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一次反滲透脫鹽率突降的剖析工學論文
摘要：從反滲透膜處理水的領(lǐng)域及優(yōu)點著手，引出了一次反滲透脫延率突降的原因分析，以及反滲透操作注意事項和反滲透運行異常的分析。針對其問題，經(jīng)過科學分析，找出了解決的方法，并強調(diào)了運行注意事項。
關(guān)鍵詞：反滲透；脫鹽率降低；分析
一、反滲透水處理技術(shù)的優(yōu)勢
反滲透是采用膜分離的水處理技術(shù)，自上世紀五十年代至今，反滲透水處理技術(shù)的發(fā)展使之在所有水的淡化方式中占領(lǐng)先地位，因其除在苦咸水、海水淡化中使用外，還廣泛用于純水制備、廢水處理及飲水、飲料和化工產(chǎn)品的濃縮、回收工藝等多種領(lǐng)域。反滲透水處理技術(shù)基本上屬于物理方法，它借助物理化學過程，在諸多方面有傳統(tǒng)的水處理方法所沒有的下述優(yōu)點：不用大量的化學藥劑和酸、堿再生處理，無環(huán)境污染，對水質(zhì)的使用范圍廣泛，僅用壓力作為推動力，能耗比較低，設備占地面積小，運行維護的工作量少等原來除鹽設備無法比擬的優(yōu)點。
目前反滲透對高參數(shù)鍋爐補給水處理，更具有常規(guī)的離子交換處理方式難以比擬的優(yōu)異特性。其脫除水中二氧化硅的效果可達99。5%，有效地避免了高參數(shù)發(fā)電機組隨壓力升高對二氧化硅選擇性攜帶所引起的硅垢，避免了天然水中硅對離子交換樹脂所帶來的再生困難，運行周期短的影響。脫除水中膠體及有機物的去除率可達95%，避免了有機物分解所形成的有機酸對汽輪機尾部的酸性腐蝕。反滲透水處理系統(tǒng)可連續(xù)產(chǎn)水，無運行中停止再生等操作，侯馬晉田熱電化學水處理就是利用其著多優(yōu)點，將深井水經(jīng)反滲透后，一級除鹽加混床處理出水作為鍋爐補給水。
二、晉田反滲透運行現(xiàn)狀
晉田水處理制水用反滲透為一級兩段四二排列的兩套反滲透處理設備。單套出水量為36噸／套，回收率為75％。由于我公司鍋爐補給水原設計水源為地下水，水質(zhì)較好，有機物和硅酸鹽的含量相對較低，2#反滲透脫鹽率一直維持在98。5%以上，產(chǎn)品水電導在10us/cm以下。1#反滲透明顯低于2#保持在97%左右。出水電導率保持在15us/cm左右，脫鹽率在97％左右。2003年4月下旬，由于反滲透膜初期預處理各項指標曾不同程度的出現(xiàn)過不合格，膜廠家江蘇博大派技術(shù)人員來我公司進行了首次在線清洗，且清洗后各項運行指標都能達到運行前的狀況。分析原因為反滲透阻垢劑加藥泵出口無校驗柱致使反滲透運行初期無法準確確定阻垢劑加藥量，藥量偏小而結(jié)碳酸鹽垢。但兩套同時正常運行后仍然是2＃ 反滲透出水電導率明顯低于1＃反滲透。
三、晉田反滲透故障的發(fā)生與檢測
20xx年10月6日，正常啟動2＃反滲透，檢查各段壓力正常，沖洗2#反滲透約半個小時，產(chǎn)品水電導率35us/cm，無下降跡象。投運，關(guān)閉濃水電磁閥，調(diào)整濃水于正常0。6MPa的壓力后，產(chǎn)品水電導率至82us/cm，立即調(diào)整濃水壓力至0。5MPa，產(chǎn)品水電導率降至60us/cm，運行約半小時后，出水電導率仍無變化，現(xiàn)場采樣試驗：產(chǎn)品水電導率65 us/cm。 pH值5。7。運行2個小時后，產(chǎn)品水電導率依然沒有下降的趨勢，隨即停止２＃ＲＯ運行。
（一）2#反滲透正常切換后2#反滲透產(chǎn)品水電導率突然增大，產(chǎn)品水電導率由10us/cm左右突然增大了7倍，脫鹽率由99％突降至90％。隨即檢查發(fā)現(xiàn)2#反滲透產(chǎn)品水爆破膜破裂。而此時1＃反滲透運行較正常，和以往沒有太大差別。懷疑由于2#爆破膜的破裂造成膜遭受背壓而破裂。為此我們將2＃反滲透六個膜組件逐個采樣檢測其電導率，以便確定是那個膜組件脫鹽率下降造成整個產(chǎn)品水脫鹽率下降的，檢測結(jié)果為5＃、6＃膜組件出水電導率均達到200us/cm左右，正常運行情況下， 2＃反滲透二段出水電導在25us/cm以下，也就是說2＃反滲透二段脫鹽率下降，這是造成2＃反滲透脫鹽率突降的主要原因。
下表是異常情況發(fā)生前后測得的6個膜組件的電導率值：
四、反滲透故障的原因分析
我們從人員和設備兩方面考慮出現(xiàn)這種問題的主要原因：
�。ㄒ唬┱`操作的發(fā)生 水處理值班員有變動，考慮是否有反滲透啟動時操作配合不好造成，但主要考慮還是密封問題，由于反滲透運行三年之久，膜組件自投產(chǎn)從沒有打開過，且晉田反滲透啟停頻繁；夏天每天要切換一次，冬季至少隔一天切換一次，因此考慮為密封圈老化松脫，致使?jié)馑虻袧B漏。啟停時，是否由于膜組件內(nèi)膜元件軸向移動幅度過大，長期運行造成膜元件之間Ｏ形密封圈松動而漏水，但如果5＃、6#膜組件同時出現(xiàn)這樣的問題，也不好解釋。
�。ǘ┠さ慕Y(jié)垢膜表面結(jié)垢導致產(chǎn)品水流量減小，膜的脫鹽率下降，給水/濃水的壓力差增加；但結(jié)垢產(chǎn)生的主要因素中：預處理方式不當，預處理運行不正常，加藥系統(tǒng)不正常，反滲透給水的水源改變，給水水源的生物污染，長期運行中積累的鈣、硅等沉淀物等；將以上因素逐一判斷分析，都不能列為造成脫鹽率突然降低的原因。當然，對于晉田一級兩段四二排列的反滲透即：一段濃水作為二段給水，因此二段結(jié)垢的可能性明顯比一段要大的多，但考慮結(jié)垢不是突然就能造成二段脫鹽率下降的，它是一個較緩慢的循序漸進的過程，是一個不斷積累的過程，考慮是否突然由于結(jié)垢至極限異常造成。
�。ㄈ┠さ奈鄱略斐赡の廴镜奈镔|(zhì)有：懸浮物和膠體物質(zhì)，結(jié)垢性物質(zhì)，金屬氧化物，有機物，生物污染物等。地表水中懸浮物、膠體雜質(zhì)較多，而晉田水源為張少村水源地的深井水，其中懸浮物、膠體雜質(zhì)及二價鐵離子含量均較低。根據(jù)水源特性，已經(jīng)有兩年沒有清洗反滲透膜，說明預處理效果是比較成熟的，最近一段時期以來，水處理活性炭過濾器的出水濁度不超過0。1NTU，給水SDI也維持在3以下；并且有機物污染多發(fā)生在反滲透的一段，二段不是沒有膜的污染，如果是由于膜污染造成脫鹽率下降的話，一段幾乎無法出水，不同的是，2＃反滲透一、二段正常出水，只是二段脫鹽率突然降低，因此，判斷膜的脫鹽率降低是有機物污染也是不確切的。
�。ㄋ模┠さ难趸绻な艿浇o水中Cl2、Br2、O3或其它氧化劑的氧化損壞，會出現(xiàn)高的鹽透過率，并且滲透水流量升高，在中性或堿性較強的溶液中對膜的損壞會增大。晉田水處理膜自2003年清洗至今，無做過任何系統(tǒng)改變，且通過每天的監(jiān)督，也可以知道給水pH值從沒有超過7。5也沒有低于過5。7；活性炭過濾器運行正常，所加藥劑也沒變換，不可能出現(xiàn)藥劑不能兼容的情況。無出現(xiàn)任何不良征兆，如果真是這種情況，通常為前端的膜元件易受影響，與2＃反滲透二段脫鹽率降低有很大出入。
（五）膜破任何時候，產(chǎn)品水必須不超過給水/濃水壓力30KPa，否則可能造成膜的破裂，此種傷害可用探測管方法判別。當我們將膜組件打開檢查時，均沒發(fā)現(xiàn)任何異常，通過查閱資料和詢問有權(quán)威的膜制造商知道，從外表無法看到膜是否破裂。只是產(chǎn)品水爆破膜破裂，也不能直觀的判斷，因為膜破僅從外表無法直觀的判斷出來。
于是從壓降方面簡單分析各個膜元件的壓差，我們不難想到，隨著膜元件在膜組件內(nèi)的依次排列，當一套反滲透啟動過程中，每個膜元件上的壓降是沿著水流的方向依次升高的，即：如果會出現(xiàn)由于背壓而造成膜破的情況，類似這種一級兩端的排列方式，則必將出現(xiàn)在二段的最后一個膜元件上。為此，我們將2#反滲透5＃、6＃膜組件產(chǎn)品出水的堵頭在反滲透啟動后慢慢打開很小一個縫（當全部打開后，所采水樣就是二段單個膜組件的產(chǎn)品水的混合樣，不是此膜組件最后一個膜元件的出水），用量杯采其水樣，現(xiàn)場測其電導率發(fā)現(xiàn)， 5＃、6＃膜組件最后一個膜元件出水都達到1900us/cm以上，遠遠超過了產(chǎn)品水電導（脫鹽率降低后為80us/cm）。為此，我們初步斷定為二段5#、6#膜組件最后一個膜元件的破裂造成了反滲透脫鹽率的下降。
為了證實是否為膜破還可倒膜。即：將判斷為破的膜換下來，將一段一只好膜換上，一定要保證換上的膜為完好的膜，重新啟動反滲透裝置，如果此時脫鹽率升高，可判斷為換下來的膜為已經(jīng)損壞了的膜。如果不是，可重復以上步驟將可疑膜元件進行交換。直到找出導致脫鹽率下降的膜元件為止。但這個方法的缺點是：每試一個膜元件就得將此膜元件所在的膜組件打開，并回裝。由于反滲透處理水的最主要特點就在于如何完美的將淡水和濃水分開，密封很重要的。所以，一次回裝成功的幾率是很小的，這樣會加大檢修工作量。
當我們基本確認是2＃反滲透5＃、6＃膜組件的膜元件破裂造成2＃反滲透脫鹽率突降后，我們又通過調(diào)整濃水壓力至0。6MPa時，產(chǎn)品水電導達82us/cm，當濃水壓力調(diào)整至0。5MPa時，此時再次測定反滲透產(chǎn)品水電導為60us/cm，運行半小時產(chǎn)品水電導率無變化。至此，我們已經(jīng)清楚的斷定，我們的判斷是正確的。
在2#反滲透故障不到一周的時間里，我們用新膜將兩個損壞的膜元件換下，啟動2#反滲透運行，檢測產(chǎn)品水電導率8 us/cm。
五、結(jié)束語
反滲透是一種化學合成的高分子材料加工制成的具有半透性質(zhì)的薄膜。是一種理想的又比較抽象的薄膜，尤其是對于膜破的處理，由于現(xiàn)場經(jīng)驗不足，常常無法準確的判斷故障。所以水處理技術(shù)雖然目前應用很廣，但如果沒有正確的預處理，恰當完善的系統(tǒng)設計和嚴格的運行管理及良好的維護工作，它的穩(wěn)定運行就是一紙空言。
參考文獻：
[1]張葆宗。反滲透水處理處理應用技術(shù)[M]。中國電力出版社，2004。
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