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1 項(xiàng)目概況

本案例為某鋼鐵廠水處理系統(tǒng)，設(shè)計(jì)水源為坑道水（地下水），經(jīng)水廠混凝沉降處理后進(jìn)入本單元。

一級(jí)反滲透系統(tǒng)設(shè)計(jì)出力：2×80m3/h，回收率75%，采用12:6（6芯）的兩段式（左右）排列，每套反滲透系統(tǒng)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(zhì)過濾器→自清洗過濾器→超濾裝置→超濾水箱→UF產(chǎn)水泵→保安過濾器→一級(jí)高壓泵→一級(jí)反滲透裝置→一級(jí)水箱→二級(jí)高壓泵→二級(jí)反滲透裝置→二級(jí)水箱→EDI給水泵→EDI裝置→除鹽水箱

一級(jí)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(jí)水箱

2 問題的出現(xiàn)

自2021年1月初開始調(diào)試時(shí)，一級(jí)反滲透系統(tǒng)的運(yùn)行壓力、壓差及產(chǎn)水流量數(shù)據(jù)均比較穩(wěn)定，系統(tǒng)的脫鹽率除在前15天左右時(shí)間還相對(duì)穩(wěn)定外，隨后就出現(xiàn)了急速衰減的情況（其中#2反滲透系統(tǒng)尤為嚴(yán)重）。

圖1、圖2分別為#1、2反滲透系統(tǒng)脫鹽率變化的趨勢(shì)圖：

圖1：#1反滲透系統(tǒng)脫鹽率變化曲線圖

圖2：#2反滲透脫鹽率變化曲線圖

對(duì)#1、#2一級(jí)反滲透系統(tǒng)從新系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行后2個(gè)月內(nèi)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄整理，了解到該兩組系統(tǒng)脫鹽率的變化情況：自1月19日調(diào)試后兩組反滲透系統(tǒng)的脫鹽率已開始出現(xiàn)了明顯下降趨勢(shì)，且下降有一定的階段性。其中以#2反滲透系統(tǒng)尤為嚴(yán)重，其脫鹽率由99.3%下降到93.2%，也就是說短短2個(gè)月的運(yùn)行中，該組系統(tǒng)脫鹽率已經(jīng)下降了6.1%，且脫鹽率衰減速度越來越快。

3 系統(tǒng)檢查診斷及分析

3.1

反滲透產(chǎn)水水質(zhì)的檢查

針對(duì)#1、#2反滲透系統(tǒng)脫鹽率急速衰減的問題，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行流程及加藥方式進(jìn)行**的檢查：該系統(tǒng)水源經(jīng)水廠處理后，通過多介質(zhì)過濾器+超濾過濾后進(jìn)入一級(jí)反滲透系統(tǒng)，與一級(jí)反滲透進(jìn)水管路設(shè)計(jì)投加還原劑亞硫酸氫鈉，通過ORP數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果自動(dòng)調(diào)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(yùn)狀態(tài)。同時(shí)根據(jù)#1、#2反滲透系統(tǒng)運(yùn)行壓力、壓差及產(chǎn)水流量處于較為穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)來判斷，其不符合膜系統(tǒng)因余氯氧化導(dǎo)致的脫鹽率衰減，故可排除膜系統(tǒng)被氧化而出現(xiàn)化學(xué)性損傷的情況。

對(duì)2組反滲透系統(tǒng)單管產(chǎn)水電導(dǎo)率進(jìn)行檢測(cè)（原水電導(dǎo)率為1600~1800μs/cm），具體數(shù)據(jù)詳見表1和表2：

從以上兩個(gè)表中數(shù)據(jù)來看：檢測(cè)2組反滲透系統(tǒng)膜殼兩側(cè)單管產(chǎn)水電導(dǎo)率（單支容器布置在裝置*上部的不能取到水樣，這是產(chǎn)水有負(fù)壓所致），一段產(chǎn)水的電導(dǎo)率普遍高于二段的產(chǎn)水電導(dǎo)率，而一般正常情況應(yīng)該是二段的產(chǎn)水電導(dǎo)率高于一段產(chǎn)水電導(dǎo)率兩倍左右，說明一段膜元件有較嚴(yán)重的傷害，且主要是機(jī)械傷害所致（#2反滲透?jìng)τ葹閲?yán)重）。

3.2

反滲透運(yùn)行步序的檢查及分析

針對(duì)#1、#2反滲透系統(tǒng)脫鹽率急速衰減的問題，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行流程及加藥方式進(jìn)行**的檢查。

經(jīng)檢查：反滲透裝置在啟動(dòng)時(shí)，當(dāng)?shù)蛪簺_洗完成后，先停運(yùn)低壓沖洗泵、關(guān)閉沖洗電動(dòng)閥和濃水排放電動(dòng)閥，再打開高壓泵出口電動(dòng)慢開門，然后啟動(dòng)（工頻）高壓泵。反滲透停運(yùn)行時(shí)，先停運(yùn)高壓泵，然后進(jìn)行低壓沖洗，再停運(yùn)沖洗水泵和關(guān)閉沖洗電動(dòng)閥和濃水排放電動(dòng)閥。

該啟停步序中存在幾方面的問題：

a、高壓泵出口電動(dòng)慢開門未發(fā)揮應(yīng)有的作用，自動(dòng)啟動(dòng)時(shí)電動(dòng)慢開門完全打開后，再工頻啟動(dòng)高壓泵

b、系統(tǒng)停機(jī)時(shí)，高壓泵也是瞬時(shí)停止運(yùn)行后再關(guān)閉電動(dòng)慢開門。

該系統(tǒng)在自動(dòng)啟停過程中，均存在系統(tǒng)運(yùn)行壓力瞬時(shí)急速上升和下降，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)水側(cè)及出水側(cè)膜元件均會(huì)有一定壓力沖擊，對(duì)膜元件造成機(jī)械性損傷，影響反滲透系統(tǒng)的脫鹽率。

3.3

反滲透產(chǎn)水水質(zhì)的檢查

由于該水處理系統(tǒng)本階段用水量偏小，且系統(tǒng)設(shè)計(jì)一級(jí)反滲透產(chǎn)水箱及二級(jí)反滲透產(chǎn)水箱均為50m3的不銹鋼水箱，水箱容積也偏小，而系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)采用的是2組反滲透系統(tǒng)同開同停的自動(dòng)運(yùn)行方式，導(dǎo)致反滲透系統(tǒng)處于過于頻繁啟停的狀態(tài)，詳見圖3：

圖3：反滲透系統(tǒng)開停機(jī)狀態(tài)與時(shí)間的曲線圖

從反滲透系統(tǒng)的歷史運(yùn)行曲線來看：一級(jí)反滲透系統(tǒng)處于開機(jī)運(yùn)行十分鐘左右后即停機(jī)，停機(jī)約二十分鐘后又開機(jī)運(yùn)行的反復(fù)狀態(tài)，而如此反復(fù)、頻繁的系統(tǒng)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(yán)重。

4 解決措施

4.1

反滲透運(yùn)行方式的調(diào)整

針對(duì)車間供水量偏小以及一級(jí)產(chǎn)水箱容積小的情況，對(duì)于反滲透的運(yùn)行方式進(jìn)行調(diào)整，采用一用一備的運(yùn)行方式，同時(shí)將反滲透產(chǎn)水箱的高低液位設(shè)定拉寬，增加反滲透產(chǎn)水箱的緩沖余地，延長反滲透系統(tǒng)的開機(jī)運(yùn)行時(shí)間，盡量減少反滲透系統(tǒng)的開停機(jī)次數(shù)。

4.2

反滲透運(yùn)行步序的調(diào)整

對(duì)反滲透系統(tǒng)的啟停步序做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，因整體調(diào)整難度大，對(duì)于現(xiàn)階段的自動(dòng)運(yùn)行步序只進(jìn)行了微調(diào)。具體如下：

反滲透裝置在啟動(dòng)時(shí)，當(dāng)?shù)蛪簺_洗完成后，先停運(yùn)低壓沖洗泵、關(guān)閉沖洗電動(dòng)閥，再打開高壓泵出口電動(dòng)慢開門，然后啟動(dòng)（工頻）高壓泵，再關(guān)閉濃水排放電動(dòng)閥，反滲透投入運(yùn)行。反滲透停運(yùn)行時(shí)，先打開濃水電動(dòng)排放閥，再停運(yùn)高壓泵，然后打開沖洗電動(dòng)閥、啟動(dòng)低壓沖洗水標(biāo)進(jìn)行低壓沖洗，再停運(yùn)沖洗水泵和關(guān)閉沖洗電動(dòng)閥和濃水排放電動(dòng)閥。

5 處理結(jié)果

經(jīng)過反滲透的運(yùn)行步序調(diào)整后，#2反滲透系統(tǒng)的脫鹽率逐步穩(wěn)定，同時(shí)隨著反滲透系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的延長，膜系統(tǒng)脫鹽率還呈現(xiàn)出緩慢上升的趨勢(shì)（詳見圖4），說明一級(jí)反滲透系統(tǒng)前期脫鹽率衰減問題主要為反滲透系統(tǒng)的運(yùn)行步序及運(yùn)行方式導(dǎo)致。通過相對(duì)應(yīng)的調(diào)整后，系統(tǒng)脫鹽率趨于穩(wěn)定，但因膜元件已經(jīng)受到機(jī)械性損傷，屬于不可逆的損傷，膜系統(tǒng)脫鹽率已無法恢復(fù)到新膜狀態(tài)。

圖4：#2反滲透系統(tǒng)調(diào)整后脫鹽率變化趨勢(shì)圖

6 結(jié)語

（1）反滲透合理的運(yùn)行步序設(shè)置對(duì)于膜系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行尤為重要，高壓泵應(yīng)配備變頻器或泵出口安裝電動(dòng)慢開門，均可實(shí)現(xiàn)膜系統(tǒng)啟停時(shí)進(jìn)水壓力呈緩升及緩降的狀態(tài)，該過程中系統(tǒng)的升壓或降壓速率應(yīng)低于每秒0.07MPa，避免在系統(tǒng)啟停過程中對(duì)膜元件產(chǎn)生一定的機(jī)械沖擊。

（2）對(duì)于有缺陷的運(yùn)行步序，反滲透頻繁的啟停操作，不可避免的對(duì)膜元件會(huì)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(yīng)根據(jù)不同的系統(tǒng)制定不同的運(yùn)行方式，延長反滲透系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間，盡量減少系統(tǒng)的啟停次數(shù)。