美国PWT公司针对反渗透装置故障的探究及处理措施案例
来源:美国PWT          时间:2019-08-15

位于美国加利福尼亚州的PWT公司是一家将当今最顶尖的Dendrimer树枝状聚合物技术运用于反渗透水处理领域的高科技专业公司,在美国生产合成完全无磷的新一代反渗透化学品,符合美国及欧盟反渗透浓水日益严格的无磷排放环保要求,这使得PWT公司已成为全球发展最快的反渗透化学品专业供应商并赢得众多荣誉。公司每一种产品均通过ANSI/NSF-Standard-60认证,这使PWT反渗透化学产品被美国宇航局NASA从2367种产品中挑选为国际宇航空间站反渗透专用化学品。PWT公司也向全球反渗透用户提供在线技术支持和培训服务,以下就在中国的工程案例,介绍公司针对反渗透装置故障的探究及处理措施。
  一、项目概况
  项目名称:华鲁恒升/山东德州
  主要工艺流程:(PAC)黄河水→平流沉淀池→D型滤池→原水池→原水泵→(非氧化杀菌剂)自清洗过滤器→超滤装置→超滤水箱→超滤水泵→(阻垢剂)一级保安过滤器→一级高压泵→一级RO→一级RO产水箱→二级升压泵→(氢氧化钠)二级保安过滤器→二级高压泵→二级RO→二级RO产水箱→EDI升压泵→EDI保安过滤器→EDI装置→除盐水箱→去用水点
  水源:黄河水 (800~1000μs/cm)经平流沉淀池+D型滤池处理。
  一级反渗透:总产水量为:6×130立方米/小时,膜元件的排列:16:8(6芯),回收率为75%,膜元件:TM720DA400。
  二、问题的提出
  1、二段压差增大:从2018年底到2019年5月动力岛除盐水系统6套一级反渗透装置均有不同程度加速污堵的现象,主要表现在二段压差会快速增大,尤其是4#、5#、6#一级反渗透装置污堵更快、更严重。
  ①如图所示:4#一级反渗透2019年2月17日化学清洗前二段压差为0.26MPa,化学清洗完成其压差降为0.17MPa,当运行8天后其压差达到了0.22MPa,10天后其压差达到了0.27MPa,再运行3天后其压差就快速的达到了0.38MPa。再次化学清洗后,其压差降为0.21MPa,运行3天后其压差直线上升达到了0.28MPa,不得不又化学清洗。(制水周期21天/3天)。
  ②5#一级反渗透2019年4月开始出现类似二段压差更快速的上升的情况,二段压差从0.14MPa,一周之内就上升到了0.28MPa,再3天就到了0.35MPa。(制水周期10天)


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  2、给水压力上升
  如图所示:4#一级反渗透2019年2月17日化学清洗前进水压力为1.25MPa,化学清洗完成其压力降为1.18MPa,当运行12天后其压力达到了1.23MPa,再运行9天后其压力达到了1.30MPa。


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  3、一段压差变大:查验了6套一级反渗透2017年3月份的第一段压差为0.08~0.12MPa,2019年3月份的第一段压差普遍为0.24~0.41MPa,即使在化学清洗完成后其压差也有0.24~0.26MPa之间。
  三、问题的探究
  1、检查沉淀池,如下左图:沉淀池出水是浑浊的,取样查看是不透明的,其中悬浮了大量的、极细小的颗粒物。


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  2、检查保安过滤器:2019年5月16日打开5#一级反渗透保安过滤器,发现其内壁附着了大量的、不均匀的黏滑状污染物(如上右图),说明大量的微生物已进入反渗透系统中,事实上滤芯的更换周期也大幅缩短。
  3、检查反渗透进水端:如下图:发现5#一级反渗透进水端盖上附着了大量的、均匀的黏滑状污染物。进水管道内壁也是黏滑状。即是微生物污染。


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  4、第一支膜与端盖连接的中心管上O型圈严重变形和磨损,这是反渗透装置的启动或停止时膜元件在压力容器内滑动时磨损所致。
  5、检查第一支膜元件:如下左图:膜元件进水端面上有较多的黑色橡胶碎渣和块状垫片,还有碎断的不锈钢圈,膜进水端产生了“望远镜”现象。


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  第一段第一支膜元件的末端有部分流水隔网已凸出约10mm,如上右图。
  在第一支膜元件的末端有少量的、稍微粗糙的CaCO3结垢物感。
  6、检查二段浓水端:如下左图:二段末端膜元件进水端面上有大量的结垢物,且结垢物是不均匀的、松散的,用盐酸很容易溶解,为CaCO3垢。


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  浓水端盖上亦产生了大量的、不均匀的结垢物。如上右图。
  7、先前化学清洗时,无论是第一段还是第二段均消耗大量的盐酸。
  四、问题分析
  1、微生物滋生的原因及危害:
  ①本系统由于长期采用低剂量、连续投加非氧化性杀菌剂,系统产生了一定的抗药性。
  ②当来水中持续较长时间的、较大量的微生物时,低剂量药剂就显得无能为力了,此时残存的微生物会附着在管道内壁、膜元件表面或网格中,微生物生长、死亡,循环往复。
  ③长期的化学清洗只是采用碱性药剂和酸性药剂清洗,并未采用非氧化性杀菌剂对膜元件进行有效的杀菌处理。
  ④残留在膜元件上的微生物会产生粘液捕捉来水中的胶体物和悬浮物,并被这些物质覆盖,又成了微生物繁殖的温床。
  ⑤不均匀的微生物污堵后会产生严重的偏流现象。
  2、第一支膜元件产生“望远镜”现象、隔网突出及中心管上O型圈严重变形和磨损的根本原因及后果:
  ①高压泵未设置变频器或软启动器,高压泵启动时水流会快速的、大量的冲击第一支膜元件的进水端,同时膜元件在容器中滑动(停机时又滑回来)。
  ②高压泵完全启动后再关闭浓水排放阀。(幸运的是此阀为电动阀,否则会加速对膜元件的损害)。
  ③毫无疑问所有的污染物(包括微生物、胶体物和悬浮物)会更容易进入较宽的流道中,从而也就会快速的堵塞其中。
  ④污染物进入较宽的流道后会产生严重的偏流。
  3、偏流的危害:
  ①由于堵塞点后水流速度的变化,污染物极易堆积在其后面。
  ②由于浓差极化的原因偏流后所有污染物就会沉积到膜元件表面或通道中,当然直观的表现就是无机盐微晶不均匀的堆积或析出而污堵。即使后端膜元件的流水通道是正常的,结垢物的沉积也是无法避免的了。
  五、解决措施及结果
  1、将6套一级反渗透一段第一支膜反向装入一段出水侧(即第一段第一支膜元件与第六支膜元件进行调换,将端口的污染物清理干净,并将其调换安装方向),分别对第一段、二段进行杀菌、碱洗及酸洗,清洗效果较之以前有明显改善,但一段压差依然处于偏高状态,说明一段膜因污染比较严重,需要多次化学清洗来改善一段压差现状。
  2、清洗4#RO时,第一段消耗了5桶盐酸(25kg/桶),第二段消耗了20桶盐酸。其它几套化学清洗时都是类似情况:第一段消耗盐酸4~6桶,第二段消耗盐酸18~24桶。
  3、为了避免“望远镜”现象、隔网突出及中心管上O型圈严重变形和磨损,需要调整反渗透的运行步序。做到反渗透装置的启动和停运应该是缓慢进行的。
  4、4#反渗透清洗完成后的运行段间压差:


美国PWT公司针对反渗透装置故障的探究及处理措施案例


  4#一级反渗透2019年5月二段压差由化学清洗前0.28MPa,在后续的连续运行中(至6月底)二段压差始终保持在0.20~0.22MPa,一段压差也维持在0.20~0.22MPa。后续6套反渗透都处理完成后,即使运行3个月依然保持一段和二段段间压差稳定。
  5、4#反渗透清洗完成后的运行进水压力:


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  4#一级反渗透2019年5月进水压力由化学清洗前1.19MPa,在后续的连续运行中(至6月底)进水压力保持在1.06~1.10MPa。