雙級聯(lián)動(dòng)反滲透系統(tǒng)故障分析

高振1，  聶明2

（藍(lán)星東麗膜科技（北京）有限公司，北京，101318；中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院有限公司，天津，300000）

    為了提高反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)水水質(zhì)，在工程應(yīng)用中往往采用雙級反滲透系統(tǒng)，后續(xù)工藝根據(jù)需要采用EDI、混床工藝或直接使用。本文針對某電廠雙級反滲透運(yùn)行中的故障進(jìn)行了現(xiàn)場調(diào)查，并對故障產(chǎn)生原因進(jìn)行了分析。

1. 故障概述

    現(xiàn)場采用地下水為水源，工藝為超濾+雙級反滲透+EDI，雙級反滲透直接通過管路連接，一級8：6排列，二級6：3排列，均為6芯。啟動(dòng)系統(tǒng)后約3個(gè)月左右，現(xiàn)場一級反滲透系統(tǒng)脫鹽率大幅度降低。

2. 系統(tǒng)檢測與分析

2.1 系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集與分析

    根據(jù)系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)看，該系統(tǒng)一級膜組回收率接近80%，但系統(tǒng)壓差較小，脫鹽率較差（僅73%左右）。初步懷疑系統(tǒng)由于回收率過高導(dǎo)致結(jié)垢問題。

表1 一級系統(tǒng)原始運(yùn)行數(shù)據(jù)

2.2膜殼電導(dǎo)率檢測

表2 膜組單支膜殼電導(dǎo)率檢測數(shù)據(jù)

    從膜殼電導(dǎo)率看，一段整體較低且平均，二段約是一段電導(dǎo)率的14-30倍，表明二段存在影響系統(tǒng)整體脫鹽率的故障。

2. 3二段進(jìn)行探針檢測

    探針結(jié)果發(fā)現(xiàn)膜殼在濃水側(cè)的產(chǎn)水電導(dǎo)率約是進(jìn)水側(cè)產(chǎn)水電導(dǎo)率的2.3-3.6倍，在靠近濃水側(cè)均出現(xiàn)先降低后升高的現(xiàn)象，且二段單支膜殼電導(dǎo)率波動(dòng)較大，波動(dòng)較大不符合結(jié)垢現(xiàn)象導(dǎo)致的脫鹽率降低現(xiàn)象，因此暫時(shí)無法判斷是否存在結(jié)垢問題或者由于機(jī)械泄漏導(dǎo)致電導(dǎo)率升高。

2.4根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場模擬計(jì)算

    根據(jù)現(xiàn)場獲取的水質(zhì)和運(yùn)行數(shù)據(jù)，采用計(jì)算軟件進(jìn)行了模擬，發(fā)現(xiàn)模擬結(jié)果存在以下問題（報(bào)警信息參考下圖）：

（1） 二段濃水量不足的報(bào)警，這表明膜表面濃水量無法滿足系統(tǒng)需要的最低流速，易造成膜污染或結(jié)垢；

（2） 濃水LSI較高，系統(tǒng)結(jié)垢報(bào)警。正常情況下通過阻垢劑可控制系統(tǒng)結(jié)垢，但系統(tǒng)由于回收率過高時(shí)，原有阻垢劑加藥量可能無法阻止結(jié)垢問題的發(fā)生。

2.5拆膜殼檢測

    綜合以上情況，現(xiàn)場拆膜殼進(jìn)行檢測，開啟膜殼后發(fā)現(xiàn)二段膜元件存在較為嚴(yán)重的結(jié)垢問題（見下圖）：

（1）濃水側(cè)端蓋存在較多白色垢體，經(jīng)過鹽酸處理，出現(xiàn)較多泡沫，之后溶解（初步判斷為碳酸鹽結(jié)垢）；

（2）二段濃水側(cè)最后兩支膜元件存在明顯結(jié)垢現(xiàn)象，前四支膜元件結(jié)垢現(xiàn)象不能通過眼睛觀察到。

但由于二段膜殼產(chǎn)水電導(dǎo)率波動(dòng)較大，不符合反滲透系統(tǒng)結(jié)垢后二段膜殼電導(dǎo)率相對均勻升高的現(xiàn)象，盡管發(fā)現(xiàn)有結(jié)垢問題，仍不能排除存在其它故障。為了安全起見，后期從現(xiàn)場取走一支二段膜元件進(jìn)行了膜元件解剖分析。

2.6膜元件分析結(jié)果

（1）膜元件超重：膜元件重量17.04Kg，超重較多；

（2）膜元件脫鹽率非常低：產(chǎn)水電導(dǎo)率接近原水；

（3）膜元件解剖

Ø 膜表面觀察無明顯污染物，但手觸摸存在顆粒物，滴酸產(chǎn)生氣泡，表明存在碳酸鹽結(jié)垢；

Ø 膜表面存在鼓泡現(xiàn)象，表明二段存在背壓現(xiàn)象；

Ø 膜片染色試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)膜片存在明顯滲漏，表明膜元件膜片損傷；

Ø SEM觀察發(fā)現(xiàn)大量片狀結(jié)垢，主要成分為碳酸鹽，同時(shí)存在磷酸鹽。見下圖；

    通過膜元件分析，表明二段膜元件存在嚴(yán)重的結(jié)垢問題導(dǎo)致系統(tǒng)脫鹽率降低，同時(shí)二段存在背壓現(xiàn)象，這使得二段膜殼產(chǎn)水電導(dǎo)率分布不均衡。因此，系統(tǒng)同時(shí)存在背壓和結(jié)垢兩種故障導(dǎo)致整體脫鹽率降低。

3．系統(tǒng)故障處理過程

3.1化學(xué)清洗

    由于現(xiàn)場檢測時(shí)無法判斷是否存在背壓，僅發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重結(jié)垢問題，因此現(xiàn)場對結(jié)垢嚴(yán)重的二段膜元件進(jìn)行了徹底在線清洗。清洗過程中及時(shí)檢測pH值的變動(dòng)，及時(shí)補(bǔ)充藥劑直至pH不再增長為止。清洗前后數(shù)據(jù)如下：

3.1.1二段清洗前后膜殼電導(dǎo)率變化

表3 清洗前后膜殼電導(dǎo)率變化

3.1.2系統(tǒng)清洗前后運(yùn)行數(shù)據(jù)對比（數(shù)據(jù)見表4）

    通過清洗前后對比發(fā)現(xiàn)：清洗后系統(tǒng)脫鹽率進(jìn)一步降低，表明碳酸鹽結(jié)垢問題處理之后，系統(tǒng)仍存在明顯的故障導(dǎo)致脫鹽率降低，這說明二段可能存在機(jī)械泄漏或背壓問題，這一點(diǎn)在后來的膜元件檢測中得到了驗(yàn)證。

表4 清洗前后運(yùn)行數(shù)據(jù)變化

3.2回收率調(diào)節(jié)

    根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)回收率過高，現(xiàn)場對回收率進(jìn)行了調(diào)節(jié)，從80%左右降低到75%左右，調(diào)節(jié)前后運(yùn)行數(shù)據(jù)對比如下：

3.2.1系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)對比

表5 回收率調(diào)節(jié)前后運(yùn)行數(shù)據(jù)變化

3.2.2二段膜殼電導(dǎo)率數(shù)據(jù)對比

表6 回收率調(diào)節(jié)前后二段膜殼電導(dǎo)率變化