第九章 RONF系统故障诊断和排除

第九章 RO/NF系统故障诊断和排除

9.1 系统故障概述

产水量和脱盐率是反渗透、纳滤系统的基本性能参数，如果这两项指标达不到系统原设计要求，产水量小或者脱盐率低，就需要找到问题发生的原因。由于进水TDS和温度的波动以及系统机械性能等原因，即使完全没有污染倾向的系统，基本性能指标也会在小范围波动。下面是我们判别系统运行出现故障的参考标准值。

1 参考指标

反渗透、纳滤系统的主要性能参数变化达到以下指标范围时，要及时进行故障分析，并进行相应的处理。

●在正常给水压力下，产水量较正常值下降10～15%；

●为维持正常的产水量，经温度校正后的给水压力增加10～15%；

●产水水质降低10～15%（产水电导率增加10～15%；）

●给水压力增加10～15%；

●系统各段之间压力降明显增加。

2 设计提示

远离故障最好的办法是从开始就消灭发生故障的可能，在进行系统设计时尽量考虑做到：

●设计系统时要依据完整的水质分析。对于地表水源要考虑到季节变化的影响，对于普通市政水源要考虑到原水变化的影响，要确认拿到的报告是最新的有效数据。

●测定RO进水的SDI值，确定胶体污染的可能性。

●保证预处理的效果。

●存在污染的可能时，一定要选择较为保守的系统通量。水质洁净的地下水的设计通量可以高一些，地表水的设计通量一定不要超过设计导则规定的数值。降低单位面积的膜通量可以减少污染物在膜面上的沉积。

●选择较为保守的系统回收率。回收率较低时浓水的污染物浓度也相应较低。

●膜元件的错流速率要尽量大。较高的错流速率能增加盐分和污染物向进水水流的扩散，降低膜面的浓度。

●选择适当的膜元件类型。对于比较复杂地表水和废水来说，低污染LFC膜比CPA膜更为适用。

3 故障原因基本类型

系统发生产水量减少和水质下降问题的原因比较复杂，可以简单归纳出几种类型：

1）进水TDS增加、水温波动、运行参数调整等原因造成的性能变化不属于故障范围。

2）系统硬件故障：O型圈密封泄漏、膜氧化、机械故障等；需要更换或修理故障元器件。如果是膜氧化，要找到氧化的原因，消除氧化剂来源，更换膜元件。

3）膜污染：膜污染是处理系统故障的核心工作，需要确定污染物类型、污染程度和污染分布，在此基础上进行清洗恢复。

4）系统设计失误，系统设计问题可能与前面的几项都有关。对于有设计失误的系统，在恢复系统元器件性能之后，一定要对系统进行改造，纠正原有错误设计或运行参数。

9.2 运行参数对系统性能的影响

在系统发生问题时，首先要做的是确认问题的性质，消除温度、进水TDS、产水量和回收率的影响，获得标准化性能参数。依据上述标准判断系统是否处于故障状态，是不是发生了膜污染。

系统操作参数的变化对与系统的性能有影响。比如， TDS每增加100ppm，由于渗透压增加了，进水压力要增加0.07bar，产水电导也会相应上升。进水温度增加6.6℃，进水压力降低15%。提高回收率会提高浓水浓度和产水电导（回收率为50%、75%和90%时，浓水的浓度分别为进水的2倍、4倍和10倍）。在回收率相同时，降低产水量会提高产水电导，原因是用来稀释透过盐分的水量少了。

要通过数据的标准化来确定系统是否有问题。可以借助海德能的系统数据标准化软件ROdata.xls，来求得标准化的产水量、脱盐率和进水—浓水压力降。通过标准化消除了温度、进水TDS、回收率和进水压力的影响。将系统目前的标准化性能参数与与运行第一日的标准化数据进行对比，就可以确定系统性能的变化情况。

以下将列举的是运行参数对膜的性能有正常影响，这些影响可能会导致产水流量和水质的下降。

1 产水量下降

下列运行参数的变化将降低系统中膜的实际产水量：

●进水泵压力不变时进水温度下降；

●用节流阀降低RO进水压力；

●进水泵压力不变时增加产水背压；

●进水TDS（或电导率）增加，这会增加产水通过膜时所必须克服的渗透压；

●系统回收率增加，这会增加系统的平均进水/浓水的TDS，从而增加渗透压；

●膜表面发生污染；

●进水流道网格的污染导致进水－浓水压力降（ΔP）增加，从而降低了元件末端的NDP（净驱动压力）。

2 产水品质下降

下列运行参数变化会导致实际产水水质劣化，即产水的TDS和电导率增加：

●进水温度上升时通过调节运行参数保持系统产水量不变；

●系统产水量下降，这会降低膜通量，导致原来稀释透过膜的盐分所需的纯水量减少；

●进水TDS（或电导率）增加，脱盐率不变，但产水盐度随之增加；

●系统回收率增加，这会增加系统的进水/浓水TDS浓度；

●膜面污染；

● O型圈密封损坏；

●望远镜现象，进水—浓水压力降过大，膜元件外皮脱落；

●膜面损坏（比如受到氯的影响）致使膜的透盐率增加。

9.3 发生故障的常见原因

系统故障可以划分为两个类型：产水量小，脱盐率低。回答以下问题会有助于找到发生故障的原因。

1 产水量下降时

膜污染会造成产水量下降，检查以下提问来寻找发生问题的原因。

●是否正常关闭系统？在一些情况下，要在装置关闭之前要用反渗透产水冲洗系统浓水，否则无机污染物会在膜面上沉积。

●停机保护是否得当？在系统停机期间没有采取适当的保护措施，会导致严重的微生物生长（特别是在温暖的环境中）。

●加酸或阻垢剂是否达到了要求的pH值或饱和指数？

●进水和浓水之间的压力降是否超过了15%？压力降增加标志着进水流道受到了污染，膜面水流被限制。检查各段的压力降情况，确定发生问题的位置。

●在海水系统中，关机时是否对系统进行了产水冲洗？快速冲走膜面的高浓度盐分，可以防止离子从溶液中沉淀出来。

●保安过滤器是否污染？

2 脱盐率低

●低脱盐率时，产水电导率高。可能的原因有膜污染、膜降解和O型圈损坏。确认产水电导增加是否超过了15%。

●各段膜组件的产水电导率一样吗？逐段测试产水电导，尽可能对每个膜组件测试产水电导率。产水电导率明显高的组件可能有O型圈或膜元件损坏。要对该组件进行探测和检查。

●膜元件是否与氯或其它强氧化剂有接触？任何氧化物质的接触都会损坏膜元件。

●仪器经过校准了吗？确认所有的仪器都经过校准。

●膜元件的外观有变色或损坏吗？观察膜元件污染物及损坏物理情况。

●进水的实际电导率和温度与原设计指标有差别吗？如果实际进水的TDS或温度高于原设计指标，产水水质达不到设计值是正常的。要对进水、浓水和产水进行取样分析，与海德能设计数件的结果标进行对比。

●发生过产水压力超过进水压力的情况（产水背压）吗？如果产水要提升到较高位置，管道上又没有安装逆止阀，停机时产水压力会超过进水，膜叶会膨胀破裂。

● O型圈有问题吗？O型圈会因老化而失去弹性或破裂，导致泄漏。周期性更换O型圈，或者定期探测膜组件。

3 膜污染

如果以上问题都解决了，而系统依然没有恢复，还要考虑以下提问：