反滲透膜元件系統(tǒng)故障的診斷和排除

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上系統(tǒng)故障的診斷和排除1 概述膜元件的故障通常表現(xiàn)為膜性能的下降、物理破損和化學(xué)劣化等現(xiàn)象。比較具有代表性的現(xiàn)象是膜元件的脫鹽率下降（產(chǎn)水電導(dǎo)率上升）、產(chǎn)水量的變化（運(yùn)行壓力的增加或者減少）和壓力損失（壓差）的增加等。    膜元件自身以外的原因表現(xiàn)出的故障癥狀往往也呈現(xiàn)在膜元件上。因此調(diào)查原因時(shí)，往往總是把注意力集中在對(duì)膜性能分析上。在發(fā)現(xiàn)膜系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)對(duì)運(yùn)行記錄的查閱和原水水質(zhì)的分析，對(duì)取得正確判斷是不可缺少的。對(duì)故障的診斷可以按照下列順序進(jìn)行： 查閱運(yùn)行記錄。在有日常運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄被保存的前提下，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀

2、況、條件進(jìn)行確認(rèn)，調(diào)查是否有異常的運(yùn)行條件； 追加必要的數(shù)據(jù)。把握系統(tǒng)是整體性能下降還是部分性能下降。若是系統(tǒng)部分性能下降，可以拆卸發(fā)生問(wèn)題的膜元件，檢查其外觀及連接件的密封圈等狀況； 原水的特性狀態(tài)調(diào)查和分析； 對(duì)裝置卸下的膜元件進(jìn)行性能檢測(cè)，膜元件解體檢查（膜的分析、清洗測(cè)試）。 2 故障診斷2.1 系統(tǒng)的診斷2.1.1 數(shù)據(jù)的記錄和標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)整體的故障由于故障原因的不同，表征出來(lái)的現(xiàn)象也不盡相同。當(dāng)出現(xiàn)性能下降的征兆時(shí)，迅速及時(shí)的采取對(duì)策尤為關(guān)鍵，這樣可以避免故障擴(kuò)大。因此在日常通過(guò)記錄數(shù)據(jù)，用圖表的形式將參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，會(huì)起到事半功倍的效果，至于標(biāo)準(zhǔn)化方式則由各個(gè)反滲透

3、廠家提出（美國(guó)海德能公司提供標(biāo)準(zhǔn)化軟件ROData®供用戶免費(fèi)下載，詳情請(qǐng)登錄）。2.1.2 系統(tǒng)的診斷和原因的推定膜元件的故障原因多種多樣，比較具有代表性的是膜劣化和污染。以下介紹根據(jù)造成污染原因物質(zhì)的種類，就性能隨時(shí)間變化的一般模型作簡(jiǎn)單介紹。                      圖1 物質(zhì)的種類不同造成系統(tǒng)性能變化污染2.2 各個(gè)壓力容器的診斷觀

4、察每支壓力容器的性能數(shù)據(jù)，對(duì)于探明系統(tǒng)故障原因是非常重要的。連接件和密封圈的密封不良或者膜元件的破損等故障都會(huì)造成以壓力容器為單位的性能下降。系統(tǒng)在第一段和第二段的膜元件是否有類似的性能下降也說(shuō)明不同的故障原因。由于膜劣化或者污染的原因引起的故障也是可能的。若無(wú)法分段取得性能數(shù)據(jù)，則對(duì)每個(gè)壓力容器進(jìn)行測(cè)試。通常是測(cè)試每個(gè)壓力容器中的產(chǎn)水電導(dǎo)。取樣時(shí)要注意調(diào)查配管設(shè)置方法，被測(cè)定的壓力容器的產(chǎn)水是否受到其他的壓力容器的產(chǎn)水影響。一般對(duì)每個(gè)壓力容器測(cè)量其產(chǎn)水水量是非常困難的。2.3 壓力容器內(nèi)各個(gè)膜元件的診斷檢查各個(gè)壓力容器內(nèi)填裝的膜元件的哪個(gè)部分發(fā)生了脫鹽率下降，可以采用探針?lè)ǎㄔ诰€檢測(cè)）或抽出

5、檢測(cè)法（離線檢測(cè)）。這里我們將著重介紹探針?lè)ǖ氖褂谩?.3.1 探針?lè)ǖ哪康奶结樂(lè)ㄊ遣捎盟芰瞎懿迦胫行募芮邑灤┤L(zhǎng)進(jìn)行測(cè)試不同位置膜元件產(chǎn)水電導(dǎo)率的方法。被采樣的產(chǎn)水來(lái)自軟管前端位置上游的產(chǎn)水，表示軟管前端位置的水質(zhì)。   圖2探針?lè)ㄊ疽鈭D2.3.2 探針?lè)y(cè)定的位置                         

6、;  圖3六芯裝壓力容器探針測(cè)試的位置各個(gè)膜元件性能的測(cè)定和連接管密封處是否有泄漏的檢測(cè)點(diǎn)的位置如下：- 膜元件上游：連接管密封處的確認(rèn)（O型密封圈下流處20毫米處，超過(guò)60毫米以上的地方，會(huì)和中心集水管的開(kāi)孔相通，結(jié)果受膜性能的影響）。- 膜元件中央：膜元件性能測(cè)定。- 膜元件下游：連接管密封處的確認(rèn)。 2.3.3 探針?lè)ǖ倪B接方式探針?lè)ㄊ褂玫臏y(cè)試工具如圖4所示分端板連接部分（）和插入用軟管部分（）這兩部分組成。在連接端板和產(chǎn)水出口之間安裝T型三通（T字A），使不經(jīng)由軟管流過(guò)的產(chǎn)水回流至原水水箱。 圖4 探針?lè)ㄟB

7、接方式2.3.4 探針?lè)ǖ膶?shí)施方法 端板連接部分（）的管線安裝并固定在產(chǎn)水出口上（端板連接部分和集水管必須保持在一直線上）。端板連接部和產(chǎn)水集之間加入T型三通（T字A），為了使不從探針?lè)ㄜ浌苤型ㄟ^(guò)的產(chǎn)水回流至原水水箱。 把插入用的軟管部分從軟管適配器A處插入，并打開(kāi)閥門A。 把軟管插入集水管內(nèi)部深處。 軟管遇到阻礙，無(wú)法再向前的地方就停住。遇到阻礙的位置就是軟管和保護(hù)帽的接頭處（集水管的最前端），可以把那里作為起點(diǎn)（標(biāo)記為0毫米）。建議在進(jìn)行測(cè)試前可以把軟管插入，事先確認(rèn)軟管前端到保護(hù)帽位置的長(zhǎng)度位置。 在起點(diǎn)位置，把閥門B打開(kāi)開(kāi)始采樣。采樣前需要把軟管內(nèi)已有的液體置換出來(lái)，因此在先排出300

8、毫升左右以后開(kāi)始采樣。 在采樣結(jié)束后，把軟管向外拉出一定間隔，繼續(xù)下一個(gè)位置的采樣。若事先能在軟管上注上間隔標(biāo)記，則采樣時(shí)更易操作。 對(duì)壓力容器內(nèi)的膜元件按照一定間隔對(duì)全長(zhǎng)度取樣直至結(jié)束。一支膜元件的長(zhǎng)度是1 016毫米。2.3.5 使用探針?lè)ǖ淖⒁馐马?xiàng) 被抽樣的產(chǎn)水水質(zhì)是采集的測(cè)量點(diǎn)上游制造的產(chǎn)水的平均值，無(wú)法表示測(cè)量點(diǎn)產(chǎn)水的水質(zhì)性能。 調(diào)換膜元件的方向，進(jìn)行正、反兩方向的測(cè)試，對(duì)于測(cè)量點(diǎn)（采樣位置）的產(chǎn)品水性能可以做到更準(zhǔn)確的掌握。 壓力容器中若是單支膜或者是多支膜的情況，對(duì)測(cè)量點(diǎn)的選擇是不一樣的，對(duì)這一點(diǎn)需要注意。 3 故障現(xiàn)象、原因以及解決方法查看運(yùn)行條件以及數(shù)據(jù)，

9、若發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行已超出可運(yùn)行范圍，向用戶提出改善要求。但往往因?yàn)樵虿幻鞔_采取對(duì)膜元件進(jìn)行分析的方法比較多。以下敘述的按照現(xiàn)象不同，分別就原因和解決方法的歸納總結(jié)。 表1 故障現(xiàn)象和原因推斷總結(jié)4 膜元件的分析確認(rèn)好系統(tǒng)的運(yùn)行條件和運(yùn)行記錄后，為了使分析更明確，需要對(duì)膜元件進(jìn)行分析。掌握性能下降的現(xiàn)象，把握污染物究竟是何種物質(zhì)，抓住性能下降的原因?qū)ふ覍?duì)策、確立清洗方法。包含分析的膜元件的確認(rèn)方法請(qǐng)參照表2。按照表2列出的測(cè)試項(xiàng)目中的分析方法，通過(guò)組合分析，可得出較為綜合的判斷結(jié)果，其中又以用膜元件的性能檢查、附著物的外觀、SEM-XMA / FT-IR的組合分析，可

10、以做出比較準(zhǔn)確的判斷為多。需要分析時(shí)，將膜元件從設(shè)備上取下，須對(duì)膜元件的安裝位置和壓力容器中的膜元件的特定位置進(jìn)行記錄并在返回的樣品上標(biāo)注（希望用戶在取下膜元件的同時(shí)記錄它們的位置）。對(duì)原水的檢測(cè)要把會(huì)對(duì)膜性能產(chǎn)生影響的物質(zhì)盡量分析出來(lái)，關(guān)于SS或者微粒子、結(jié)垢物質(zhì)（鈣、硅、重碳酸鹽和硫酸根離子等）包括氧化劑等等項(xiàng)目請(qǐng)事先和設(shè)備廠商或者膜元件廠商商量以后決定。   表2污染物質(zhì)確認(rèn)方法 性能下降以及確認(rèn)方法劣化濾餅層垢層吸著層堵塞流路堵塞膜元件的外觀，重量測(cè)試××膜元件的染色測(cè)試××××

11、5;膜的觀察（目視、顯微鏡）原水的調(diào)查，分析××膜元件的性能檢查附著物的定量分析×××掃描型電子顯微鏡，SEM×X射線分析，XMA××X射線衍射分析×××傅立葉紅外分析，F(xiàn)T-IR××化學(xué)清洗測(cè)試××××4.1 外觀和重量可以通過(guò)對(duì)外觀的觀察，確認(rèn)膜元件是否有物理破損或者存在有機(jī)物附著。測(cè)量重量就可以對(duì)污染物的量做出大致判斷。但僅僅通過(guò)一個(gè)重量指標(biāo)是無(wú)法得出最終結(jié)論的。4.2 膜元件性能檢查膜元件性能的復(fù)查只能在膜元件解體前實(shí)

12、施。即使在已經(jīng)確認(rèn)有污染成分時(shí)，也應(yīng)該先測(cè)試膜元件的性能，然后再解剖膜元件分析污染物的組成，但是復(fù)測(cè)性能時(shí)可能導(dǎo)致污染物發(fā)生變化影響分析結(jié)果。因此我們希望能確保有兩支樣品，一支用于性能檢查，另一支直接解體。膜元件的性能測(cè)試中包含以下檢測(cè)項(xiàng)目：- 真空保持檢查和水密檢測(cè)，可以確定平膜的破損和破損位置；- 用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件復(fù)測(cè)膜元件，對(duì)比脫鹽率、產(chǎn)水量、壓差的變化，可以判斷膜破損、膜性能劣化、污染、流路堵塞和連接件是否接觸不良。以上的性能檢測(cè)數(shù)據(jù)和出廠數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比以確認(rèn)性能變化狀況。在壓差的測(cè)定中使用壓差檢測(cè)計(jì)，測(cè)試中要達(dá)到0.001 MPa的精度。4.3 染色試驗(yàn)想確定膜的性能

13、是否發(fā)生劣化或者想發(fā)現(xiàn)膜元件出現(xiàn)破損的位置時(shí)，可以進(jìn)行染色測(cè)試。若要同時(shí)進(jìn)行污染物分析的話，最好用另外樣品進(jìn)行，以免染色試驗(yàn)影響污染物分析的準(zhǔn)確性。 通常使用染料Direct Blue（分子量約1 000 Daltons）或者 Ultra Violet（分子量約300 Daltons）在膜元件的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下加壓約10分鐘。染色后，對(duì)膜元件進(jìn)行解體就可以確定膜的破損和膜元件密封泄漏等缺陷的位置。4.4 膜元件的解體一般按以下步驟進(jìn)行： 拍攝膜元件的外觀照片（全體和兩個(gè)端面的特寫）； 取下兩端的端板，清晰的注明原水流動(dòng)的方向； 把外層的玻璃鋼取下； 把膜組件打開(kāi)，調(diào)查每片膜葉，對(duì)膜葉的

14、全體或者必要的部分進(jìn)行拍照。為了讓看照片時(shí)就能明白膜葉上何處為原水側(cè)、何處為濃縮側(cè)，請(qǐng)事先標(biāo)注或作上記號(hào)； 有大量的附著物時(shí)，需要采集附著物樣本。為了分析膜表面的狀況并滿足FT-IR的分析條件，最少需取40 × 20毫米的平膜樣本。4.5 FT-IR分析依據(jù)FT-IR分析所提供的信息，可以對(duì)以下問(wèn)題作出判斷： 由于化學(xué)變化而造成的膜性能劣化情況。根據(jù)與新膜之間的差別，若有膜的官能團(tuán)減少的話，可以判明存在化學(xué)反應(yīng)的影響，但是當(dāng)有較多的污染物附著在膜表面時(shí)則無(wú)法進(jìn)行判定。 膜片上附著物的鑒別。根據(jù)和新膜的差譜分析，測(cè)定附著物的吸收曲線可以推測(cè)出主成分。與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的吸收光譜作比較可以得出污

15、染物大致所含的組分。若附著物可以采集的話，建議直接用FT-IR對(duì)這些附著物進(jìn)行測(cè)試，也可以判斷出附著物的成分。 可以就附著物的成分進(jìn)行判斷是污染物（金屬氧化物、微生物污染和絮凝劑）或結(jié)垢物質(zhì)（碳酸鈣、硅和硫酸鋇等）。 吸附層一般很薄，由于FT-IR的分析深度是100微米，因此對(duì)很薄的吸附層顯得精度不足。此時(shí)可以用大量的超純水對(duì)這些吸附物進(jìn)行抽取，然后降壓濃縮后再用FT-IR測(cè)試。關(guān)于吸附物質(zhì)的判定請(qǐng)咨詢儀器分析專家。 僅用FT-IR是無(wú)法單獨(dú)判別詳細(xì)的成分構(gòu)成的，必須結(jié)合XMA等其它測(cè)試才能對(duì)附著物進(jìn)行更詳細(xì)的判斷。 4.6 SEM和XMA射線分析通過(guò)SEM和XMA分析，可以得到以下

16、信息： 用SEM可以觀察膜片表面外觀，判斷膜表面的破損狀況，推測(cè)附著物的大小和類型。判斷附著物是屬于結(jié)晶性或非結(jié)晶性物質(zhì)。還可以觀察膜表面的污染程度。但SEM只能對(duì)非常窄小的部分進(jìn)行觀察，因此需要選取多個(gè)樣品才可以做出判斷。 用XMA可以對(duì)污染物的無(wú)機(jī)元素進(jìn)行推斷。附著的元素和用FT-IR所得的化合物吸收對(duì)應(yīng)組合，可以推斷附著物。例如通過(guò)XMA，看出有Si、Fe的附著，SEM發(fā)現(xiàn)藻類物質(zhì)，用 FT-IR發(fā)現(xiàn)有Si、Fe和藻類的吸收光譜，參考標(biāo)準(zhǔn)的頻譜，可以判定有Si、Fe和藻類污染的存在。參看圖5和6。 圖5 FT-IR分析示意圖 圖6 SEM和XMA射線分析結(jié)果示意圖&#