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一次反滲透脫鹽率突降的剖析工學(xué)論文
摘要：從反滲透膜處理水的領(lǐng)域及優(yōu)點(diǎn)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(xiàng)和反滲透運(yùn)行異常的分析。針對(duì)其問(wèn)題，經(jīng)過(guò)科學(xué)分析，找出了解決的方法，并強(qiáng)調(diào)了運(yùn)行注意事項(xiàng)。
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(shì)
反滲透是采用膜分離的水處理技術(shù)，自上世紀(jì)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(xué)過(guò)程，在諸多方面有傳統(tǒng)的水處理方法所沒(méi)有的下述優(yōu)點(diǎn)：不用大量的化學(xué)藥劑和酸、堿再生處理，無(wú)環(huán)境污染，對(duì)水質(zhì)的使用范圍廣泛，僅用壓力作為推動(dòng)力，能耗比較低，設(shè)備占地面積小，運(yùn)行維護(hù)的工作量少等原來(lái)除鹽設(shè)備無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。
目前反滲透對(duì)高參數(shù)鍋爐補(bǔ)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(dá)99。5%，有效地避免了高參數(shù)發(fā)電機(jī)組隨壓力升高對(duì)二氧化硅選擇性攜帶所引起的硅垢，避免了天然水中硅對(duì)離子交換樹(shù)脂所帶來(lái)的再生困難，運(yùn)行周期短的影響。脫除水中膠體及有機(jī)物的去除率可達(dá)95%，避免了有機(jī)物分解所形成的有機(jī)酸對(duì)汽輪機(jī)尾部的酸性腐蝕。反滲透水處理系統(tǒng)可連續(xù)產(chǎn)水，無(wú)運(yùn)行中停止再生等操作，侯馬晉田熱電化學(xué)水處理就是利用其著多優(yōu)點(diǎn)，將深井水經(jīng)反滲透后，一級(jí)除鹽加混床處理出水作為鍋爐補(bǔ)給水。
二、晉田反滲透運(yùn)行現(xiàn)狀
晉田水處理制水用反滲透為一級(jí)兩段四二排列的兩套反滲透處理設(shè)備。單套出水量為36噸／套，回收率為75％。由于我公司鍋爐補(bǔ)給水原設(shè)計(jì)水源為地下水，水質(zhì)較好，有機(jī)物和硅酸鹽的含量相對(duì)較低，2#反滲透脫鹽率一直維持在98。5%以上，產(chǎn)品水電導(dǎo)在10us/cm以下。1#反滲透明顯低于2#保持在97%左右。出水電導(dǎo)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(yù)處理各項(xiàng)指標(biāo)曾不同程度的出現(xiàn)過(guò)不合格，膜廠家江蘇博大派技術(shù)人員來(lái)我公司進(jìn)行了首次在線清洗，且清洗后各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)都能達(dá)到運(yùn)行前的狀況。分析原因?yàn)榉礉B透阻垢劑加藥泵出口無(wú)校驗(yàn)柱致使反滲透運(yùn)行初期無(wú)法準(zhǔn)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(shí)正常運(yùn)行后仍然是2＃ 反滲透出水電導(dǎo)率明顯低于1＃反滲透。
三、晉田反滲透故障的發(fā)生與檢測(cè)
20xx年10月6日，正常啟動(dòng)2＃反滲透，檢查各段壓力正常，沖洗2#反滲透約半個(gè)小時(shí)，產(chǎn)品水電導(dǎo)率35us/cm，無(wú)下降跡象。投運(yùn)，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(dǎo)率至82us/cm，立即調(diào)整濃水壓力至0。5MPa，產(chǎn)品水電導(dǎo)率降至60us/cm，運(yùn)行約半小時(shí)后，出水電導(dǎo)率仍無(wú)變化，現(xiàn)場(chǎng)采樣試驗(yàn)：產(chǎn)品水電導(dǎo)率65 us/cm。 pH值5。7。運(yùn)行2個(gè)小時(shí)后，產(chǎn)品水電導(dǎo)率依然沒(méi)有下降的趨勢(shì)，隨即停止２＃ＲＯ運(yùn)行。
�。ㄒ唬�2#反滲透正常切換后2#反滲透產(chǎn)品水電導(dǎo)率突然增大，產(chǎn)品水電導(dǎo)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(shí)1＃反滲透運(yùn)行較正常，和以往沒(méi)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(gè)膜組件逐個(gè)采樣檢測(cè)其電導(dǎo)率，以便確定是那個(gè)膜組件脫鹽率下降造成整個(gè)產(chǎn)品水脫鹽率下降的，檢測(cè)結(jié)果為5＃、6＃膜組件出水電導(dǎo)率均達(dá)到200us/cm左右，正常運(yùn)行情況下， 2＃反滲透二段出水電導(dǎo)在25us/cm以下，也就是說(shuō)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(cè)得的6個(gè)膜組件的電導(dǎo)率值：
四、反滲透故障的原因分析
我們從人員和設(shè)備兩方面考慮出現(xiàn)這種問(wèn)題的主要原因：
�。ㄒ唬┱`操作的發(fā)生 水處理值班員有變動(dòng)，考慮是否有反滲透啟動(dòng)時(shí)操作配合不好造成，但主要考慮還是密封問(wèn)題，由于反滲透運(yùn)行三年之久，膜組件自投產(chǎn)從沒(méi)有打開(kāi)過(guò)，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(shí)，是否由于膜組件內(nèi)膜元件軸向移動(dòng)幅度過(guò)大，長(zhǎng)期運(yùn)行造成膜元件之間Ｏ形密封圈松動(dòng)而漏水，但如果5＃、6#膜組件同時(shí)出現(xiàn)這樣的問(wèn)題，也不好解釋。
�。ǘ┠さ慕Y(jié)垢膜表面結(jié)垢導(dǎo)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(yù)處理方式不當(dāng)，預(yù)處理運(yùn)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(zhǎng)期運(yùn)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(dāng)然，對(duì)于晉田一級(jí)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(gè)較緩慢的循序漸進(jìn)的過(guò)程，是一個(gè)不斷積累的過(guò)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(jī)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(jià)鐵離子含量均較低。根據(jù)水源特性，已經(jīng)有兩年沒(méi)有清洗反滲透膜，說(shuō)明預(yù)處理效果是比較成熟的，最近一段時(shí)期以來(lái)，水處理活性炭過(guò)濾器的出水濁度不超過(guò)0。1NTU，給水SDI也維持在3以下；并且有機(jī)物污染多發(fā)生在反滲透的一段，二段不是沒(méi)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(wú)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(jī)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(huì)出現(xiàn)高的鹽透過(guò)率，并且滲透水流量升高，在中性或堿性較強(qiáng)的溶液中對(duì)膜的損壞會(huì)增大。晉田水處理膜自2003年清洗至今，無(wú)做過(guò)任何系統(tǒng)改變，且通過(guò)每天的監(jiān)督，也可以知道給水pH值從沒(méi)有超過(guò)7。5也沒(méi)有低于過(guò)5。7；活性炭過(guò)濾器運(yùn)行正常，所加藥劑也沒(méi)變換，不可能出現(xiàn)藥劑不能兼容的情況。無(wú)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。
�。ㄎ澹┠て迫魏螘r(shí)候，產(chǎn)品水必須不超過(guò)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(cè)管方法判別。當(dāng)我們將膜組件打開(kāi)檢查時(shí)，均沒(méi)發(fā)現(xiàn)任何異常，通過(guò)查閱資料和詢問(wèn)有權(quán)威的膜制造商知道，從外表無(wú)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?yàn)槟て苾H從外表無(wú)法直觀的判斷出來(lái)。
于是從壓降方面簡(jiǎn)單分析各個(gè)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(dāng)一套反滲透啟動(dòng)過(guò)程中，每個(gè)膜元件上的壓降是沿著水流的方向依次升高的，即：如果會(huì)出現(xiàn)由于背壓而造成膜破的情況，類似這種一級(jí)兩端的排列方式，則必將出現(xiàn)在二段的最后一個(gè)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(dòng)后慢慢打開(kāi)很小一個(gè)縫（當(dāng)全部打開(kāi)后，所采水樣就是二段單個(gè)膜組件的產(chǎn)品水的混合樣，不是此膜組件最后一個(gè)膜元件的出水），用量杯采其水樣，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)其電導(dǎo)率發(fā)現(xiàn)， 5＃、6＃膜組件最后一個(gè)膜元件出水都達(dá)到1900us/cm以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了產(chǎn)品水電導(dǎo)（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(gè)膜元件的破裂造成了反滲透脫鹽率的下降。
為了證實(shí)是否為膜破還可倒膜。即：將判斷為破的膜換下來(lái)，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(dòng)反滲透裝置，如果此時(shí)脫鹽率升高，可判斷為換下來(lái)的膜為已經(jīng)損壞了的膜。如果不是，可重復(fù)以上步驟將可疑膜元件進(jìn)行交換。直到找出導(dǎo)致脫鹽率下降的膜元件為止。但這個(gè)方法的缺點(diǎn)是：每試一個(gè)膜元件就得將此膜元件所在的膜組件打開(kāi)，并回裝。由于反滲透處理水的最主要特點(diǎn)就在于如何完美的將淡水和濃水分開(kāi)，密封很重要的。所以，一次回裝成功的幾率是很小的，這樣會(huì)加大檢修工作量。
當(dāng)我們基本確認(rèn)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(guò)調(diào)整濃水壓力至0。6MPa時(shí)，產(chǎn)品水電導(dǎo)達(dá)82us/cm，當(dāng)濃水壓力調(diào)整至0。5MPa時(shí)，此時(shí)再次測(cè)定反滲透產(chǎn)品水電導(dǎo)為60us/cm，運(yùn)行半小時(shí)產(chǎn)品水電導(dǎo)率無(wú)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(shí)間里，我們用新膜將兩個(gè)損壞的膜元件換下，啟動(dòng)2#反滲透運(yùn)行，檢測(cè)產(chǎn)品水電導(dǎo)率8 us/cm。
五、結(jié)束語(yǔ)
反滲透是一種化學(xué)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(duì)于膜破的處理，由于現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)不足，常常無(wú)法準(zhǔn)確的判斷故障。所以水處理技術(shù)雖然目前應(yīng)用很廣，但如果沒(méi)有正確的預(yù)處理，恰當(dāng)完善的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和嚴(yán)格的運(yùn)行管理及良好的維護(hù)工作，它的穩(wěn)定運(yùn)行就是一紙空言。
參考文獻(xiàn)：
[1]張葆宗。反滲透水處理處理應(yīng)用技術(shù)[M]。中國(guó)電力出版社，2004。
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