反滲透運行步序對膜系統的影響
2023-05-05 來自: 中國水網 瀏覽次數:446
衡美水處理為您介紹一項水處理專業知識——反滲透運行步序對膜系統的影響，幫您實現對反滲透膜的有效保護。
如今反滲透脫鹽技術已成為水處理系統的主要工藝，膜系統的穩定運行對整個水處理系統尤為關鍵。本案例為某鋼鐵廠反滲透系統新膜元件在短短2個月的運行時間內，脫鹽率出現了急速衰減的現象，經檢查為膜系統運行步序及運行方式的問題。
一、項目概況
本案例為某鋼鐵廠水處理系統，設計水源為坑道水（地下水），經水廠混凝沉降處理后進入本單元。
一 級反滲透系統設計出力：2×80m³/h，回收率75/100，采用12:6（6芯）的兩段式（左右）排列， 每套反滲透系統安裝膜元件108支，膜元件采用DOW的BW30FR-400。
工藝流程：
原水→原水箱→原水泵→多介質過濾器→自清洗過濾器→超濾裝置→超濾水箱→UF產水泵→保安過濾器→一 級高壓泵→一 級反滲透裝置→一 級水箱→二級高壓泵→二級反滲透裝置→二級水箱→EDI給水泵→EDI裝置→除鹽水箱；
一 級反滲透濃水→濃水RO升壓泵→保安過濾器→濃水高壓泵→濃水RO→一 級水箱。
二、問題的出現
自2021年1月初開始調試時，一 級反滲透系統的運行壓力、壓差及產水流量數據均比較穩定，系統的脫鹽率除在前15天左右時間還相對穩定外，隨后就出現了急速衰減的情況（其中#2反滲透系統尤為嚴重）。
對#1、#2一 級反滲透系統從新系統調試運行后2個月內的運行數據進行記錄整理，了解到該兩組系統脫鹽率的變化情況：自1月19日調試后兩組反滲透系統的脫鹽率已開始出現了明顯下降趨勢，且下降有階段性。其中以#2反滲透系統尤為嚴重，其脫鹽率由99.3/100下降到93.2/100，也就是說短短2個月的運行中，該組系統脫鹽率已經下降了6.1/100，且脫鹽率衰減速度越來越快。
三、系統檢查診斷及分析
1、反滲透產水水質的檢查
針對#1、#2反滲透系統脫鹽率急速衰減的問題，對系統運行流程進行檢查：該系統水源經水廠處理后，通過多介質過濾器+超濾過濾后進入一 級反滲透系統，與一 級反滲透進水管路設計投加還原劑亞硫酸氫鈉，通過ORP數據監測結果自動調整還原劑加藥泵頻率，因來水余氯基本不存在，故還原劑加藥泵基本處于停運狀態。同時根據#1、#2反滲透系統運行壓力、壓差及產水流量處于較為穩定的運行狀態來判斷，其不符合膜系統因余氯氧化導致的脫鹽率衰減，故可排除膜系統被氧化而出現化學性損傷的情況。
檢測2組反滲透系統膜殼兩側單管產水電導率（單支容器布置在裝置上部的不能取到水樣，這是產水有負壓所致），一段產水的電導率普遍高于二段的產水電導率，而一般正常情況應該是二段的產水電導率高于一段產水電導率兩倍左右，說明一段膜元件有較嚴重的傷害，且主要是機械傷害所致（#2反滲透傷害尤為嚴重）。
2、反滲透運行步序的檢查及分析
針對#1、#2反滲透系統脫鹽率急速衰減的問題，對系統運行流程及加式進行的檢查。
經檢查：反滲透裝置在啟動時，當低壓沖洗完成后，先停運低壓沖洗泵、關閉沖洗電動閥和濃水排放電動閥，再打開高壓泵出口電動慢開門，然后啟動（工頻）高壓泵。反滲透停運行時，先停運高壓泵，然后進行低壓沖洗，再停運沖洗水泵和關閉沖洗電動閥和濃水排放電動閥。
該啟停步序中存在幾方面的問題：
（1）高壓泵出口電動慢開門未發揮應有的作用，自動啟動時電動慢開門完全打開后，再工頻啟動高壓泵
（2）系統停機時，高壓泵也是瞬時停止運行后再關閉電動慢開門。
該系統在自動啟停過程中，均存在系統運行壓力瞬時急速上升和下降，對系統進水側及出水側膜元件均會有壓力沖擊，對膜元件造成機械性損傷，影響反滲透系統的脫鹽率。
3、反滲透產水水質的檢查
由于該水處理系統本階段用水量偏小，且系統設計一 級反滲透產水箱及二級反滲透產水箱均為50m³的不銹鋼水箱，水箱容積也偏小，而系統運行時采用的是2組反滲透系統同開同停的自動運行方式，導致反滲透系統處于過于頻繁啟停的狀態。
從反滲透系統的歷史運行曲線來看：
一 級反滲透系統處于開機運行十分鐘左右后即停機，停機約二十分鐘后又開機運行的反復狀態，而如此反復、頻繁的系統啟停，加重了反滲透膜元件遭受高壓沖擊的程度，膜元件脫鹽率受影響也越嚴重。
四、解決措施
1、反滲透運行方式的調整
針對車間供水量偏小以及一 級產水箱容積小的情況，對于反滲透的運行方式進行調整，采用一用一備的運行方式，同時將反滲透產水箱的高低液位設定拉寬，增加反滲透產水箱的緩沖余地，延長反滲透系統的開機運行時間，盡量減少反滲透系統的開停機次數。
2、反滲透運行步序的調整
對反滲透系統的啟停步序做適當的調整，因整體調整難度大，對于現階段的自動運行步序只進行了微調。具體如下：
反滲透裝置在啟動時，當低壓沖洗完成后，先停運低壓沖洗泵、關閉沖洗電動閥，再打開高壓泵出口電動慢開門，然后啟動（工頻）高壓泵，再關閉濃水排放電動閥，反滲透投入運行。反滲透停運行時，先打開濃水電動排放閥，再停運高壓泵，然后打開沖洗電動閥、啟動低壓沖洗水標進行低壓沖洗，再停運沖洗水泵和關閉沖洗電動閥和濃水排放電動閥。
五、處理結果
經過反滲透的運行步序調整后，#2反滲透系統的脫鹽率逐步穩定，同時隨著反滲透系統運行時間的延長，膜系統脫鹽率還呈現出緩慢上升的趨勢，說明一 級反滲透系統前期脫鹽率衰減問題主要為反滲透系統的運行步序及運行方式導致。通過相對應的調整后，系統脫鹽率趨于穩定，但因膜元件已經受到機械性損傷，屬于不可逆的損傷，膜系統脫鹽率已無法恢復到新膜狀態。
六、結語
1、反滲透合理的運行步序設置對于膜系統的穩定運行尤為重要，高壓泵應配備變頻器或泵出口安裝電動慢開門，均可實現膜系統啟停時進水壓力呈緩升及緩降的狀態，該過程中系統的升壓或降壓速率應低于每秒0.07MPa，避免在系統啟停過程中對膜元件產生機械沖擊。
2、對于有缺陷的運行步序，反滲透頻繁的啟停操作，不可避免的對膜元件會有更多、更大的壓力沖擊問題，降低反滲透膜元件的使用壽命，因此應根據不同的系統制定不同的運行方式，延長反滲透系統的運行時間，盡量減少系統的啟停次數。
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