水锤或气锤对反渗透膜造成机械损伤的原因及预防措施

[摘要]

在反渗透处理工艺中，反渗透膜的状况直接影响到反渗透制水系统的可靠性。一般情况下反渗透膜的性能衰减方式主要有：膜污染、机械损伤。其中机械损伤属于不可逆的，水锤或气锤对膜造成的不可逆机械损伤是主要的损害形式。只要从设计、运行以及日常维护上采取恰当的方式和措施，可以避免机械损伤的形成，保证反渗透膜稳定、可靠地运行。

本文以某饮料公司反渗透膜损伤及解决办法的案例，供大家参考。

[关键词]

机械损伤；高压冲洗；水锤气锤

简述

1.1项目简介

西部某饮料集团公司，采用自来水作为原水，设计两级反渗透系统作为生产工艺用水，一级反渗透产水用于系统设备管道冲洗用水，二级反渗透产水用于饮料生产，当地水源硬度较高，反渗透系统高效稳定脱盐率才能保证系统工艺的用水要求。

1.2系统工艺流程

原水→原水池→原水泵→机械过滤器→活性炭过滤器→（加阻垢剂）一级保安过滤器→一级高压泵→一级反渗透→一级反渗透水箱→一级反渗透水泵→（加碱）二级保安过滤器→二级高压泵→二级反渗透→二级反渗透水箱→后续用水点

存在问题及分析

2.1问题的出现

一级反渗透系统在更换新膜运行的几个月时间，产水电导率大幅升高，脱盐率由98%大幅快速的降至94%左右（见表1）。

由于反渗透产水电导率不合格又重新更换了新膜，在运行短短的三个月时间后，反渗透系统的脱盐率又降至91%。而且反渗透系统在启停机时频繁出现爆破膜破裂，一级反渗透的产水电导率偏高严重影响正常生产，无法满足生产的要求，业主焦头烂额。

检测单支膜壳产水电导率：一、二段单支膜壳产水电导率均上升明显(见表2)。

从表中可知：反渗透一段的产水电导率几乎接近二段的产水电导率，与正常的反渗透装置产水电导率分布是不合理的。反渗透无论是一段还是二段产水的电导率均有大幅升高了，且是在较短的三个月左右的时间产生的，说明反渗透系统出现了较大的问题。

2.2问题分析

（1）查看一级反渗透的启停步序：一级反渗透系统的启/停机都设有高压冲洗，高压冲洗结束后再关闭不合格产水排放门，此时水流会产生强烈的冲击力（即水锤），会对反渗透膜元件造成严重的机械损伤，也是导致爆破膜经常破裂的原因。

（2）由于反渗透本体装置不恰当的设计及运行步序，装置静止时膜壳内会进入大量的空气，当水流进入膜壳内时，由于空气具有可压缩性，并且空气在膜壳不能在瞬间完全排尽，致使空气在膜壳内达到一定压力时，会突然爆破释放，引起反渗透在膜壳内相互撞击、挤压以及窜动，产生“水锤和气锤”现象，其危害会造成无法恢复的膜元件损伤。

解决方案

（1）系统停机时间较长时，在启动运行时，及时打开保安过滤器排气阀，排放管道中的空气，避免气水混合随管道进入反渗透膜元件中。或者在系统管道最高处增加自动排气装置。

（2）高压泵采用软启动器或者变频器控制，减缓高压泵在短时间的启停时压力突然变化，高压泵启动停止时应缓慢进行，避免水流的瞬间冲击。

（3）调整反渗透系统启停的高压冲洗步序，延长低压冲洗时间，避免浓水排放阀和产水排放阀在高压状态下，打开或者关闭产生的水锤对反渗透膜造成机械损伤。（4）产水管路上安装合格的防爆膜，禁止许使用堵板或者其他替代物，当产水侧出现背压时，爆破膜破裂对反渗透膜起到有效保护作用。

调整后反渗透的运行状况

从2021年3月份开始，系统两次更换了新的膜元件，均在运行三个月左右时间，反渗透装置的脱盐率明显下降，一次降至94%，后一次降至91%。2022年对系统运行调整后，三月份更换了新膜，经过三个月时间的运行数据跟踪，反渗透装置的脱盐率一直保持在98%左右（见下图），非常稳定，重新安装爆破膜后没有再出现爆破膜破裂情况，系统运行稳定。

小结

水处理反渗透系统启停机程序相对比较复杂，需要严格按照步骤进行启停机操作。由于技术、设备等条件制约及运行操作人员技术水平的差异和可能发生的操作失误，通过自动控制技术，使启停机操作实现自动化并更加精确。本项目在PWT技术工程师的建议下，重新调整了操作方式，规范了系统操作要求，反渗透脱盐率保持稳定，极大地减少了膜的机械损伤，降低了财产损失。