纯水，用水单位还应根据生产要求制定对微粒数、痕量金属、细菌、有机物及二氧化硅等各项技术指标的检验规则。
6．3．3制水工艺条件改变时，应及时对表1或表2中各项技术指标全面检验。
6．3．4所有测量均应在制水终端和用水点两处测量。制水终端水的质量称为制水水质；用水点水的质量称为用水水质。对普通高纯水，用水水质和制水水质应在同一级别上。对电子级高纯，主要检验用水水质，但应给出制水水质作参考。制水水质还用于检验制水设备和技术。
6．4检验标志
在高纯水制水终端和用水点按要求进行检验后，若水质合格，应附标有下列内容的检验合格证：
　　a．高纯水的级别标志；
　　b．要求检测的技术指标及测量结果；
　　c. 制水单位；
　　d．连续供水开始日期(普通高纯水可无此项)；
　　e．检验员签章及检验日期。
7取样、存贮和运输
7. 1. 高纯水的取样
7．1．1盛水容器必须使用塑料或硬质玻璃容器。用于测定硅或分析痕量成分时。必须使用聚乙烯等塑料容器。
7．1．2取样前，盛水容船应预先用洗涤剂清洗干净，再用盐酸(1十1)或10％硝酸溶液浸泡48H(分析阴离子用的容器除外)，然后用高纯水冲洗干净，再用高纯水浸泡不少于6h。临取样时，用待测高纯水冲洗容器小少于10次、方可取样。
7．1．3采集水样时，应先把管道中的积水放尽，并冲放5—10min，在流动状态取样。以保证水样有充分的代表性。
7．1．4取样的体积约为容器体积的0.6—0.8，不得太满。取样后。应迅速把容器盖严。
7．1. 5细菌分析采样容器必须经过高温消毒处理。
7．2 高纯水的贮存与运输
7．2．1分析高纯水中的阳、阴离子时，采集的水样可存放72H。细菌检验时，水样存放时间不得大于4H。
7．2．2高纯水在贮存和运输时，应检查容器益是否密封严密。装有水样的容器不能在太阳下曝晒或放在高温处。冬天要注意防冻。
7. 2．3高纯水在贮存和运输过程中；应定时记录时间、温度和气候条件等。

　　随着电子工业的发展，对高纯水提出了越来越高的质量要求，而高纯水的生产需求增长很快。本例为最近建造的用于集成电路产品生产的高纯水系统。它与典型的高纯水系统区别不大，事实上它突出强调了电子工业引起争论的一些熟知问题。

　　二、设计原始资料

　　制作16K位集成电路（DRAM）时，对水质的要求：TOC  0.5mg/L，金属离子为1mg/L，微粒（≥0.2mm）为100个/ml。而制作16M位DRAM时，对水质的要求：TOC＜5mg/L，金属离子＜0.2mg/L，微粒（≥0.1mm）为0.6个/ml。

　　三、工艺流程及主要设备

　　高纯水制备系统流程图如图6-16所示。

图6-16高纯水制备系统流程图

1—活性炭过滤器；2、软化器；3、阻垢剂加料器；4—RO高压泵；5—RO装置；6—贮槽；7—分配泵；8-254nm紫外灭菌器；9—主混床系统；10—0.45mm筒式过滤器；

11—185nm紫外灭菌器；12—增压泵；13—精混床系统；14—0.2mm筒式过滤器；

15—0.04mm筒式过滤器

　　1．预处理

　　预处理包括活性炭过滤器、软化器和阻垢剂投加装置。

　　对RO组件中的聚酰胺复合膜，由于它的耐氯性能差，但适用pH值范围广。活性炭过滤能有效地去除氯。而活性炭过滤后，往往会增加水中细菌和微粒子的含量。

　　软化器可以减少水中粒子含量，由于树脂表面带有少量电荷，会提高软化器的活性，因此软化器预处理可以减少RO组件的粒子污染。

　　为了防止水中硬度的结垢，添加阻垢剂专门设置阻垢剂投加装置。

　　2．RO系统

　　RO膜一般能去除原水中95％～99％的TDS，而对二氧化硅（SiO₂）的去除效果则不佳，因此RO被认为是预脱矿质过程，为了提高RO的效率，采用了两段RO系统，如图6-17所示。这种两段脱盐系统采用了低压复合膜，既能保证水通量，又不降低脱盐率，它所需的操作压力为1.38～1.72MPa，所以两段RO能在低于0.27MPa压差下工作，并大幅度提高了离子的分离性能。若单级RO膜的截留率为95％，则盐透过率为5％，两段RO盐的透过率为（0.05）₂或0.0025。因此，通过两段RO计算的截留率应为99.75％，复合膜也能提高SiO₂的截留率。

图6-17  两段式RO系统

　　3．后处理

　　RO装置产水放入贮槽中，以便进行后续的离子交换（IX）和筒式过滤器处理。往贮槽加入臭氧，使有机物和氧化剂接触转化成羧酸类物质以减少粒子生成。贮水槽出水经254nm紫外线灭菌器，旨在消除臭氧残留物，保护后续的IX装置和筒式过滤器免受臭氧降解。该系统也由两个IX装置组成，主混床和精混床，每个混床后均设亚微米筒式过滤器和紫外线灭菌器。用0.45mm筒式过滤器捕集主混床漏出的树脂颗粒，主混床下游选用18.5nm紫外光，它除杀灭细菌外，还可使有机物少量氧化。

　　4．系统布置

　　设备布置是高纯水设计中需要解决的难题之一，现介绍本系统的设备布置方案如图6-18所示。

　　四、运行情况

　　1．对预处理和后处理设备的维护

　　活性炭过滤器、软化器均采用轻便可更换单元组件，以便失效后随时更换。为此必须设置易于操作的更换连接件。对于离子交换混床中的主床和精床放在一起便于再生，为了防止高纯水的受污染，应采用高级管材，而且管道输送距离应尽可能短。

　　2．系统的启动与运行

　　本系统应按以下顺序启动。

　　（1）在RO膜正式加负载前，应先开始RO预处理系统操作，预处理的水用于彻底地冲洗RO压力容器和管道系统。

　　（2）RO膜加负载，操作R0系统，同时排放最初的产水。此过程持续到下述条件中的—个或几个满足为止。即RO系统在稳定的脱盐性能下持续运转48h；RO产水TOC浓度不高于进水TOC的10％；RO产水的TOC低于100mg/L。

图6-18  高纯水系统布置图

1—0.2mm筒式过滤器；2、6、12—紫外线杀菌器；3、13—0.45mm筒式过滤器；4—精混床；

5—主混床；7—0.04mm筒式过滤器；8—活性炭滤器；9—软化器；10—高压泵；11—RO组件；

14—化学药品泵；15—分配泵；16—贮槽；17—臭氧发生器；18—生产区

　　（3）装满贮槽并清洗后排放，如此循环两次。

　　（4）用RO产水灌装贮槽至一半容量时，启用臭氧发生器，贮槽中水被臭氧氧化至浓度200～500mg/L。

　　（5）将贮槽的臭氧化水循环流遍精处理的分配系统，持续24h。

　　（6）排空系统，用新鲜的RO产水重新充装罐，重新建立臭氧浓度，然后在系统内循环1 h。

　　（7）启动贮槽下游的紫外线灭菌器，再循环至少2h，然后调节臭氧发生器实现贮槽中稳定的臭氧余量，证实在紫外线灭菌器的下游各处臭氧浓度为零。

　　（8）将一台主混床投入运行，同时启动0.45mm下游过滤器，以保护系统不受树脂微粒的污染。

　　（9）由分配泵的排放口至树脂捕集过滤器的下游建立与臭氧相容的管路。当通过IX精处理单元的循环连续运行时，使系统连续臭氧化。使系统中臭氧浓度为40～80mg/L，TOC＜10mg/L，及下游出口处0.2mm的微粒＜30个/ml。

　　（10）对新的一台IX单元和0.45mm精滤器重复（9）中的全过程。

　　（11）间断实施分配环路的臭氧化，接入精混床和0.45mm过滤器。

　　在每个启动点单独地启动每个工艺单元，然后进行该单元的试验，证明此单元在预期性能下运行后，再启动下一个单元。整个启动过程需30余天。这样，无论发生什么问题都能容易辨认和处理。表6-28列出最初84d系统操作情况。

表6-28  运行初期（84d）系统操作情况

项   目	数    据
启动后天数 温度/℃ RO压力/MPa 浓水系统/MPa	7 20 2.13 1.65	14 21 2.13 1.72	21 21 2.27 1.72	28 16 1.72 1.45	35 20.5 1.72 1.45	42 20.5 1.79 1.45	49 25 1.72 1.41	56 22 1.76 1.41	63 22 1.72 1.45	70 24 1.72 1.41	77 24 1.72 1.41	84 24 1.72 1.41

续表

项    目	数        据
原水TDS/（mg/L） 产水TDS/（mg/L） 产水/进水比率/％ 现场监测TOC/（mg/L） SiO2/（mg/L） 主混床出水电阻率/（MW·cm） 精混床出水电阻率/（MW·cm） 分配环路水电阻率/（MW·cm）	110 2 1.8 6.8 0.72 17.0 18.0 17.5	110 2 1.8 14.1 1.6 17.2 17.6 17.2	140 3 2.1 5 8 3.3 17.2 17.8 17.7	150 2 1.3 4.6 5.8 17.1 17.7 17.2	150 4 2.7 9.4 4.7 17.1 18.0 17.9	130 2 1.5 4.8 4.3 17.2 18.0 17.9	130 2 1.5 4.6 4.9 17.1 18.0 17.9	140 2.5 1 8 4.1 3.8 16.9 18.0 17.7	155 3.5 2.3 3.5 2.7 17.1 18.0 17.8	160 3.5 2.2 4.0   17.0 17.9 17.7	135 3.0 2.2 6.3 6.4 17.0 18.0 17.9	160 3.5 2.2 9.5 3.4 17.1 18.0 17.8

　　表6-28表明，在运行21d后系统的RO压力发生明显变化，这个变化是人为的旨在减少RO装置的产水流速，以和半导体工厂当时使用的水流速度相匹配。在这种情况下操作RO较长时间。在其余的时间内，系统和浓水的压力差是恒定的，这就表明进入该单元的水中离子和微粒含量是能满足要求的，未引起过分的污染。在整个运行期间，产水和进水的TDS比率基本上变化不大，显示了系统良好的稳定性，当把主混床和精混床产水的电阻率相比较时，精混床出水和分配环路返回处之间的电阻率变化也很小，其相差也仅为0.5～0.2 MW·cm。

    丰镇发电厂锅炉补给水处理系统采用西安水处理设备制造厂生产的3套（1号、2号、3号）额定出力为65 m³／h单元制一级除盐加混床和2套（4号、5号）额定出力为100 m³／h单元制一级除盐加混床的离子交换除盐系统。

    1～3号离子交换除盐设备于1989－05投入生产，4号、5号离子交换除盐设备于1994－11投入生产。投产后由于本厂各台机组跑、冒、滴、漏情况严重，使得除盐水补水率一直在10％左右居高不下，平均补水量在250 m³／h左右，设备再生频繁，酸碱用量很大，年酸碱费用最高达到800多万元。

　　近年来，随着本厂双达标、无渗漏工作的深入开展，设备的跑、冒、漏现象经过多方治理已明显好转，除盐水补水率逐年降低，1999年全年补水率下降至6％，平均补水量已降至150 m³／h。尽管如此，由于酸碱物价的上涨1999年酸碱用量仍在500多万元以上。

另外，从丰镇发电厂历年来生水水质全分析试验报告中可以看出（见表1丰镇发电厂历年生水水质情况简表），本厂生水含盐量呈逐年升高的态势。

    从1990－05－09本厂化学试验室对生水进行的第一次水质全分析到1999－12－31进行的水质全分析结果看，悬浮物含量增加了27 mg／L，表明总含盐量的主要指标—溶解固形物增加了113．2 mg／L，电导率增加了240 μS／cm。表明有机物等可燃物及碳酸氢钙等易分解物的指标—灼烧量增加了77．3 mg／L。另外，从表1中可知，氯根、全硬度等项目也有明显增长。

    如果生水各项杂质指标按现在这种趋势增加下去，而除盐水补水率仍维持现在目前的水平上，靠现有的离子交换设备进行锅炉补给水处理，不仅酸碱耗量还要增加，大宗材料消耗严重超标的问题将日趋严峻，严重影响着本厂的经济效益。由于除盐水设备的制、供水能力所限，使机组的安全稳定运行和正常发、供电将受到一定制约。随着我国《环境保护法》的实施，全民的环境保护意识大幅度提高，丰镇发电厂作为国有特大型企业在环境保护上更应增加投入治理废水使排放的废水符合国家规定的排放标准。而靠目前现有单一的离子交换除盐设备进行生产锅炉补给水处理，在对离子交换除盐设备进行再生时加入多少酸、碱，再生过程中就要排出多少其它盐类（如残余废酸碱、氯化钙、镁、氯化钠、碳酸钙、硫酸钙、碳酸镁等），由于这些废水均排到消防泵前池用于冲灰水和消防水，大量地排放这些化学物质不仅会给环境造成污染。而且还会造成冲灰水管道结垢，转动设备的腐蚀，甚至盐类沉积物会堵塞冲灰泵、冲杂泵入口，造成冲灰水管道故障。这些情况已经多次在本厂发生，冲灰水管道已多次进行酸洗。

    因此，丰镇发电厂现有离子交换除盐设备需进行重大技术改造，应在现有设备前增设3套100 m³／h（或2套150 m³／h）反渗透设备是较佳的选择。

2  反渗透技术

    反渗透（简称RO，是英文Reverse  Osmosis的缩写）是一种膜分离技术，现在已经广泛应用于电子、电力和苦咸水的淡化等领域的水处理技术中。

2．1  反渗透技术的基本原理

    许多天然或人造的薄膜对于物质的透过具有选择性，当两种浓度不同的溶液（这里指浓水与淡水）被一层半透膜隔开时，只有水可以通过而溶质（水中盐分）却不能通过。自然状态下，水从淡水侧向浓水侧渗入，当渗入达到动态平衡时在两种不同浓度的溶液面产生高度差（或称压差），这个压差称为渗透压，而这个过程称为渗透。如果在浓水侧施加压力以至于超过渗透压，则浓水中的水会通过半透膜渗入淡水侧，这个过程与自然状态下发生的渗透过程正好相反，所以称为反渗透。

    反渗透装置净化水的过程属物理过程，在一定压力下，溶于水中的各种物质包括分子和离子被截留在反渗透膜的一侧，水分子渗透到反渗透膜的另一侧，从而实现了对水的过滤净化。通常一级反渗透的回收率控制在75％，除盐率可以达到98％左右。在除盐水处理系统中，通常以反渗透设备作为预除盐装置，以离子交换设备作为精除盐装置，这种组合方式较为经济合理。

2．2  使用情况

    目前，我国大多数电厂没有采用反渗透这一技术的主要原因是受价格的制约，但是实际上以反渗透加离子交换除盐制取除盐水与离子交换除盐制取除盐水所需的费用相比，2～3 a节约的酸碱费用就相当于反渗透及其预处理系统的投资，只要运行维护得当，反渗透膜元件的使用寿命可以超过6 a，而且大大减少对环境的污染。

2．3  内蒙古电网的使用情况

    目前，内蒙古电网所属的蒙达公司、乌达电厂、海勃湾发电厂、锡林浩特第一热电厂，4个单位锅炉补给水处理系统采用了反渗透设备。应用方式均是以反渗透作为预处理装置，以离子交换除盐设备作为精除盐装置。据了解，除盐效果不错，而且效益也好于其它用单一的离子交换除盐的设备的电厂。

3  经济性对比

3．1  以1999－03－16丰镇发电厂化学水质分析报告的数据为依据：

    （1） 制水，886 242 t；补水，818 717 t；总耗酸，2 042．162 t； 总耗碱，1 241．57 t；精处理耗酸，66 t；精处理耗碱，18 t；阳床耗酸，71．68 g／mol；阴床耗碱，78．46 g／mol。

    （2）阳树脂总量，51．77～58．86 t，按55 t计算； 阴树脂总量，55．72～59．94 t，按58 t计算；每年树脂补充量为现用树脂总量的10％，丰镇发电厂需8 a更换一次树脂。

3．2  以1999年丰镇发电厂物质供应公司提供的数据为依据：

    （1） 盐酸单价，560元／ t；液碱单价，685元／ t；

    （2） 001×7阳树脂单价，8 300元／ t；201×7阴树脂单价，13 000元／ t；

3．3  西安热工研究院提供反渗透设备数据：

（1）阻垢FLoCoN单价，60 000元／ t；加药量3．0 mol／L；反渗透脱盐率98％，回收率75％；

（2） 根据现制补水情况考虑，预处理设备总出力为400 t／h；反渗透设备总出力为300 t／h；预处理设备选4台100 t／h，费用240万元；反渗透设备选3台100 t／h，费用25 000元／t；总出力按300 t／h计算投资750万元；

（3） 反渗透膜需5 a更换一次，更换一次膜费用190万元；

（4） 新增设备（预处理、反渗透）自用水率5％；   

（5） 增设反渗透设备树脂使用寿命可以延长5 a；树脂补充量为2％。

3．4  按以上数据计算进行对比情况如下：

（1） 水处理全年用酸费用：

（2 042．162－66）×2×560＝221．33万元；

水处理全年用碱费用：

（1 241．57－18）×2×685＝167．63万元；

    水处理全年用酸、碱总费用：221．33万元＋167．63万元＝388．96万元；

    （2） 采用反渗透设备全年制水总费用：水处理全年制水酸碱总费用为388．96×（1－98％）＝7．78万元；

    阻垢剂FLoCoN260费用：[886242×2×（1＋5％）]／75％×3 mg／L×60 000元／t＝44．67万元；采用反渗透设备全年制水总费用：7．78＋44．67＝52．45万元；

    （3） 运行费用差价（不考虑补充树脂、只算酸碱和阻垢剂FLoCoN260的费用）：

388．96－52．45＝336．51万元；

    （4） 新增设备总投资费用240＋750＝990万元；

    （5） 现用离子交换除盐设备制每吨除盐水费用为4．5元／t（其中不包括人工费、设备维护费等，只算耗酸碱费）而增加反渗透设备制每吨除盐水费用为1．2元／t（其中不包括人工费、设备维护费等，只算耗酸碱费用及其予处理药剂的费用）。

    （6） 同时增设反渗透设备后，再生设备次数大约由现在的每套床运行不足12 h增长为450 h以上，1套制水设备可连续运行约20 d，可大大降低工人劳动强度，减少工作人员，有利于提高企业劳动生产率。

4  经济效益分析

    从长远的利益出发，在年制水量相同的情况下，将补充树脂、更换树脂周期、更换反渗透膜的周期考虑在内，效益估算如下：

    （1） 原制水设备平均年运行费用

    年补充树脂费用： 55 t×10％×8 300元／t＋58 t×10％×13 000元／t＝12．105万元；平均年更换树脂费用：（55 t×8 300元／t＋58 t×13 000元／t）／8＝15．13万元；年酸碱费用388．96万元；原制水设备平均年运行总费用：12．105＋15．13＋388．96＝416．195万元；

    （2） 增设反渗透设备平均年运行费用

    年补充树脂费用：55 t×2％×8 300元／t＋58 t×2％×13 000元／t＝2．421万元；平均年更换树脂费用：（55 t×8 300元／t＋58 t×13000元／t）／15＝8．07万元；平均年更换反渗透膜费用：190／5＝38万元；年阻垢剂FLoCoN260费用：44．67万元；年酸、碱总费用7．78万元；增设反渗透设备平均年运行总费用：2．421＋8．07＋38＋44．67＋7．78＝100．941万元。由此可见，从长远利益出发增设反渗透设备平均年节约运行费用416．195－100．941＝315．254万元。

5  结语

    现用的离子交换除盐设备系统设计于1987年底，当时设计原生水含盐量平均为250 mg／L，而现在生水含盐量平均为560 mg／L，而且还在逐年上升。采用离子交换除盐设备酸碱用量大，再生次数频繁，用工业水量大，自用除盐水用量也很高。采用反渗透设备的一级反渗透回收率为75％，可大幅度降低酸碱用量，节约生水和除盐水。采用离子交换除盐设备系统一年酸碱费用为416．195万元，而采用反渗透设备进行生产锅炉补给水一年酸碱费用为100．941万元。由此可见，从经济效益考虑，丰镇发电厂在锅炉补给水处理系统前加反渗透设备是企业节能降耗的有效途径。目前，国内已有不少行业采用反渗透设备，相信随着经济的发展及对环境保护要求的日益严格，将会被越来越多国内用户所接受，是取代一级除盐的必然结果。

1　树脂鉴别及常规复苏工艺

1.1　树脂铁中毒鉴别方法
　　初步判断：采用正常的软化再生方法无法恢复原有工作交换容量，并且交换容量有较大幅度下降时，可取少量树脂与新树脂进行颜色比较。新树脂为淡黄色或金黄色，铁中毒树脂颜色明显加深，变为棕色，紫红色，甚至近似黑色。
　　分析检测：取10 mL颜色发生变化、初步判断为铁中毒的树脂置于100 mL烧杯中，加入30 mL 8.0%的HCl溶液，慢速搅拌15 min，静置0.5 h，取上清液测定总铁含量，以此判断树脂铁中毒程度。
1.2　常规树脂铁中毒复苏工艺
　　常规铁中毒复苏方法可视铁中毒程度不同而异。轻度铁中毒可在罐内复苏。铁中毒较深时，应采用罐外复苏，复苏效果较好，但操作麻烦，需有备用容器，耗时较长。
　　罐内复苏方法1：彻底反冲洗树脂层后，用3倍于树脂体积的8.0%HCl溶液，以6 m/h流速逆向流经树脂层。用原水冲洗该层至出水pH≥5.5。用3倍于树脂体积的9.0%NaCl溶液，以6 m/h流速逆向流经树脂层。用软化水以9 m/h流速冲洗树脂层5 min完成树脂复苏。转入正常的软化交换过程。此法适用于轻度铁中毒树脂的复苏，但效果不够理想。
　　罐内法2：对于中度铁中毒树脂的复苏，可在上述两步复苏方法的基础上，再增加两道工序：用3倍于树脂体积的8.0%NaOH溶液，以8 m/h流速逆向流经树脂层(以防氢氧化物沉淀)。用原水冲洗树脂层至出水pH≤8.5。用3倍于树脂体积的9.0%NaCl溶液，以6 m/h流速逆向流经树脂层。用软化水以9 m/h流速逆向清洗树脂层5 min，完成复苏，转入正常软化交换过程。此四步方法的复苏效果比较理想，但复苏费用较大。
　　罐外法：当树脂铁中毒十分严重时，某些单位甚至采用罐外复苏法，以求获得更好的复苏效果。即彻底反冲洗树脂层后，将树脂移入专用清洗装置中。用3倍于树脂体积的8.0%HCl溶液，分两次浸泡树脂，缓慢搅拌40 min，间隔2 h排空废液一次。用5倍于树脂体积的原水分3次浸洗树脂，缓慢搅拌，5 min排空废水一次。用3倍于树脂体积的9.0%NaCl溶液，按前述方法浸泡树脂并清洗。再用3倍于树脂体积8.0%NaOH溶液，按前述方法浸泡树脂并清洗。最后采用3倍于树脂体积的9.0%NaCl溶液，按前述方法浸泡树脂后，将树脂回装于交换罐内，并用软化水以9 m/h流速清洗树脂5 min。完成罐外复苏全过程，转入正常软化交换过程。

1.1　树脂铁中毒鉴别方法
　　初步判断：采用正常的软化再生方法无法恢复原有工作交换容量，并且交换容量有较大幅度下降时，可取少量树脂与新树脂进行颜色比较。新树脂为淡黄色或金黄色，铁中毒树脂颜色明显加深，变为棕色，紫红色，甚至近似黑色。
　　分析检测：取10 mL颜色发生变化、初步判断为铁中毒的树脂置于100 mL烧杯中，加入30 mL 8.0%的HCl溶液，慢速搅拌15 min，静置0.5 h，取上清液测定总铁含量，以此判断树脂铁中毒程度。
1.2　常规树脂铁中毒复苏工艺
　　常规铁中毒复苏方法可视铁中毒程度不同而异。轻度铁中毒可在罐内复苏。铁中毒较深时，应采用罐外复苏，复苏效果较好，但操作麻烦，需有备用容器，耗时较长。
　　罐内复苏方法1：彻底反冲洗树脂层后，用3倍于树脂体积的8.0%HCl溶液，以6 m/h流速逆向流经树脂层。用原水冲洗该层至出水pH≥5.5。用3倍于树脂体积的9.0%NaCl溶液，以6 m/h流速逆向流经树脂层。用软化水以9 m/h流速冲洗树脂层5 min完成树脂复苏。转入正常的软化交换过程。此法适用于轻度铁中毒树脂的复苏，但效果不够理想。
　　罐内法2：对于中度铁中毒树脂的复苏，可在上述两步复苏方法的基础上，再增加两道工序：用3倍于树脂体积的8.0%NaOH溶液，以8 m/h流速逆向流经树脂层(以防氢氧化物沉淀)。用原水冲洗树脂层至出水pH≤8.5。用3倍于树脂体积的9.0%NaCl溶液，以6 m/h流速逆向流经树脂层。用软化水以9 m/h流速逆向清洗树脂层5 min，完成复苏，转入正常软化交换过程。此四步方法的复苏效果比较理想，但复苏费用较大。
　　罐外法：当树脂铁中毒十分严重时，某些单位甚至采用罐外复苏法，以求获得更好的复苏效果。即彻底反冲洗树脂层后，将树脂移入专用清洗装置中。用3倍于树脂体积的8.0%HCl溶液，分两次浸泡树脂，缓慢搅拌40 min，间隔2 h排空废液一次。用5倍于树脂体积的原水分3次浸洗树脂，缓慢搅拌，5 min排空废水一次。用3倍于树脂体积的9.0%NaCl溶液，按前述方法浸泡树脂并清洗。再用3倍于树脂体积8.0%NaOH溶液，按前述方法浸泡树脂并清洗。最后采用3倍于树脂体积的9.0%NaCl溶液，按前述方法浸泡树脂后，将树脂回装于交换罐内，并用软化水以9 m/h流速清洗树脂5 min。完成罐外复苏全过程，转入正常软化交换过程。

           2台单机容量220ｍｗ的燃煤机组锅炉补给水采用一级除盐加混床的处理方法。按照《火力发电厂水汽化学监督导则》ｄｌ/ｔ561-95(以下简称导则)的规定,机组对补给水的水质要求为:硬度≈0μｍｏｌ/ｌ;二氧化硅≤20μｇ/ｌ;电导率≤0.2μｓ/ｃｍ;pｈ值≥6.7。但自机组投厂以来,除盐水箱进水电导率为0.1～0.2μｓ/ｃｍ(25℃),除盐水箱出水电导率为0.8μｓ/ｃｍ左右(25℃),pｈ值在5.5～6.0。除盐水水质的下降对凝结水水质造成一定影响,成为热力系统设备及管道腐蚀的隐患。针对这种情况,于2003年3月至5月为除盐水箱上加装呼吸器及管路系统进行了设计、制作、安装和调试。

1　除盐水水质污染原因
    经过一级除盐加混床处理得到的除盐水,水质指标一般都能够达到"导则"规定的补给水标准。但是,当除盐水进入除盐水箱以后,随着存放时间的增加,除盐水电导率逐渐上升,pｈ值逐渐下降,说明此处有其他弱酸性物质在不断地溶解到除盐水中。当除盐水电导率和pｈ值达到一定程度后便稳定,此时除盐水对该种物质的溶解也达到了饱和状态。经取样分析表明,该物质为二氧化碳,主要来源于空气。空气中二氧化碳通过水箱呼吸孔直接进入水箱中,并通过与水箱进水水流的不断碰撞与扰动溶解于水中,导致除盐水电导率的上升和pｈ值的下降。

2　问题的解决
2.1　在原除盐水箱上增加一套密封呼吸系统
    除盐水箱密封呼吸系统(见图1)。
    图1中除盐水箱呼吸器及水封部分是根据除盐水箱有关参数,并结合现场设备实际布置情况来设计,整个系统不考虑使用阀门,平时运行不需任何操作,完全实现自动运行。


    图1　除盐水箱密封呼吸系统
2.2　呼吸器的设计
    水箱的呼吸器即为水箱的吸气装置。呼吸器的工作原理为外界的空气在受除盐水箱内部液位下降所形成的负压作用下而进入水箱,但在进入水箱前必须先通过吸收液。设计使用的吸收液为30%ｎａｏｈ碱液层,碱液与二氧化碳发生反应生成碳酸钠和水。
    呼吸器的设计主要考虑运行时除盐水箱内部的负压状况。运行时内部负压与水箱液位的下降速度(除盐水泵的流量、水箱底排开启后放水流量)及碱液层的高度有关。根据除盐水箱制造技术条件:水箱应在压力为45ｋｐａ下做严密性试验,为保证一定的安全裕度,设计时应考虑最大出水情况,即2台除盐水泵运行、底排阀门故障开启时水箱能正常呼吸,且水箱内压力不低于78ｋｐａ。设计时取用的空气通流面积为原来的2倍,为保证吸收效果,取用的与吸收液接触的布气装置通流面积应为原先呼吸管的3倍。
2.3　水封的设计
    水封的工作原理为水箱进水时水箱内空气通过水封排向大气,但在水箱吸气时外界大气不能通过水封而进入水箱,实际上它是水箱的排气装置。
    水封的设计主要依据水箱运行时的负压状况进行,水封内水高度或者水容积要保证在水箱吸气时因不会因水箱内的负压而使空气吸入。

3　其他有关工作
    (1)为进一步减少水流对空气的扰动,将除盐水箱的进水管及回水管的进口延伸至该水箱内约6ｍ标高处(除盐水箱高度为13ｍ)。
    (2)全面排查除盐水箱的气水渗漏点,并进行封堵。
    (3)调试时在吸气管上装设真空表及真空破坏门,调整吸收液的高度使水箱内压力不低于78ｋｐａ。

4　使用呼吸器前后水质情况对比
4.1　除盐水箱出水导电度
    2003年3月3日与6月1日除盐水箱除盐水导电度值比较见表1。经比较,导电度平均值由0.81μｓ/ｃｍ下降为0.26μｓ/ｃｍ。
    表1　2003年呼吸系统投运前后除盐水导电度值比较μｓ/ｃｍ

4.2　凝结水水质情况
    2003年1月22日12号机凝结水氢导(经过阳离子交换后的导电度)和5月11日12号机凝水氢导见表2。经比较,氢导平均值由0.194μｓ/ｃｍ下降为0.122μｓ/ｃｍ。
    表2　2003年呼吸系统投运前后凝结水氢导值比较μｓ/ｃｍ


5　几点体会
    (1)虽然除盐水电导率较原来有了较为明显的下降,除盐水箱进出水电导率差亦小于0.1μｓ/ｃｍ,但离标准还稍有距离,其主要原因是:除盐水箱本身还有漏点,如水箱顶部就地液位计尼龙绳处还存在漏点;水箱内部存在一定的腐蚀,2003年3月初1号除盐水箱内部检查时发现水箱内壁及底部原树脂漆脱落约1ｍ2,水箱内壁有大量鼓泡,手揿后有铁屑及水泡产生。
    (2)因无在线ｐｈ表,通过人工取样分析误差较大,所以对ｐｈ值无对比分析。
    (3)为防止冬天呼吸器内碱液结晶、水封冻住,特别是在北方地区,应考虑保温。
    (4)呼吸器运行1年后,应对吸收液进行取样分析,并及时更换碱液。
    (5)为了防止事故状态下水箱内部负压突然增大引起水箱吸瘪设备事故,可以考虑在水箱吸气管上增设电接点压力表与电动真空破坏门,设定水箱压力至83ｋｐａ时破坏门快速自动打开,以保护除盐水箱。