反渗透故障排除

水网论坛——水行业专业论坛！»膜处理技术»RO/NF系统故障诊断和排除查看完整版本:RO/NF系统故障诊断和排除同济大学水处理技术开发2006-12-816:43RO/NF系统故障诊断和排除系统故障概述产水量和脱盐率是反渗透、纳滤系统的基本性能参数，如果这两项指标达不到系统原设计要求，产水量小或者脱盐率低，就需要找到问题发生的原因。由于进水TDS和温度的波动以及系统机械性能等原因，即使完全没有污染倾向的系统，基本性能指标也会在小范围波动。下面是我们判别系统运行出现故障的参考标准值。1参考指标反渗透、纳滤系统的主要性能参数变化达到以下指标范围时，要及时进行故障分析，并进行相应的处理。●在正常给水压力下，产水量较正常值下降10～15%；●为维持正常的产水量，经温度校正后的给水压力增加10～15%；●产水水质降低10～15%（产水电导率增加10～15%；）●给水压力增加10～15%；●系统各段之间压力降明显增加。同济大学水处理技术开发2006-12-816:472设计提示远离故障最好的办法是从开始就消灭发生故障的可能，在进行系统设计时尽量考虑做到：●设计系统时要依据完整的水质分析。对于地表水源要考虑到季节变化的影响，对于普通市政水源要考虑到原水变化的影响，要确认拿到的报告是最新的有效数据。●测定RO进水的SDI值，确定胶体污染的可能性。●保证预处理的效果。●存在污染的可能时，一定要选择较为保守的系统通量。水质洁净的地下水的设计通量可以高一些，地表水的设计通量一定不要超过设计导则规定的数值。降低单位面积的膜通量可以减少污染物在膜面上的沉积。●选择较为保守的系统回收率。回收率较低时浓水的污染物浓度也相应较低。●膜元件的错流速率要尽量大。较高的错流速率能增加盐分和污染物向进水水流的扩散，降低膜面的浓度。●选择适当的膜元件类型。同济大学水处理技术开发2006-12-816:473故障原因基本类型系统发生产水量减少和水质下降问题的原因比较复杂，可以简单归纳出几种类型：1）进水TDS增加、水温波动、运行参数调整等原因造成的性能变化不属于故障范围。2）系统硬件故障：O型圈密封泄漏、膜氧化、机械故障等；需要更换或修理故障元器件。如果是膜氧化，要找到氧化的原因，消除氧化剂来源，更换膜元件。3）膜污染：膜污染是处理系统故障的核心工作，需要确定污染物类型、污染程度和污染分布，在此基础上进行清洗恢复。4）系统设计失误，系统设计问题可能与前面的几项都有关。对于有设计失误的系统，在恢复系统元器件性能之后，一定要对系统进行改造，纠正原有错误设计或运行参数。同济大学水处理技术开发2006-12-816:48运行参数对系统性能的影响在系统发生问题时，首先要做的是确认问题的性质，消除温度、进水TDS、产水量和回收率的影响，获得标准化性能参数。依据上述标准判断系统是否处于故障状态，是不是发生了膜污染。系统操作参数的变化对与系统的性能有影响。比如，TDS每增加100ppm，由于渗透压增加了，进水压力要增加0.07bar，产水电导也会相应上升。进水温度增加6.6℃，进水压力降低15%。提高回收率会提高浓水浓度和产水电导（回收率为50%、75%和90%时，浓水的浓度分别为进水的2倍、4倍和10倍）。在回收率相同时，降低产水量会提高产水电导，原因是用来稀释透过盐分的水量少了。要通过数据的标准化来确定系统是否有问题。可以借助海德能的系统数据标准化软件ROdata.xls，来求得标准化的产水量、脱盐率和进水—浓水压力降。通过标准化消除了温度、进水TDS、回收率和进水压力的影响。将系统目前的标准化性能参数与与运行第一日的标准化数据进行对比，就可以确定系统性能的变化情况。以下将列举的是运行参数对膜的性能有正常影响，这些影响可能会导致产水流量和水质的下降。1产水量下降下列运行参数的变化将降低系统中膜的实际产水量：●进水泵压力不变时进水温度下降；●用节流阀降低RO进水压力；●进水泵压力不变时增加产水背压；●进水TDS（或电导率）增加，这会增加产水通过膜时所必须克服的渗透压；●系统回收率增加，这会增加系统的平均进水/浓水的TDS，从而增加渗透压；●膜表面发生污染；●进水流道网格的污染导致进水－浓水压力降（ΔP）增加，从而降低了元件末端的NDP（净驱动压力）。2产水品质下降下列运行参数变化会导致实际产水水质劣化，即产水的TDS和电导率增加：●进水温度上升时通过调节运行参数保持系统产水量不变；●系统产水量下降，这会降低膜通量，导致原来稀释透过膜的盐分所需的纯水量减少；●进水TDS（或电导率）增加，脱盐率不变，但产水盐度随之增加；●系统回收率增加，这会增加系统的进水/浓水TDS浓度；●膜面污染；●O型圈密封损坏；●望远镜现象，进水—浓水压力降过大，膜元件外皮脱落；●膜面损坏（比如受到氯的影响）致使膜的透盐率增加。同济大学水处理技术开发2006-12-816:49发生故障的常见原因系统故障可以划分为两个类型：产水量小，脱盐率低。回答以下问题会有助于找到发生故障的原因。1产水量下降时膜污染会造成产水量下降，检查以下提问来寻找发生问题的原因。●是否正常关闭系统？在一些情况下，要在装置关闭之前要用反渗透产水冲洗系统浓水，否则无机污染物会在膜面上沉积。●停机保护是否得当？在系统停机期间没有采取适当的保护措施，会导致严重的微生物生长（特别是在温暖的环境中）。●加酸或阻垢剂是否达到了要求的pH值或饱和指数？●进水和浓水之间的压力降是否超过了15%？压力降增加标志着进水流道受到了污染，膜面水流被限制。检查各段的压力降情况，确定发生问题的位置。●在海水系统中，关机时是否对系统进行了产水冲洗？快速冲走膜面的高浓度盐分，可以防止离子从溶液中沉淀出来。●保安过滤器是否污染？2脱盐率低●低脱盐率时，产水电导率高。可能的原因有膜污染、膜降解和O型圈损坏。确认产水电导增加是否超过了15%。●各段膜组件的产水电导率一样吗？逐段测试产水电导，尽可能对每个膜组件测试产水电导率。产水电导率明显高的组件可能有O型圈或膜元件损坏。要对该组件进行探测和检查。●膜元件是否与氯或其它强氧化剂有接触？任何氧化物质的接触都会损坏膜元件。●仪器经过校准了吗？确认所有的仪器都经过校准。●膜元件的外观有变色或损坏吗？观察膜元件污染物及损坏物理情况。●进水的实际电导率和温度与原设计指标有差别吗？如果实际进水的TDS或温度高于原设计指标，产水水质达不到设计值是正常的。要对进水、浓水和产水进行取样分析，与海德能设计数件的结果标进行对比。●发生过产水压力超过进水压力的情况（产水背压）吗？如果产水要提升到较高位置，管道上又没有安装逆止阀，停机时产水压力会超过进水，膜叶会膨胀破裂。●O型圈有问题吗？O型圈会因老化而失去弹性或破裂，导致泄漏。周期性更换O型圈，或者定期探测膜组件。3膜污染如果以上问题都解决了，而系统依然没有恢复，还要考虑以下提问：●一旦排除了所有机械故障，就需要确定污染物并实施清洗。●分析清洗出来的污染物及清洗液的颜色和pH的变化。重新投运系统可以确认清洗效果。●如果不知道是什么污染物又缺乏现场经验，可以委托专用清洗剂供应商对膜元件进行分析并提出清洗方案。●如果所有尝试都没有结果，就需要对膜元件进行解剖。打开膜元件进行膜面分析和污染物分析，以确定发生问题的原因和解决方案。●一些污染物影响系统的前端，一些污染物在后端更为严重。同济大学水处理技术开发2006-12-816:50故障诊断一览表（表-1）对于判断污染物的性质非常有用。表-1膜系统故障诊断一览表污染种类可能污染位置压降进水压力脱盐率下降金属氧化物污染（Fe，Mn，Cu，Ni，Zn）一段，最前端膜元件迅速增加迅速增加迅速增加胶体污染（有机和无机混合物）一段，最前端膜元件逐渐增加逐渐增加轻度增加矿物垢(Ca，Mg，Ba，Sr)末段，最末端膜元件适度增加轻度增加一般增加聚合硅沉积物末段，最末端膜元件一般增加增加一般增加生物污染任何位置，通常前端膜元件明显增加明显增加一般增加有机物污染（难溶NOM）所有段逐渐增加增加降低阻垢剂污染二段最严重一般增加增加一般增加氧化损坏(Cl2，Ozone，KMnO4)一段最严重一般增加降低增加水解损坏（超出pH范围）所有段一般降低降低增加磨蚀损坏（碳粉等）一段最严重一般降低降低增加O型圈渗漏（内连接管或适配器）无规则（通常在给水适配器处）一般降低一般降低增加胶圈渗漏（由于产水背压造成）一段最严重一般降低一般降低增加胶圈渗漏（在清洗或冲洗时由关闭产水阀而造成）最末端元件增加（污染初期和压差升高）增加（污染初期和压差升高）增加同济大学水处理技术开发2006-12-816:51探针法——压力容器内脱盐率下降原因的诊断RO装置的产水是由装置内所有压力容器产水汇集而成的。RO装置脱盐率下降有时是由于个别压力容器脱盐率下降引起的，故而应首先检查各个压力容器的出水电导，找出产水水质异常的压力容器，然后对这些压力容器进一步检查确定原因。一支压力容器内串联有若干支膜元件，两端的膜元件由适配器与压力容器端板连接，中间各支膜元件由产水连接管连接，适配器与连接管均装有橡胶O型圈密封。故一支压力容器出水水质异常的原因有以下几种：1.膜元件损坏、渗漏；2.适配器损坏或O型圈泄漏；3.连接管损坏或O型圈泄漏；为确定上述原因，可用探针法进行探测，所谓探测是将一支塑料软管插入位于压力容器端板中心的产水管口，在不同插入长度处引出产水并测量电导率，以确定电导偏高的位置。以8英寸压力容器为例，探测步骤如下：1.停止RO装置的运行，2.拆除被测压力容器端板上产水管口的堵头，3.在原来堵头的位置上安装一个球阀，4.准备一根外径8～12mm，有足够长的塑料软管，并在软管沿长度方向上，每隔0.5m作一刻度标记，5.启动RO装置，低压运行15分钟后打开球阀，插入塑料软管，一直插到压力容器另一端的端板处，6.一分钟后测量软管中流出的产水电导，7.将软管拔出0.5m，等待一分钟后再次测量产水电导并记录软管插入长度，8.重复步骤7直至测量完压力容器全长，9.比较全长度方向上电导值，找出电导异常的位置。9.5膜元件分析同济大学水处理技术开发2006-12-816:53系统故障处理一般步骤1）数据分析、现场调查数据分析和现场调查工作是进行诊断、排除系统故障的基础，要对系统运行实际数据进行全面分析，跟踪系统性能指标变化的细微过程，掌握现场运行过程中所有相关事件的具体情况。●开始变化的时间点及相关事件，查阅系统运行日志或记录。●进水水质或水源的变化：TDS、温度、SDI、余氯、个别离子浓度、pH。●系统运行参数的调整及结果。●系统性能变化时相关的特殊事件，比如开关机、关机保护措施（关机系统快冲、停机保护、高压泵前中间水箱停留时间等）、更换保安过滤器滤芯、产水用水量变化及操作人员变化等。●系统加药的变化：阻垢剂、分散剂、还原剂、加酸、预处理系统加药，包括药剂供应商的变化。●变化的方式，比如缓慢的平稳变化，较快的但均匀的变化，加速的变化和突变。2）数据标准化确认系统性能参数下降的实际值，排除水质及运行参数变化对系统性能的影响。3）运用海德能RO设计软件进行模拟计算核查系统设计的合理性，检查系统预置参数可能存在的问题。膜元件选型、膜元件排列方式、泵配置、系统运行参数、结垢倾向、浓差极化、预测产水水质等。4）压力容器探测发现问题膜元件，绘制系统脱盐率分布图，了解系统脱盐率下降的规律性，为污染性质判断提供依据。5）O型圈检察更换损坏O型圈。6）膜元件污染观察分析首末端膜元件端头目测观察，膜元件称重，污染物化学分析和仪器分析，确定污染物的物理化学特性。7）污染原因分析查明系统污染的原因，尽量从源头控制膜污染。8）清洗方案根据污染物及污染状况分析，制定化学清洗方案。9）清洗试验对于大系统或污染严重的膜系统，需要在实施系统清洗之前进行试验清洗，清洗试验结果作为系统清洗方案的直接依据。10）系统清洗注意事项●注意控制清洗流量，化学清洗初期应低流量，然后逐步增加流量。化学清洗后期特别是水漂洗时应保证足够大的流量，应达到8英寸膜6～9m