反渗透系统运行故障及实例研究

自从上世纪90年代以来，随着工作范围的不断扩大，反渗透系统当中经常出现污染状况严重、化学清洗难度大等状况。因此，对于这些故障进行分析和研究，并为之提出具体的解决意见，对于维持系统的稳定运行具有十分重要的意义。

一、反渗透预处理

反渗透系统稳定运行与预处理系统的设计之间具有十分密切的关系。因此预处理系统当中存在不当是造成反渗透系统不能正常工作的重要因素。从预处理当中的故障入手，对于其中的案例进行研究应该是一项具有普遍现实意义的工作。我国火电厂的反渗透预处理系统主要是为了对混凝澄清以及相关的过滤设备进行清洗，通过常规过滤、超过滤等达到处理和净化的目的。一般的设计问题主要包括以下几个方面：

（一）优化设计无法保证双膜系统的稳定运行

一般的火力发电厂都会通过各种既定措施达到节约成本的作用，在这一原则的制约下，相关单位就摒弃了一般的优化设计，从而使得跳过过滤步骤等问题经常出现，不仅造成了双膜系统的堵塞，而且使得过滤膜断丝等现象出现的几率大大提高，进而对整个系统的稳定运行造成了很大的威胁。

（二）设计不合理造成双膜系统运行经济型和性差

部分电厂的原水采用循环水排污水或城市中水，其预处理T艺流程为原水——混凝澄清设备—常规过滤设备——超滤UF前置过滤器——超滤UF。从这些电厂双膜系统的实际运行情况来看，普遍存在膜元件污堵速度快，化学清洗周期短，保安过滤器滤芯运行周期短等突出问题，造成双膜系统运行的经济性较差。

对于采用循环水排污水或城市中水等水质较差的预处理系统，其预处理工艺流程是否合理对于其后续双膜系统能否长期稳定运行至关重要，在预处理工艺流程中，混凝澄清后的水经过单一的常规过滤工序往往难以满足后续反渗透系统长期稳定的运行要求，因而采用两道甚至更多的常规过滤工序显得很有必要。

二、反渗透膜当中出现的故障

反渗透系统要长期稳定的运行，需要注意几个方面：

一是重视预处理，预处理出水应满足反渗透进水要求；

二是要重视反渗透装置的内在质量，如膜组件（元件）及数量的合理选择、膜组件的合理排列组合等；

三是重视反渗透系统的运行维护和管理。目前国内发电公司反渗透系统的总体运行状况不甚理想，主要体现在以下一些方面：

（一）预处理系统的运行及管理T作重视不够

预处理系统的运维重视程度不够，主要体现在以下方面：

预处理系统未进行杀菌灭藻或者效果不佳；

澄清池加药量未能根据水质及时调整，澄清池的排泥不及时；

过滤器未及时进行反洗或反洗效果不佳，超滤的运行、反洗及清洗未按要求进行等。

（二）脱盐率的下降率

脱盐率是综合反映反渗透运行是否正常的一项重要指标。膜厂家一般承诺三年保证期内不低于百分之九十六的脱盐率，从目前已投运的反渗透系统脱盐率统计情况来看，反渗透系统在其刚投运时脱盐率均能达到百分之九十八以上，随着运行时间的延长，反渗透膜的脱盐率也逐渐呈现不同程度的下降。从目前大多数发电公司反渗透的脱盐率情况来看，其在长期运行中脱盐率的下降尚属合理（满足或基本满足三年保证期内不低于百分之九十六的脱盐率），少数发电公司的反渗透膜元件由于氧化、机械损伤等原因造成其脱盐率偏低。

（三）膜清洗周期的确定

当反渗透膜表面受到无机盐垢、金属氧化物、微生物、胶体颗粒和不溶性的有机物污堵时，会导致标准化产水量和脱盐率下降、段间压差增加，当上述现象由于化学污染造成的，需对反渗透系统进行化学清洗。

对于膜化学清洗时间确定，首先应定期开展反渗透系统的运行数据标准化计算，当运行数据标准化后，系统产水量比初期值下降百分之十五以上或脱盐率比初期值下降百分之十以上或段间压差比初期值增加百分之十五以上，就应该及时开展反渗透膜的在线清洗。

在膜的清洗周期确定问题上，很少有发电企业定期开展运行数据标准化计算并根据其结果决定是否开展反渗透膜的清洗，而比较普遍的做法是根据运行时间（三个月、半年等）或运行压差（如一段或整段压差达到某规定值）来确定化学清洗周期。甚至有的发电企业要等到反渗透的产水量大幅度下降并影响生产用水时才考虑进行化学清洗。这种情况下，反渗透膜的污堵往往是较严重的污堵，在线清洗的效果自然就会不佳，长期以往，会造成反渗透膜元件的重度污染，这时的在线清洗无法恢复膜性能，即使采用离线清洗，也难以完全恢复。

三、相关故障排除措施

（一）反渗透预处理工艺的选用

反渗透装置能否长期稳定运行，首先取决于其预处理工艺设计是否合理。对于采用地表水，尤其是采用循环水排污水或城市中水作为水源的反渗透系统，这点显得尤为重要。一个完善的预处理系统是保证反渗透系统经济运行的前提。对于预处理工艺存在缺陷的需通过改造解决系统的先天不足因素，提高设备健康水平。

（二）反渗透系统药品的选用

目前，国外进口药剂在我国水处理行业占有相当的份额，有学者进行过统计和分析，发现有些药剂并不是很适用于国内水质及系统处理工况。自从FLOCON一260因其分子量过大引发系统不适得到公认后，该药剂厂家及其他进口药剂厂家已经生产了很多替代产品，目前市场中还有此种类型的阻垢剂，只是其污染速度和程度由于可以被用户所承受还在继续使用。

国内也有很多模仿进口药剂产品的出现，但是许多国产的阻垢剂存在纯度低、杂质含量高的特点，上述类似药剂因其原料及制作工艺的相近性，在反渗透系统运行过程中会造成膜元件的（严重）污堵。不仅药剂本身对膜及通道产生粘附性堵塞，更因为它的高分子量、高粘度、高吸附力等特性，而与水体中某些粒子微絮凝的趋势，缓慢累积成为大颗粒状或絮状胶体物，由于此种污染物可溶性较差，它给系统带来的危害甚至是不可逆的，对这种污染物的清洗也比较复杂、困难。

因此我们在选择反渗透膜用阻垢剂的时候，尽量要以本身运行特点为出发点，针对性地进行试验（如开展反渗透膜用阻垢剂性能评价试验，对药剂的阻垢性能、兼容匹配性能及长期稳定性进行评价），以确定适合本系统运行的要求，并制定可行的运行方案，保证反渗透膜元件能长周期地在科学状态下平稳运行。

四、结论

反渗透膜元件污染直接降低了反渗透系统运行的经济性。性能下降的反渗透膜元件应根据故障原因采取针对性的措施来恢复其性能。反渗透系统的运行状况取决于预处理系统设计的合理性及预处理系统和反渗透系统运维的有效性，完善的预处理系统、精细化的预处理及反渗透系统的运行维护和管理是反渗透系统长期稳定运行的根本保证。