ORP表在电厂应用中存在的问题及建议

北极星环保网讯:摘要：以ORP表在某电厂应用为例，提出了较多电厂存在的ORP表显示值不能与还原剂的适宜加入量准确对照的问题，并分析了原因，得出是水样温度变化、溶解氧含量、ORP表电极缺乏校验维护所致。并针对找出的原因提出了相关建议，以使ORP表能充分发挥其作用。

近年以来，反渗透装置在电厂范围内得到了较为广泛的应用，其逐渐代替传统的阴、阳床，作为混床或EDI的预除盐系统，已成为一种发展趋势。在电厂应用中，为了防止反渗透膜被进水中的强氧化性物质如游离氯(Cl2)、次氯酸根(ClO-)、和过氧化物等氧化降解，往往会在反渗透进水管道上增设还原剂加药设备，常用的还原剂为亚硫酸氢钠。但还原剂加入量过多，反渗透膜易结硫酸盐垢，导致反渗透膜压差上升和脱盐率下降，反渗透膜清洗周期缩短。还原剂加入量过少，反渗透膜氧化降解，反渗透膜使用寿命缩短。所以，有必要在反渗透入口处加装ORP表，通过监测进水中的氧化还原电位(ORP)来调整还原剂的加入量。

氧化还原电位(ORP)是反映水体中各种物质所表现出的综合氧化能力(或还原能力)的一个状态参数[1]。ORP值越高，水体氧化性越强，反之亦然[2]。ORP表作为一种常用的反渗透进水氧化还原电位监测手段，在电厂应用中往往不能充分发挥其作用。具体表现在ORP表不能较为准确地测量进水的氧化还原电位，导致还原剂的投加量过高或者过低，影响反渗透运行。文章以某电厂为例，来浅析ORP表在电厂应用中存在的一些问题。

1 制水系统概况

某电厂锅炉补给水制水系统配备两套全膜水处理装置，采用自来水厂沉淀处理后的黄河水作为水源，设有生水加热器。其工艺流程为：盘式过滤器→超滤→一级反渗透→二级反渗透→EDI，配有相关加药装置。盘式过滤器进水加絮凝剂、杀菌剂;一级反渗透进水加酸、阻垢剂、还原剂;二级反渗透进水加碱;超滤反洗进水加氧化剂。

在全膜水处理系统中，余氯对反渗透的聚酰胺膜和EDI的树脂均有一定的氧化破坏作用。由于源水中含有一定量的余氯，过量的余氯会在金属离子的作用下氧化、降解反渗透膜，对EDI离子交换树脂造成破坏。在实际生产过程中，反渗透进水余氯及强氧化剂含量要求小于0.1mg/L;ORP要求小于300mv，EDI进水余氯含量则小于0.05mg/L。该电厂采用ORP在线仪表作为监测反渗透进水氧化还原性能的指标，并据此调整还原剂(亚硫酸氢钠)的投加量。

2 案例分析

2015年7月，某电厂ORP表显示数值一直维持在350mv左右，运行人员不断提高还原剂加药量，由最初的5mg/L增至10mg/L左右，加药量提高了一倍，但ORP表显示数值仍无明显变化。化验室对反渗透进口余氯进行跟踪分析，余氯无检出，反渗透进水余氯含量为0mg/L。运行人员又不断降低还原剂加药量，直至恢复至原来的加药量时，反渗透进口余氯仍为0mg/L，ORP表显示数值仍无明显变化，后经热工人员检查确认为ORP表故障。

该电厂于2015年9月重新购置了新的ORP表，于10月1日正式交付使用，并按照使用说明和厂家的建议进行定期校验、维护。化验室定期对反渗透进水取样分析，检测余氯含量。从而防止因ORP表故障，显示值偏高，还原剂加入量过多，反渗透膜结硫酸盐垢，导致反渗透膜压差上升和脱盐率下降的问题;或者因为ORP表显示值偏低，还原剂加入量不够，反渗透膜氧化降解，缩短反渗透膜使用寿命的问题。

3 ORP表测量的影响因素分析

(1)水中溶解氧含量。反渗透进水中存在的一个氧化还原电对为O2/OH-，反应为：O2+2H2O+4e-?葑4OH-。由能斯特方程可知，反应达到平衡时的氧化还原电位与水中的溶解氧含量有关，随着溶解氧含量的上升，平衡电位也会上升，ORP表显示值也会相应变大。

(2)进水温度。温度会影响氧化还原电对的反应速度，进而影响氧化还原电对的平衡电位大小。火电厂反渗透进水中所含离子较多，水体较复杂，可能存在多种氧化还原电对，其ORP为所有氧化还原电对达到平衡时的混合电位，与各电对在溶液中的浓度和反应速度均有关系[3]。由于不是单一反应，温度对不同氧化还原电对的平衡电位的影响程度不同，所以ORP表很难像pH计那样添加温度补偿功能，因此与反渗透进水氧化性物质浓度间也缺乏十分准确的转换关系。另外，一般电厂用水均为地表水，温度会影响水中的溶解氧含量，进而影响到水中氧化还原电位的大小。

(3)ORP表测量电极的洁净程度。ORP表的测量电极为铂电极，铂金属表面并非完全惰性，会缓慢生成氧化膜，并很难保证表面绝对光洁，通常会存在凹槽或划痕，容易吸附测试溶液中的物质，即使被反复冲洗也可能无法洗净。此时电极会有“记忆效应”，尤其当测量完浓度相对较高的溶液后就立即测量浓度相对较低的某溶液[3]。

4 ORP表应用建议

一般采用反渗透除盐的电厂都会在反渗透进水管道上加装一个ORP表，作为进水还原剂添加量的主要参考依据。但据调研，较多电厂ORP表的测量值与加药量不能准确对应，导致ORP表未能发挥应有的作用[3]。为了使ORP表能够充分发挥其作用，作者特提出如下建议。

(1)对于采用地表水如水库水、江水、河水为除盐水制水水源的电厂，因冬夏两季水温变化较大，所以，最好是在制水系统中增设生水加热器。在冬天进水水温比较低的时候，及时投入生水加热设备，控制反渗透进水水温在20℃～30℃范围内，使进ORP表的水样温度恒定在较小范围内，同时可以提高反渗透系统的回收率，提高水的利用率。

(2)定期对ORP表进行校验、电极维护。新购进的ORP电极必须活化校验。ORP表和其它电厂用在线仪表一样需要进行定期校验，以保障测量准度。电极遭受污染时，需使用牙膏等温和磨料对铂电极表面进行清洗，并将铂电极在待测溶液中进行多次浸泡和冲洗。ORP表电极老化、损坏时，及时进行更换，便于准确测量[3]。

(3)定期对反渗透入水进行取样化验，分析余氯含量、ORP表测量值、还原剂加入量之间的关系，特别是采用氯水或者二氧化氯溶液来进行消毒的水作为水源的电厂，方便进行定期对照。防止因ORP表工作异常，没有及时发现，导致还原剂加入量不合适而影响反渗透系统的运行。