反渗透系统故障分析.doc

反渗透系统故障分析 美国海德能公司北京代表处 徐平 张峰 概 要 如有很多原因会造成反渗透设备不能正常运行。如同医生诊病一样，在你对问题作进一步分析之前，你必须尽可能地收集各种征状。 简 介 本篇的主题是如何排除 RO 设备的故障，我们假定设备设计有相应的仪表和取样点以满足故障排除和设备清洗的需要，这种设计在工业系统中十分常见。但是，对于家用或轻工业设备，这并非是必需的。如果小型 RO 设备中包括相关仪器和取样阀门，其市场价格将显得十分昂贵，此时经常更换 RO 膜元件所需的费用则要低得多。而达到一定规模的 RO 系统（ 15 加仑 / 分钟以上，即 35m 3 / 小时以上），此时相对于在最初的投资成本中增加相关仪器、取样阀门和清洗设备， 经常更换 RO 膜元件则变得昂贵的多。 如何避免设备异常 避免反渗透设备异常的最好方法是从一开始就进行防范，以下是一些相关的 RO 设计的建议： 设计 RO 系统时应有水质全分析。如果水质存在季节性的变化（在地表水中十分常见）或水源变化（在市政供水中十分常见），尽量获取你所能得到的所有分析数据并确认它们取自于最新的材料。 现场进行 15 分钟 SDI （污染密度指数）试验，以确定发生胶体污堵的可能性。 如果你想在晚上做个好梦，就先确认在设计 RO 系统时已设计有足够的预处理。 在设计 RO 时（特别是有可能发生污染时）应留有余地，在设计以干净井水作为给水水源的反渗透系统时，可以采用比地表水系统更加激进的设计。 在保守的 RO 系统设计时选用较低的水通量，因为减少单位膜面积上的产水量会减少污染物在膜表面的沉积。在以地表水作为给水水源时，系统设计水通量控制在 8 至 14gfd （加仑 / 平方英尺 / 日）的范围内。对于以井水作为给水水源的系统，设计水通量应控制在 14 至 18gfd 的范围内。 回收率应取较为保守的值，以使污染物的浓度降至最低。 一个保守的设计应尽量增加进水横向流速和浓水流速，横向流速越高，膜表面盐分和污染物向主体溶液的扩散速度越快，因而可以减少膜表面盐分和污染物的浓度。 对于不同的使用场合选择合造的膜元件类型。有时，在处理难于处理的地表水和工业废水水源时，使用电中性的 CAB （醋酸纤维素）膜元件优于使用带负电荷的 CPA （聚酰胺复合）膜元件。 调查您周围是否有使用同一进水水源的反渗透系统。 查明故障 首先，应确认 RO 系统的确出现了问题。当给水 TDS （总溶解固形物）大量增加时，由于渗透压的增大，会使系统对进水压力的要求随之增加 TDS 每增加 100ppm ，进水压力需增大 1psig （磅 / 平方英寸）；同时，由于反渗透对盐份按比例脱除。因而产水电导率也会相应增加。另外，进水温度每降低 10 华氏度，给水泵压力需增大 15% 。系统回收率增大，会增加浓水中的含盐量，并相应增加产品水的导电度。回收率为 50% 时，进水中 TDS 的浓度的平时的两倍；回收率为 75% 时， TDS 浓度是平时的四倍；回收率为 90% 时， TDS 浓度达到平时的十倍。若回收率不变，降低产品水流量时，会导致产水电导率增加，因为盐的透过量与水的透过量无关，产水量减少时也就意味着用以稀释盐份的水量减少。 我们建议您对所记录的运行数据进行“标准化”，以确定系统污堵的规律，使你能够订出清洗的时间表，并确认系统有无故障。膜元件供应商开发出一种“标准化”电脑软件，能够计算出标准化后的产水量、盐透过量及给水 - 浓水压降。这些标准化的参数是通过将每日的主要运行数据，如温度、进水 TDS 、回收率和压力等与第一天的运行数据进行比较。并根据变化作相应调整而得到的。举一个例子，如果第 100 天的标准化产水量是 80gpm （加仑 / 分钟），而第一天的产水量是 100gpm （加仑 / 分钟），说明膜元件受到了污堵并损失了 20% 的产水量，因而建议进行清洗。如果 RO 系统运行参数发生波动，那么最明智和合理的做法是判断反渗透系统的真实状态。 RO 系统停运是否正确？系统运行时，应将系统中的浓水冲洗出来，否则污染物会沉积在反渗透膜的表面。冲洗时最好采用 RO 产品水作为冲洗水源。 RO 系统停运时间是否太长？如果水长时间不流动（特别是在温暖的气候条件下），会造成严重的微生物污染问题。 如果为了控制碳酸钙（石灰）结垢而加酸以调低 PH 值，你是否调到了所要求的 PH 值？ 确认给水与浓水间的压降增加值不超过 15% 。反之，也就意味着给水通道受到污染，膜表面水流量受到限制，系统需要清洗了。监测段间压降会有助于判断哪段发生污堵，从而可判断出可能的污染物。 确认给水和产水间的压降不超过 15% ，反之则表明反渗透膜表面已受到污染需及时进行清洗。 确认产水导电度增加值不超过 15% ，反之则表明反渗透膜表面已受到污染需及时进行清洗。 确认各仪表已经过校准。 有可能的话，测量每段产水水质及每支压力容器产水水质。有些污染物会污染系统前半部分；另一些污染物会污染系统后半部分。使用 RO 系统故障分析表（附后）可以帮助确认污染物的种类。 从产品水管取样并测定产水导电度以检查 O 型圈有无损坏，取样时采用向取样管插入 1/4 英寸塑料管的方法并测量插入深度。 检查 RO 前保安过滤器中有无污染物，因为相对来说这比较容易做到。 检查 RO 膜元件中有无污染物或是否受到损伤。 取样并分析 RO 给水、浓水和产品水水质，并将分析结果与膜元件制造厂家提供的设计值相比较。 在 RO 出现故障时，如能排除因外部损伤而引起的原因，那么，就需要推测污染物的类型，并据此进行一次或一系列的清洗工作。 采集清洗液并对所去除并对所去除的污染物、颜色变化或 PH 值变化情况进行分析，清洗效果可在 RO 系统重新投运时得到证实。 如果你并不知道污染物是什么，并且不想亲自在现场做实验以选择合造的清洗液及清洗方法。那么，会有供应专用清洗剂和提供 RO 膜元件非现场评估服务的专业公司可以为您进行服务。尤其是在初次清理 RO 时，这样的服务将十分有价值。 如果以上所有检查 RO 膜元件中污染物的方法均未奏效，那么只能进行膜元件解剖分析，此时拆开膜元件并对膜表面和污染物进行分析测试以确定问题所在。 RO 系统故障分析表 可能之原因 可能之位置 压降 产水流量 盐透过率 金属氧化物 第一段 通常会增大 下降 通常会增大 胶体污堵 第一段 通常会增大 下降 通常会增大 结垢 最后一段 增大 下降 增大 生物污堵 任何一段 通常会下降 增加 增大 有机物污垢 所有各段 正常 下降 通常会增大 氧化剂（如： C1 2 ） 第一段 通常会下降 增加 增大 最严重 表面磨损（碳粒、淤泥