碟管式反滲透膜脫鹽率下降的成因及對策

王鳳雷

（北京朗新明環保科技有限公司，北京 100039）

碟管式反滲透膜（DTRO 膜）是反滲透的一種形式，是專門用來處理高濃度污水的膜組件，其核心技術是碟管式膜片膜柱。把反滲透膜片和水力導流盤疊放在一起，用中心拉桿和端板進行固定，然后置入耐壓套管中，就形成一個膜柱。

滎陽某電廠脫硫廢水零排放項目采用的便是碟管式反滲透，該文針對碟管式反滲透膜脫鹽率下降問題進行原因分析，提出整體解決方案，并詳細介紹了故障原因排查方法。

1 碟管式反滲透膜脫鹽率下降的情況說明

1.1 碟管式反滲透膜的選型情況

該文分析及研究均以滎陽某電廠脫硫廢水零排放項目為實例，因此碟管式反滲透膜的選型情況也依照項目實際情況為準，選型情況見表1。

表1 碟管式反滲透膜的選型

1.2 碟管式反滲透膜脫鹽率下降的數據

滎陽脫硫廢水項目2017 年12 月22 日1#DTRO 投入使用，脫鹽率及下降情況見表2。

表2 2017 年12 月22 日1 脫硫廢水脫鹽率及下降情況

滎陽脫硫廢水項目2017 年12 月16 日2#DTRO 投入使用，脫鹽率及下降情況見表3。

表3 2017 年12 月16 日2 脫硫廢水脫鹽率及下降情況

2 碟管式反滲透膜脫鹽率下降的原因分析

2.1 碟管式反滲透膜檢修措施

采購一批碟管式反滲透膜片替換系統中已損壞膜片。

2.2 碟管式反滲透膜損壞原因排查

2.2.1 產水管止回閥故障排查

系統關閉時，膜柱的產水管線上不能有任何壓力。如果有壓力，膜片將因為水壓而鼓脹破損，膜片將脫出 “O”形圈的密封并被配流盤上的支撐點壓出印記，這將增大產水量而水質變差。

針對以上可能的故障原因，采取的排查措施為：更換部分膜柱產水管止回閥，通過觀察更換止回閥膜柱脫鹽率穩定性，排查是否產水止回閥原因造成膜片損壞。

2.2.2 開機沖洗不當原因排查

碟管式反滲透系統在啟動前必須沖洗。此工藝用于排空膜柱內的空氣。根據膜柱的數量，只要確認系統中存在空氣，沖洗工藝必須長時間地持續進行。例如，有時在更換膜柱之后，須手動運行系統。如果不進行沖洗操作，產水質量將不能保證。

針對以上可能的故障原因，采取的排查措施為：增加1#DTRO 淡水置換時間并減少置換水流量，通過觀察1#DTRO脫鹽率穩定性排查是否沖洗水原因造成膜片損壞。

2.2.3 碟管式反滲透膜組件安裝力矩原因排查

加載在膜柱拉桿上的力矩如果沒有維持，膜柱將會破壞，因為從膜柱底部的壓力將向進口法蘭壓縮配流盤和“O”形圈。如果壓縮的空間小于可用空間，1 個甚至更多的配流盤和“O”形圈將脫離位置，“失效的“O” 型圈”，以及進水將進入產水槽。根據現場勘察，可見配流盤及膜片詳圖如圖1 所示。因為錯誤的“高電導率的產水”，系統將被迫關閉。

圖 1 配流盤及膜片詳圖

針對以上可能的故障原因，采取的排查措施為：采用專用的力矩扳手檢查部分碟管式反滲透膜組件的緊固件力矩，通過觀察調整力矩膜柱脫鹽率穩定性排查是否因力矩原因造成膜片損壞。

2.2.4 碟管式反滲透系統設計問題排查

同時期公司其他應用同型號產品的相同工藝項目，未出現膜片損壞造成的脫鹽率下降問題。排查2 個項目系統的差異，排查結果見表4。

通過對2 個項目的系統設計對比，排查無重大設計差異，達到排查膜損壞原因的目的。

3 碟管式反滲透膜脫鹽率下降的原因總結

碟管式反滲透膜脫鹽率下降的原因有4 個：1）碟管式反滲透膜產水側壓力增加，造成膜片背壓破損，產水電導率升高，產水脫鹽率下降。2）碟管式反滲透裝置啟動前的不正確沖洗，沒有完全排出膜柱內空氣，造成碟管式反滲透膜片損壞，產水電導率升高，產水脫鹽率下降。3）碟管式反滲透膜柱力矩加載不當，造成“O”形圈變形，造成進水與產水短路，產水電導率升高，產水脫鹽率下降。4）系統設計的設備選型、管路配置、控制、順控等原因也可能引起系統運行異常，造成碟管式反滲透裝置脫鹽率下降。

4 碟管式反滲透膜脫鹽率下降的解決方案

為保證系統穩定運行，保證全廠用水安全，本次脫鹽率下降故障排除采用“部分膜片更換+分組故障排查”的方案，即通過更換碟管式反滲透膜柱中損壞膜片，恢復碟管式反滲透裝置的脫鹽率，對碟管式反滲透裝置膜柱進行分組，針對可能造成脫鹽率下降的原因，分別采取相應的處理措施，再通過系統的運行過程中各組脫鹽率的情況，判斷各種措施的有效性，從而得出碟管式反滲透裝置脫鹽率下降的真正原因。

4.1 碟管式反滲透膜片的更換

碟管式反滲透更換膜片包括16 個步驟：1）在連接法蘭和第一張配流盤之間以及端法蘭和最后一張配流盤之間不安裝膜片。其他所有配流盤之間安裝膜片。2）通常在清潔的環境中拆卸膜柱，不能有任何灰塵或其他細小顆粒落在膜片、配流盤和 “O”形圈上。 3）如果在安裝膜柱時有任何一個“O”形圈遺漏沒裝，進水將直接進入產水通道，膜柱只能拆卸來然后重裝。 4）如有任何配流盤難以從拉桿上拆卸時，應當仔細檢查靠近“O”形圈密封區域的壓痕，通常顯示一些比配流盤顏色略淺的細線（有時為灰白色）。5）扭曲或者有壓痕的配流盤應當更換。6）黏連任何膜片上的材料的“O”形圈應當更換，這些材料在 “O”形圈上呈現白色。7）表面有任何印記的膜片不能再使用，比如表面劃痕、收縮或者針孔膜片，須放在強光源下檢查所有的缺陷。8）新“O”形圈通常可以用食指和拇指輕拉來檢查“O”形圈上是否有任何裂紋或者切口。9）新膜片在使用前應當認真檢查，檢查兩面沒有任何污點和外邊緣沒有漏點。10）膜片須存放在陰涼避光密封的容器中。11）如果 “O”形圈不能固定在“O”形圈槽中，始終露出，可以輕輕的拉扯“O”形圈，用手掌邊緣將 O 圈按進“O”形圈槽中。12）有時在安裝一組盤片時，底部的 “O”形圈可能會脫位，這種情況下，在與配流盤接觸的“O”形圈表面上涂抹一些潤滑劑。13）禁止將高壓軟管連接到錯誤的接頭上，比如反著接高壓接頭，如果高壓軟管接成反向流，膜柱就被破壞。14）壓力容器密封處或者高壓接頭處不允許持續長時間地泄漏，因為將導致零部件的銹蝕，且只能更換而不能維修。15）配流盤上的定位銷必須始終朝向端法蘭。16）更換新膜片前須仔細檢查膜片的污點/破損。近距離觀察表面可能再傳遞或操作時造成的劃傷，禁止使用任何帶有表面劃傷的膜片。

4.2 碟管式反滲透膜損壞的分組原因排查

結合上文進行的綜合分析，利用1#DTRO 裝置、2#DTRO裝置進行原因排查，具體措施見表5。

5 更換碟管式反滲透膜片并采取措施后的系統脫鹽率

經過部分碟管式反滲透膜片更換，又對系統采取多種修改措施后，碟管式反滲透裝置系統脫鹽率見表6。

表4 2 個項目系統差異排查結果

（續）

（續）

表5 1#DTRO 裝置、2#DTRO 裝置排查措施

表6 碟管式反滲透裝置系統脫鹽率

6 碟管式反滲透膜脫鹽率下降的思考

6.1 碟管式反滲透膜脫鹽率下降誘因的規避

該案例部分海淡反滲透膜脫鹽率下降的原因為受到了機械損傷，主要原因為產水止回閥不嚴造成的背壓、沖洗時間過短未完全排出膜柱中空氣、停機沖洗時間過長等原因。如果嚴格保證裝置程控運行，確保開機沖洗時間和停機沖洗時間完全按照設計時間執行，可有效避免因人為因素造成的膜片機械損傷。針對膜柱機械加載力矩變化問題，應在日常維護過程中，定期對緊固件的力矩進行校對，保證膜柱“O”形圈不脫位，保證產水品質。

通過以上措施，有效保證碟管式反滲透膜在安全的狀態下運轉，延長碟管式反滲透膜的使用年限，減少日常維護的成本投入。

6.2 碟管式反滲透膜日常在線維護

該案例中碟管式反滲透膜運行壓力比較高，膜表面聚集任何肉眼可見的污染物，都會造成膜片表面劃傷、系統脫鹽率下降。

加強維護性清洗，定期對碟管式反滲透系統進行在線化學清洗，防止污染物的累積。

做好碟管式反滲透的進水水質化驗，嚴密監控重金屬、余氯等可造成膜不可逆傷害的因素的發生。