双级联动反渗透系统故障分析 高振1， 聂明2 （蓝星东丽膜科技（北京）有限公司，北京，101318；中海油天津化工研究设计院有限公司，天津

双级联动反渗透系统故障分析

高振1，  聂明2

（蓝星东丽膜科技（北京）有限公司，北京，101318；中海油天津化工研究设计院有限公司，天津，300000）

    为了提高反渗透系统的产水水质，在工程应用中往往采用双级反渗透系统，后续工艺根据需要采用EDI、混床工艺或直接使用。本文针对某电厂双级反渗透运行中的故障进行了现场调查，并对故障产生原因进行了分析。

1. 故障概述

    现场采用地下水为水源，工艺为超滤+双级反渗透+EDI，双级反渗透直接通过管路连接，一级8：6排列，二级6：3排列，均为6芯。启动系统后约3个月左右，现场一级反渗透系统脱盐率大幅度降低。

2. 系统检测与分析

2.1 系统运行数据采集与分析

    根据系统采集数据看，该系统一级膜组回收率接近80%，但系统压差较小，脱盐率较差（仅73%左右）。初步怀疑系统由于回收率过高导致结垢问题。

表1 一级系统原始运行数据

2.2膜壳电导率检测

表2 膜组单支膜壳电导率检测数据

    从膜壳电导率看，一段整体较低且平均，二段约是一段电导率的14-30倍，表明二段存在影响系统整体脱盐率的故障。

2. 3二段进行探针检测

    探针结果发现膜壳在浓水侧的产水电导率约是进水侧产水电导率的2.3-3.6倍，在靠近浓水侧均出现先降低后升高的现象，且二段单支膜壳电导率波动较大，波动较大不符合结垢现象导致的脱盐率降低现象，因此暂时无法判断是否存在结垢问题或者由于机械泄漏导致电导率升高。

2.4根据数据进行现场模拟计算

    根据现场获取的水质和运行数据，采用计算软件进行了模拟，发现模拟结果存在以下问题（报警信息参考下图）：

（1） 二段浓水量不足的报警，这表明膜表面浓水量无法满足系统需要的最低流速，易造成膜污染或结垢；

（2） 浓水LSI较高，系统结垢报警。正常情况下通过阻垢剂可控制系统结垢，但系统由于回收率过高时，原有阻垢剂加药量可能无法阻止结垢问题的发生。

2.5拆膜壳检测

    综合以上情况，现场拆膜壳进行检测，开启膜壳后发现二段膜元件存在较为严重的结垢问题（见下图）：

（1）浓水侧端盖存在较多白色垢体，经过盐酸处理，出现较多泡沫，之后溶解（初步判断为碳酸盐结垢）；

（2）二段浓水侧最后两支膜元件存在明显结垢现象，前四支膜元件结垢现象不能通过眼睛观察到。

但由于二段膜壳产水电导率波动较大，不符合反渗透系统结垢后二段膜壳电导率相对均匀升高的现象，尽管发现有结垢问题，仍不能排除存在其它故障。为了安全起见，后期从现场取走一支二段膜元件进行了膜元件解剖分析。

2.6膜元件分析结果

（1）膜元件超重：膜元件重量17.04Kg，超重较多；

（2）膜元件脱盐率非常低：产水电导率接近原水；

（3）膜元件解剖

Ø 膜表面观察无明显污染物，但手触摸存在颗粒物，滴酸产生气泡，表明存在碳酸盐结垢；

Ø 膜表面存在鼓泡现象，表明二段存在背压现象；

Ø 膜片染色试验发现膜片存在明显渗漏，表明膜元件膜片损伤；

Ø SEM观察发现大量片状结垢，主要成分为碳酸盐，同时存在磷酸盐。见下图；

    通过膜元件分析，表明二段膜元件存在严重的结垢问题导致系统脱盐率降低，同时二段存在背压现象，这使得二段膜壳产水电导率分布不均衡。因此，系统同时存在背压和结垢两种故障导致整体脱盐率降低。

3．系统故障处理过程

3.1化学清洗

    由于现场检测时无法判断是否存在背压，仅发现严重结垢问题，因此现场对结垢严重的二段膜元件进行了彻底在线清洗。清洗过程中及时检测pH值的变动，及时补充药剂直至pH不再增长为止。清洗前后数据如下：

3.1.1二段清洗前后膜壳电导率变化

表3 清洗前后膜壳电导率变化

3.1.2系统清洗前后运行数据对比（数据见表4）

    通过清洗前后对比发现：清洗后系统脱盐率进一步降低，表明碳酸盐结垢问题处理之后，系统仍存在明显的故障导致脱盐率降低，这说明二段可能存在机械泄漏或背压问题，这一点在后来的膜元件检测中得到了验证。

表4 清洗前后运行数据变化

3.2回收率调节

    根据现场数据模拟结果发现系统回收率过高，现场对回收率进行了调节，从80%左右降低到75%左右，调节前后运行数据对比如下：

3.2.1系统运行数据对比

表5 回收率调节前后运行数据变化

3.2.2二段膜壳电导率数据对比

表6 回收率调节前后二段膜壳电导率变化