碟管式反渗透膜脱盐率下降的成因及对策

王凤雷

（北京朗新明环保科技有限公司，北京 100039）

碟管式反渗透膜（DTRO 膜）是反渗透的一种形式，是专门用来处理高浓度污水的膜组件，其核心技术是碟管式膜片膜柱。把反渗透膜片和水力导流盘叠放在一起，用中心拉杆和端板进行固定，然后置入耐压套管中，就形成一个膜柱。

荥阳某电厂脱硫废水零排放项目采用的便是碟管式反渗透，该文针对碟管式反渗透膜脱盐率下降问题进行原因分析，提出整体解决方案，并详细介绍了故障原因排查方法。

1 碟管式反渗透膜脱盐率下降的情况说明

1.1 碟管式反渗透膜的选型情况

该文分析及研究均以荥阳某电厂脱硫废水零排放项目为实例，因此碟管式反渗透膜的选型情况也依照项目实际情况为准，选型情况见表1。

表1 碟管式反渗透膜的选型

1.2 碟管式反渗透膜脱盐率下降的数据

荥阳脱硫废水项目2017 年12 月22 日1#DTRO 投入使用，脱盐率及下降情况见表2。

表2 2017 年12 月22 日1 脱硫废水脱盐率及下降情况

荥阳脱硫废水项目2017 年12 月16 日2#DTRO 投入使用，脱盐率及下降情况见表3。

表3 2017 年12 月16 日2 脱硫废水脱盐率及下降情况

2 碟管式反渗透膜脱盐率下降的原因分析

2.1 碟管式反渗透膜检修措施

采购一批碟管式反渗透膜片替换系统中已损坏膜片。

2.2 碟管式反渗透膜损坏原因排查

2.2.1 产水管止回阀故障排查

系统关闭时，膜柱的产水管线上不能有任何压力。如果有压力，膜片将因为水压而鼓胀破损，膜片将脱出 “O”形圈的密封并被配流盘上的支撑点压出印记，这将增大产水量而水质变差。

针对以上可能的故障原因，采取的排查措施为：更换部分膜柱产水管止回阀，通过观察更换止回阀膜柱脱盐率稳定性，排查是否产水止回阀原因造成膜片损坏。

2.2.2 开机冲洗不当原因排查

碟管式反渗透系统在启动前必须冲洗。此工艺用于排空膜柱内的空气。根据膜柱的数量，只要确认系统中存在空气，冲洗工艺必须长时间地持续进行。例如，有时在更换膜柱之后，须手动运行系统。如果不进行冲洗操作，产水质量将不能保证。

针对以上可能的故障原因，采取的排查措施为：增加1#DTRO 淡水置换时间并减少置换水流量，通过观察1#DTRO脱盐率稳定性排查是否冲洗水原因造成膜片损坏。

2.2.3 碟管式反渗透膜组件安装力矩原因排查

加载在膜柱拉杆上的力矩如果没有维持，膜柱将会破坏，因为从膜柱底部的压力将向进口法兰压缩配流盘和“O”形圈。如果压缩的空间小于可用空间，1 个甚至更多的配流盘和“O”形圈将脱离位置，“失效的“O” 型圈”，以及进水将进入产水槽。根据现场勘察，可见配流盘及膜片详图如图1 所示。因为错误的“高电导率的产水”，系统将被迫关闭。

图 1 配流盘及膜片详图

针对以上可能的故障原因，采取的排查措施为：采用专用的力矩扳手检查部分碟管式反渗透膜组件的紧固件力矩，通过观察调整力矩膜柱脱盐率稳定性排查是否因力矩原因造成膜片损坏。

2.2.4 碟管式反渗透系统设计问题排查

同时期公司其他应用同型号产品的相同工艺项目，未出现膜片损坏造成的脱盐率下降问题。排查2 个项目系统的差异，排查结果见表4。

通过对2 个项目的系统设计对比，排查无重大设计差异，达到排查膜损坏原因的目的。

3 碟管式反渗透膜脱盐率下降的原因总结

碟管式反渗透膜脱盐率下降的原因有4 个：1）碟管式反渗透膜产水侧压力增加，造成膜片背压破损，产水电导率升高，产水脱盐率下降。2）碟管式反渗透装置启动前的不正确冲洗，没有完全排出膜柱内空气，造成碟管式反渗透膜片损坏，产水电导率升高，产水脱盐率下降。3）碟管式反渗透膜柱力矩加载不当，造成“O”形圈变形，造成进水与产水短路，产水电导率升高，产水脱盐率下降。4）系统设计的设备选型、管路配置、控制、顺控等原因也可能引起系统运行异常，造成碟管式反渗透装置脱盐率下降。

4 碟管式反渗透膜脱盐率下降的解决方案

为保证系统稳定运行，保证全厂用水安全，本次脱盐率下降故障排除采用“部分膜片更换+分组故障排查”的方案，即通过更换碟管式反渗透膜柱中损坏膜片，恢复碟管式反渗透装置的脱盐率，对碟管式反渗透装置膜柱进行分组，针对可能造成脱盐率下降的原因，分别采取相应的处理措施，再通过系统的运行过程中各组脱盐率的情况，判断各种措施的有效性，从而得出碟管式反渗透装置脱盐率下降的真正原因。

4.1 碟管式反渗透膜片的更换

碟管式反渗透更换膜片包括16 个步骤：1）在连接法兰和第一张配流盘之间以及端法兰和最后一张配流盘之间不安装膜片。其他所有配流盘之间安装膜片。2）通常在清洁的环境中拆卸膜柱，不能有任何灰尘或其他细小颗粒落在膜片、配流盘和 “O”形圈上。 3）如果在安装膜柱时有任何一个“O”形圈遗漏没装，进水将直接进入产水通道，膜柱只能拆卸来然后重装。 4）如有任何配流盘难以从拉杆上拆卸时，应当仔细检查靠近“O”形圈密封区域的压痕，通常显示一些比配流盘颜色略浅的细线（有时为灰白色）。5）扭曲或者有压痕的配流盘应当更换。6）黏连任何膜片上的材料的“O”形圈应当更换，这些材料在 “O”形圈上呈现白色。7）表面有任何印记的膜片不能再使用，比如表面划痕、收缩或者针孔膜片，须放在强光源下检查所有的缺陷。8）新“O”形圈通常可以用食指和拇指轻拉来检查“O”形圈上是否有任何裂纹或者切口。9）新膜片在使用前应当认真检查，检查两面没有任何污点和外边缘没有漏点。10）膜片须存放在阴凉避光密封的容器中。11）如果 “O”形圈不能固定在“O”形圈槽中，始终露出，可以轻轻的拉扯“O”形圈，用手掌边缘将 O 圈按进“O”形圈槽中。12）有时在安装一组盘片时，底部的 “O”形圈可能会脱位，这种情况下，在与配流盘接触的“O”形圈表面上涂抹一些润滑剂。13）禁止将高压软管连接到错误的接头上，比如反着接高压接头，如果高压软管接成反向流，膜柱就被破坏。14）压力容器密封处或者高压接头处不允许持续长时间地泄漏，因为将导致零部件的锈蚀，且只能更换而不能维修。15）配流盘上的定位销必须始终朝向端法兰。16）更换新膜片前须仔细检查膜片的污点/破损。近距离观察表面可能再传递或操作时造成的划伤，禁止使用任何带有表面划伤的膜片。

4.2 碟管式反渗透膜损坏的分组原因排查

结合上文进行的综合分析，利用1#DTRO 装置、2#DTRO装置进行原因排查，具体措施见表5。

5 更换碟管式反渗透膜片并采取措施后的系统脱盐率

经过部分碟管式反渗透膜片更换，又对系统采取多种修改措施后，碟管式反渗透装置系统脱盐率见表6。

表4 2 个项目系统差异排查结果

（续）

（续）

表5 1#DTRO 装置、2#DTRO 装置排查措施

表6 碟管式反渗透装置系统脱盐率

6 碟管式反渗透膜脱盐率下降的思考

6.1 碟管式反渗透膜脱盐率下降诱因的规避

该案例部分海淡反渗透膜脱盐率下降的原因为受到了机械损伤，主要原因为产水止回阀不严造成的背压、冲洗时间过短未完全排出膜柱中空气、停机冲洗时间过长等原因。如果严格保证装置程控运行，确保开机冲洗时间和停机冲洗时间完全按照设计时间执行，可有效避免因人为因素造成的膜片机械损伤。针对膜柱机械加载力矩变化问题，应在日常维护过程中，定期对紧固件的力矩进行校对，保证膜柱“O”形圈不脱位，保证产水品质。

通过以上措施，有效保证碟管式反渗透膜在安全的状态下运转，延长碟管式反渗透膜的使用年限，减少日常维护的成本投入。

6.2 碟管式反渗透膜日常在线维护

该案例中碟管式反渗透膜运行压力比较高，膜表面聚集任何肉眼可见的污染物，都会造成膜片表面划伤、系统脱盐率下降。

加强维护性清洗，定期对碟管式反渗透系统进行在线化学清洗，防止污染物的累积。

做好碟管式反渗透的进水水质化验，严密监控重金属、余氯等可造成膜不可逆伤害的因素的发生。