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一次反渗透脱盐率突降的剖析工学论文
摘要：从反渗透膜处理水的领域及优点着手，引出了一次反渗透脱延率突降的原因分析，以及反渗透操作注意事项和反渗透运行异常的分析。针对其问题，经过科学分析，找出了解决的方法，并强调了运行注意事项。
关键词：反渗透；脱盐率降低；分析
一、反渗透水处理技术的优势
反渗透是采用膜分离的水处理技术，自上世纪五十年代至今，反渗透水处理技术的发展使之在所有水的淡化方式中占领先地位，因其除在苦咸水、海水淡化中使用外，还广泛用于纯水制备、废水处理及饮水、饮料和化工产品的浓缩、回收工艺等多种领域。反渗透水处理技术基本上属于物理方法，它借助物理化学过程，在诸多方面有传统的水处理方法所没有的下述优点：不用大量的化学药剂和酸、碱再生处理，无环境污染，对水质的使用范围广泛，仅用压力作为推动力，能耗比较低，设备占地面积小，运行维护的工作量少等原来除盐设备无法比拟的优点。
目前反渗透对高参数锅炉补给水处理，更具有常规的离子交换处理方式难以比拟的优异特性。其脱除水中二氧化硅的效果可达99。5%，有效地避免了高参数发电机组随压力升高对二氧化硅选择性携带所引起的硅垢，避免了天然水中硅对离子交换树脂所带来的再生困难，运行周期短的影响。脱除水中胶体及有机物的去除率可达95%，避免了有机物分解所形成的有机酸对汽轮机尾部的酸性腐蚀。反渗透水处理系统可连续产水，无运行中停止再生等操作，侯马晋田热电化学水处理就是利用其著多优点，将深井水经反渗透后，一级除盐加混床处理出水作为锅炉补给水。
二、晋田反渗透运行现状
晋田水处理制水用反渗透为一级两段四二排列的两套反渗透处理设备。单套出水量为36吨／套，回收率为75％。由于我公司锅炉补给水原设计水源为地下水，水质较好，有机物和硅酸盐的含量相对较低，2#反渗透脱盐率一直维持在98。5%以上，产品水电导在10us/cm以下。1#反渗透明显低于2#保持在97%左右。出水电导率保持在15us/cm左右，脱盐率在97％左右。2003年4月下旬，由于反渗透膜初期预处理各项指标曾不同程度的出现过不合格，膜厂家江苏博大派技术人员来我公司进行了首次在线清洗，且清洗后各项运行指标都能达到运行前的状况。分析原因为反渗透阻垢剂加药泵出口无校验柱致使反渗透运行初期无法准确确定阻垢剂加药量，药量偏小而结碳酸盐垢。但两套同时正常运行后仍然是2＃ 反渗透出水电导率明显低于1＃反渗透。
三、晋田反渗透故障的发生与检测
20xx年10月6日，正常启动2＃反渗透，检查各段压力正常，冲洗2#反渗透约半个小时，产品水电导率35us/cm，无下降迹象。投运，关闭浓水电磁阀，调整浓水于正常0。6MPa的压力后，产品水电导率至82us/cm，立即调整浓水压力至0。5MPa，产品水电导率降至60us/cm，运行约半小时后，出水电导率仍无变化，现场采样试验：产品水电导率65 us/cm。 pH值5。7。运行2个小时后，产品水电导率依然没有下降的趋势，随即停止２＃ＲＯ运行。
（一）2#反渗透正常切换后2#反渗透产品水电导率突然增大，产品水电导率由10us/cm左右突然增大了7倍，脱盐率由99％突降至90％。随即检查发现2#反渗透产品水爆破膜破裂。而此时1＃反渗透运行较正常，和以往没有太大差别。怀疑由于2#爆破膜的破裂造成膜遭受背压而破裂。为此我们将2＃反渗透六个膜组件逐个采样检测其电导率，以便确定是那个膜组件脱盐率下降造成整个产品水脱盐率下降的，检测结果为5＃、6＃膜组件出水电导率均达到200us/cm左右，正常运行情况下， 2＃反渗透二段出水电导在25us/cm以下，也就是说2＃反渗透二段脱盐率下降，这是造成2＃反渗透脱盐率突降的主要原因。
下表是异常情况发生前后测得的6个膜组件的电导率值：
四、反渗透故障的原因分析
我们从人员和设备两方面考虑出现这种问题的主要原因：
（一）误操作的发生 水处理值班员有变动，考虑是否有反渗透启动时操作配合不好造成，但主要考虑还是密封问题，由于反渗透运行三年之久，膜组件自投产从没有打开过，且晋田反渗透启停频繁；夏天每天要切换一次，冬季至少隔一天切换一次，因此考虑为密封圈老化松脱，致使浓水向淡水中渗漏。启停时，是否由于膜组件内膜元件轴向移动幅度过大，长期运行造成膜元件之间Ｏ形密封圈松动而漏水，但如果5＃、6#膜组件同时出现这样的问题，也不好解释。
（二）膜的结垢膜表面结垢导致产品水流量减小，膜的脱盐率下降，给水/浓水的压力差增加；但结垢产生的主要因素中：预处理方式不当，预处理运行不正常，加药系统不正常，反渗透给水的水源改变，给水水源的生物污染，长期运行中积累的钙、硅等沉淀物等；将以上因素逐一判断分析，都不能列为造成脱盐率突然降低的原因。当然，对于晋田一级两段四二排列的反渗透即：一段浓水作为二段给水，因此二段结垢的可能性明显比一段要大的多，但考虑结垢不是突然就能造成二段脱盐率下降的，它是一个较缓慢的循序渐进的过程，是一个不断积累的过程，考虑是否突然由于结垢至极限异常造成。
（三）膜的污堵造成膜污染的物质有：悬浮物和胶体物质，结垢性物质，金属氧化物，有机物，生物污染物等。地表水中悬浮物、胶体杂质较多，而晋田水源为张少村水源地的深井水，其中悬浮物、胶体杂质及二价铁离子含量均较低。根据水源特性，已经有两年没有清洗反渗透膜，说明预处理效果是比较成熟的，最近一段时期以来，水处理活性炭过滤器的出水浊度不超过0。1NTU，给水SDI也维持在3以下；并且有机物污染多发生在反渗透的一段，二段不是没有膜的污染，如果是由于膜污染造成脱盐率下降的话，一段几乎无法出水，不同的是，2＃反渗透一、二段正常出水，只是二段脱盐率突然降低，因此，判断膜的脱盐率降低是有机物污染也是不确切的。
（四）膜的氧化如果膜受到给水中Cl2、Br2、O3或其它氧化剂的氧化损坏，会出现高的盐透过率，并且渗透水流量升高，在中性或碱性较强的溶液中对膜的损坏会增大。晋田水处理膜自2003年清洗至今，无做过任何系统改变，且通过每天的监督，也可以知道给水pH值从没有超过7。5也没有低于过5。7；活性炭过滤器运行正常，所加药剂也没变换，不可能出现药剂不能兼容的情况。无出现任何不良征兆，如果真是这种情况，通常为前端的膜元件易受影响，与2＃反渗透二段脱盐率降低有很大出入。
（五）膜破任何时候，产品水必须不超过给水/浓水压力30KPa，否则可能造成膜的破裂，此种伤害可用探测管方法判别。当我们将膜组件打开检查时，均没发现任何异常，通过查阅资料和询问有权威的膜制造商知道，从外表无法看到膜是否破裂。只是产品水爆破膜破裂，也不能直观的判断，因为膜破仅从外表无法直观的判断出来。
于是从压降方面简单分析各个膜元件的压差，我们不难想到，随着膜元件在膜组件内的依次排列，当一套反渗透启动过程中，每个膜元件上的压降是沿着水流的方向依次升高的，即：如果会出现由于背压而造成膜破的情况，类似这种一级两端的排列方式，则必将出现在二段的最后一个膜元件上。为此，我们将2#反渗透5＃、6＃膜组件产品出水的堵头在反渗透启动后慢慢打开很小一个缝（当全部打开后，所采水样就是二段单个膜组件的产品水的混合样，不是此膜组件最后一个膜元件的出水），用量杯采其水样，现场测其电导率发现， 5＃、6＃膜组件最后一个膜元件出水都达到1900us/cm以上，远远超过了产品水电导（脱盐率降低后为80us/cm）。为此，我们初步断定为二段5#、6#膜组件最后一个膜元件的破裂造成了反渗透脱盐率的下降。
为了证实是否为膜破还可倒膜。即：将判断为破的膜换下来，将一段一只好膜换上，一定要保证换上的膜为完好的膜，重新启动反渗透装置，如果此时脱盐率升高，可判断为换下来的膜为已经损坏了的膜。如果不是，可重复以上步骤将可疑膜元件进行交换。直到找出导致脱盐率下降的膜元件为止。但这个方法的缺点是：每试一个膜元件就得将此膜元件所在的膜组件打开，并回装。由于反渗透处理水的最主要特点就在于如何完美的将淡水和浓水分开，密封很重要的。所以，一次回装成功的几率是很小的，这样会加大检修工作量。
当我们基本确认是2＃反渗透5＃、6＃膜组件的膜元件破裂造成2＃反渗透脱盐率突降后，我们又通过调整浓水压力至0。6MPa时，产品水电导达82us/cm，当浓水压力调整至0。5MPa时，此时再次测定反渗透产品水电导为60us/cm，运行半小时产品水电导率无变化。至此，我们已经清楚的断定，我们的判断是正确的。
在2#反渗透故障不到一周的时间里，我们用新膜将两个损坏的膜元件换下，启动2#反渗透运行，检测产品水电导率8 us/cm。
五、结束语
反渗透是一种化学合成的高分子材料加工制成的具有半透性质的薄膜。是一种理想的又比较抽象的薄膜，尤其是对于膜破的处理，由于现场经验不足，常常无法准确的判断故障。所以水处理技术虽然目前应用很广，但如果没有正确的预处理，恰当完善的系统设计和严格的运行管理及良好的维护工作，它的稳定运行就是一纸空言。
参考文献：
[1]张葆宗。反渗透水处理处理应用技术[M]。中国电力出版社，2004。
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