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1 項目概況

本案例為某鋼鐵廠水處理系統(tǒng)，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(tǒng)設計出力：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

2 問題的出現(xiàn)

自2021年1月初開始調試時，一級反滲透系統(tǒng)的運行壓力、壓差及產水流量數(shù)據均比較穩(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)調試運行后2個月內的運行數(shù)據進行記錄整理，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

反滲透產水水質的檢查

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(tǒng)，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(shù)據監(jiān)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(tài)。同時根據#1、#2反滲透系統(tǒng)運行壓力、壓差及產水流量處于較為穩(wěn)定的運行狀態(tài)來判斷，其不符合膜系統(tǒng)因余氯氧化導致的脫鹽率衰減，故可排除膜系統(tǒng)被氧化而出現(xiàn)化學性損傷的情況。

對2組反滲透系統(tǒng)單管產水電導率進行檢測（原水電導率為1600~1800μs/cm），具體數(shù)據詳見表1和表2：

從以上兩個表中數(shù)據來看：檢測2組反滲透系統(tǒng)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）。

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：

a、高壓泵出口電動慢開門未發(fā)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

b、系統(tǒng)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(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)進水側及出水側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

反滲透產水水質的檢查

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(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狀態(tài)，而如此反復、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(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整

對反滲透系統(tǒng)的啟停步序做適當?shù)恼{整，因整體調整難度大，對于現(xiàn)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?shù)蛪簺_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。

5 處理結果

經過反滲透的運行步序調整后，#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致。通過相對應的調整后，系統(tǒng)脫鹽率趨于穩(wěn)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(tǒng)脫鹽率已無法恢復到新膜狀態(tài)。

圖4：#2反滲透系統(tǒng)調整后脫鹽率變化趨勢圖

6 結語

（1）反滲透合理的運行步序設置對于膜系統(tǒng)的安全穩(wěn)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(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低于每秒0.07MPa，避免在系統(tǒng)啟停過程中對膜元件產生一定的機械沖擊。

（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，因此應根據不同的系統(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)。