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1 項目概況

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

一級反滲透系統(tǒng)設(shè)計出力：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

2 問題的出現(xiàn)

自2021年1月初開始調(diào)試時，一級反滲透系統(tǒng)的運行壓力、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天左右時間還相對穩(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)尤為嚴重）。

圖1、圖2分別為#1、2反滲透系統(tǒng)脫鹽率變化的趨勢圖：

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#1、#2一級反滲透系統(tǒng)從新系統(tǒng)調(diào)試運行后2個月內(nèi)的運行數(shù)據(jù)進行記錄整理，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，且下降有一定的階段性。其中以#2反滲透系統(tǒng)尤為嚴重，其脫鹽率由99.3%下降到93.2%，也就是說短短2個月的運行中，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#1、#2反滲透系統(tǒng)脫鹽率急速衰減的問題，對系統(tǒng)運行流程及加藥方式進行**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+超濾過濾后進入一級反滲透系統(tǒng)，與一級反滲透進水管路設(shè)計投加還原劑亞硫酸氫鈉，通過ORP數(shù)據(jù)監(jiān)測結(jié)果自動調(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狀態(tài)。同時根據(jù)#1、#2反滲透系統(tǒng)運行壓力、壓差及產(chǎn)水流量處于較為穩(wěn)定的運行狀態(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2組反滲透系統(tǒng)單管產(chǎn)水電導(dǎo)率進行檢測（原水電導(dǎo)率為1600~1800μs/cm），具體數(shù)據(jù)詳見表1和表2：

從以上兩個表中數(shù)據(jù)來看：檢測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重的傷害，且主要是機械傷害所致（#2反滲透傷害尤為嚴重）。

3.2

反滲透運行步序的檢查及分析

針對#1、#2反滲透系統(tǒng)脫鹽率急速衰減的問題，對系統(tǒng)運行流程及加藥方式進行**的檢查。

經(jīng)檢查：反滲透裝置在啟動時，當?shù)蛪簺_洗完成后，先停運低壓沖洗泵、關(guān)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(guān)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：

a、高壓泵出口電動慢開門未發(fā)揮應(yīng)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

b、系統(tǒng)停機時，高壓泵也是瞬時停止運行后再關(guān)閉電動慢開門。

該系統(tǒng)在自動啟停過程中，均存在系統(tǒng)運行壓力瞬時急速上升和下降，對系統(tǒng)進水側(cè)及出水側(cè)膜元件均會有一定壓力沖擊，對膜元件造成機械性損傷，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)計一級反滲透產(chǎn)水箱及二級反滲透產(chǎn)水箱均為50m3的不銹鋼水箱，水箱容積也偏小，而系統(tǒng)運行時采用的是2組反滲透系統(tǒng)同開同停的自動運行方式，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)開停機狀態(tài)與時間的曲線圖

從反滲透系統(tǒng)的歷史運行曲線來看：一級反滲透系統(tǒng)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(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重。

4 解決措施

4.1

反滲透運行方式的調(diào)整

針對車間供水量偏小以及一級產(chǎn)水箱容積小的情況，對于反滲透的運行方式進行調(diào)整，采用一用一備的運行方式，同時將反滲透產(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)的開機運行時間，盡量減少反滲透系統(tǒng)的開停機次數(shù)。

4.2

反滲透運行步序的調(diào)整

對反滲透系統(tǒng)的啟停步序做適當?shù)恼{(diào)整，因整體調(diào)整難度大，對于現(xiàn)階段的自動運行步序只進行了微調(diào)。具體如下：

反滲透裝置在啟動時，當?shù)蛪簺_洗完成后，先停運低壓沖洗泵、關(guān)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(guān)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(guān)閉沖洗電動閥和濃水排放電動閥。

5 處理結(jié)果

經(jīng)過反滲透的運行步序調(diào)整后，#2反滲透系統(tǒng)的脫鹽率逐步穩(wěn)定，同時隨著反滲透系統(tǒng)運行時間的延長，膜系統(tǒng)脫鹽率還呈現(xiàn)出緩慢上升的趨勢（詳見圖4），說明一級反滲透系統(tǒng)前期脫鹽率衰減問題主要為反滲透系統(tǒng)的運行步序及運行方式導(dǎo)致。通過相對應(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圖

6 結(jié)語

（1）反滲透合理的運行步序設(shè)置對于膜系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行尤為重要，高壓泵應(yīng)配備變頻器或泵出口安裝電動慢開門，均可實現(xiàn)膜系統(tǒng)啟停時進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)啟停過程中對膜元件產(chǎn)生一定的機械沖擊。

（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(yīng)根據(jù)不同的系統(tǒng)制定不同的運行方式，延長反滲透系統(tǒng)的運行時間，盡量減少系統(tǒng)的啟停次數(shù)。