Počas prevádzky systému reverznej osmózy (RO) môžu nesprávne prevádzkové podmienky spôsobiť poškodenie prvkov RO membrány. Niektoré typy poškodení možno obnoviť chemickým čistením, zatiaľ čo iné sú trvalé a nemožno ich opraviť. Akonáhle dôjde k trvalému poškodeniu, jediným riešením je vymeniť poškodené prvky RO membrány.
Vo všeobecnosti možno tieto typy poškodenia klasifikovať do dvoch kategórií: fyzické poškodenie a chemické poškodenie.
1. Čo je fyzické poškodenie?
Fyzické poškodenie sa týka deštrukcie odsoľovacej vrstvy membrány spôsobenej mechanickými alebo fyzikálnymi silami. Akonáhle k nemu dôjde, je zvyčajne nezvratný a poškodený membránový prvok sa musí vymeniť.
Bežné typy fyzického poškodenia zahŕňajú:
1. Škrabance spôsobené pevnými časticami
1.1 Poškodenie časticami spôsobené poruchou filtra kazety
Keď kazetový filter (bezpečnostný filter) nie je správne utesnený, alebo keď filtračná vložka pracuje dlhší čas pod vysokým rozdielovým tlakom a poškodí sa, pevné častice môžu prechádzať cez filter a dostať sa do RO systému.
Po natlakovaní vysokotlakovou pumpou- môžu tieto častice naraziť na povrch membrány vysokou rýchlosťou. Tento náraz môže poškriabať odsoľovaciu vrstvu na povrchu membránového prvku RO, čo má za následok výrazný pokles účinnosti odstránenia soli. V závažných prípadoch sa membránový prvok môže stať úplne nepoužiteľným.
Riešenie:
Pravidelne kontrolujte stav tesnenia filtračných vložiek a vyhnite sa ich dlhodobému používaniu pri nadmernom rozdielovom tlaku.
1.2 Škrabance časticami počas chemického čistenia
Ak je počas procesu chemického čistenia systému RO príliš vysoký prietok čistenia, v systéme môžu cirkulovať rozpustené alebo oddelené pevné častice a usadeniny vodného kameňa a poškriabať povrch membrány.
Riešenie:
V počiatočnom štádiu chemického čistenia by mal byť systém prevádzkovaný pri nízkej rýchlosti cirkulačného prietoku. Po postupnom rozpustení kontaminantov je možné postupne zvyšovať prietok, aby sa zlepšila účinnosť čistenia a zároveň sa minimalizovalo riziko poškodenia povrchu membrány.
2. Vodné kladivo
2.1 Čo je vodné kladivo?
Vodný ráz je jav spôsobený náhlymi zmenami tlaku kvapaliny alebo kolísaním tlaku v potrubí. Keď voda preteká dlhým potrubím a následný ventil sa náhle zatvorí, prúdiaca voda pokračuje v pohybe vpred v dôsledku zotrvačnosti. To má za následok rýchle zvýšenie tlaku vo vnútri potrubia, čo vytvára šok, ktorý zasiahne potrubia a súvisiace zariadenia.
Intenzita vodného rázu súvisí s prietokom v potrubí a rozdielom dopravnej výšky (rozdiel tlaku medzi dvoma koncami potrubia). Čím väčší je prietok a tlakový rozdiel, tým silnejší je nárazový tlak. V závažných prípadoch to môže viesť k poškodeniu zariadenia. Z tohto dôvodu sú systémy zvyčajne vybavené zariadeniami na odľahčenie tlaku alebo vyrovnávacími systémami na zníženie účinkov vodného rázu.
Vodné kladivo sa neobmedzuje len na vodné systémy. Podobné javy sa môžu vyskytnúť v akomkoľvek prúde tekutín, vrátane kvapalín, plynov a zmesí plyn-kvapalina, keď sa tlak v potrubí rýchlo mení.
V systémoch RO môže k vodnému rázu dôjsť aj vtedy, keď sa vysokotlakové{0} čerpadlo spustí alebo zastaví príliš rýchlo. Hlava vysokotlakového čerpadla RO-je zvyčajne 1 MPa alebo vyššia. Ak čerpadlo nie je vybavené frekvenčným meničom (VFD) alebo soft{6}}systémom spustenia, náhle spustenie{7}} alebo vypnutie môže spôsobiť rýchle zmeny tlaku. Tieto tlakové rázy môžu mať vplyv na prvky RO membrány a tesniace komponenty, potenciálne poškodiť membrány a spôsobiť výrazný pokles účinnosti odstránenia soli.
Riešenie:
Pri otváraní alebo zatváraní ventilov sa vyhnite rýchlemu chodu ventilov. Rýchlosť prúdenia v potrubí by sa nemala náhle meniť, aby sa minimalizovalo riziko vodného rázu.
3. Membránový teleskop
3.1 Vytvorenie teleskopického efektu
Membránový teleskop sa týka štrukturálnej deformácie prvku membrány reverznej osmózy spôsobenej nadmerným rozdielom tlaku medzi prívodnou stranou a stranou koncentrátu. Keď diferenčný tlak prekročí konštrukčný limit membránového prvku, môže dôjsť k kĺzaniu medzi membránovými plátmi alebo medzi membránovými plátmi a centrálnou permeátovou rúrkou. To vedie k axiálnemu posunutiu membránových vrstiev vo vnútri prvku.
Keď RO membrána pracuje dlhú dobu pri medzistupňových rozdieloch tlaku presahujúcich 0,35 MPa, membránový prvok je vystavený silnému tlaku v smere toku (od prívodnej strany ku koncentrátovej strane). V dôsledku toho sa jeden koniec membránového prvku môže stlačiť dovnútra, zatiaľ čo druhý koniec vyčnieva von.
Celkový vzhľad pripomína predĺžený ďalekohľad s jedným koncom konkávnym a druhým konvexným, ako je znázornené na obrázku nižšie.
Za normálnych podmienok zostávajú konce štandardného membránového prvku 8040 RO ploché a štrukturálne stabilné, ako je znázornené na obrázku nižšie.
Obrázok nižšie zobrazuje ultra{0}}nízkotlakový membránový prvok YIME vo veľkosti 8040. Ako je znázornené, oba konce prvku sú ploché bez výčnelkov, čo naznačuje, že membránový prvok je v normálnom stave. Tento obrázok zobrazuje bočný pohľad na správne vyrobený membránový produkt.
3.2 Tlakový rozdiel počas spúšťania-systému a vypínania
Ak sa počas spúšťania-systému RO otvorí vypúšťací ventil koncentrátu, zatiaľ čo vysokotlakové čerpadlo{1}}už beží, tlak na strane koncentrátu môže klesnúť takmer k nule, zatiaľ čo na prívodnej strane je stále relatívne vysoký tlak. Táto situácia môže vytvoriť veľký okamžitý tlakový rozdiel na membránovom prvku.
Podobne, ak sa pred vypnutím systému vopred otvorí vypúšťací ventil koncentrátu, kým je vysokotlakové čerpadlo stále v prevádzke, môže dôjsť k podobnému tlakovému šoku. Dlhodobá-prevádzka za takýchto podmienok môže ľahko viesť k teleskopickej membráne.
Riešenie:
Pri spúšťaní alebo vypínaní RO systému dodržujte štandardné prevádzkové postupy a postupne zvyšujte prívodný tlak, aby ste minimalizovali vplyv náhlych tlakových rozdielov na membránové prvky.
4. Spätný tlak
Spätný tlak sa vzťahuje na spätný tlak generovaný na výstupe alebo v dolnej časti systému. Zvyčajne opisuje tlak pôsobiaci proti smeru prúdenia tekutiny v uzavretom potrubí v dôsledku prekážok alebo štrukturálnych zmien v potrubnom systéme. Môže sa tiež vzťahovať na tlakový stav na výstupe zo systému, ktorý je vyšší ako miestny atmosférický tlak.
4.1 Spätný tlak spôsobený krížovým-tokom medzi systémami
Keď dva alebo viac systémov RO zdieľajú rovnaký zberač permeátu alebo zberač koncentrátu, môže nastať krížový{0} tok, ak systém nie je vybavený spätným ventilom alebo ak spätný ventil netesní správne.
Ak sa v potrubí permeátu vyskytne krížový tok, jednotka RO, ktorá nie je v prevádzke, môže zaznamenať protitlak na strane permeátu. V tejto situácii môže byť tlak na strane permeátu vyšší ako na strane koncentrátu. Dlhodobá-prevádzka za takýchto podmienok môže spôsobiť delamináciu odsoľovacej vrstvy membrány.
Ak dôjde k krížovému toku v potrubí koncentrátu, jednotka RO, ktorá nie je v prevádzke, môže zostať v natlakovanom stave, čo môže tiež negatívne ovplyvniť membránové prvky.
Riešenie:
Nainštalujte spoľahlivé spätné ventily na potrubia na permeát a koncentrát, aby ste zabránili spätnému toku medzi systémami. Pravidelne kontrolujte stav tesnenia spätných ventilov, aby ste zaistili správnu funkciu.
4.2 Dopredná osmóza
V systémoch s vysokou slanosťou napájacej vody, ako sú systémy na úpravu výluhov zo skládok, systémy opätovného použitia soľanky alebo systémy na regeneráciu odpadových vôd, ak sa jednotka RO vypne bez vykonania nízkotlakového preplachovania -, voda s vysokou-slanosťou na strane koncentrátu nemusí byť úplne vytlačená.
Za takýchto podmienok sa na povrchu membrány môžu ukladať nielen organické látky a anorganické soli, ale môže dôjsť aj k priamej osmóze.
Po vypnutí, pretože salinita na strane permeátu je relatívne nízka, sa permeátová voda môže v dôsledku osmotického tlaku vrátiť späť na stranu koncentrátu s vysokou -slanosťou. Tento smer toku je opačný k normálnemu smeru produkcie permeátu RO systému. Dlhodobá-dopredná osmóza môže poškodiť štruktúru membránovej odsoľovacej vrstvy a môže dokonca viesť k delaminácii.
Riešenie:
Po vypnutí systému RO vykonajte nízkotlakové{0}}preplachovanie čistou vodou alebo predupravenou napájacou vodou, aby ste nahradili vysoko-slanú vodu na strane koncentrátu. To pomáha predchádzať znečisteniu membrány a znižuje riziko doprednej osmózy.
5. Sušenie a praskanie membrán
5.1 Sifónový efekt
Ak potrubie koncentrátu alebo potrubie permeátu nie je vybavené proti{0}}sifónovou ochranou, počas odvodňovania systému môže dôjsť k sifónovému efektu. Tento jav môže čiastočne alebo úplne odčerpať vodu vo vnútri membránového systému RO.
Keď membránové prvky zostanú v stave-vyčerpanej vody dlhší čas, povrch membrány môže vyschnúť a prasknúť, čo má za následok trvalé poškodenie odsoľovacej vrstvy.
Riešenie:
Nainštalujte do potrubí permeátu a koncentrátu zariadenia proti{0}}sifónu alebo vzduchovú-ochranu, aby ste zabránili nasávaniu. Okrem toho sa vždy, keď je to možné, vyhýbajte úplnému vypusteniu membránových prvkov počas bežného odstavenia systému.
5.2 Ľudská chyba alebo zlyhanie riadiaceho systému
K vysušeniu membrány môže dôjsť aj v dôsledku chyby operátora alebo poruchy riadiaceho systému. Napríklad, ak sa ventil na vypúšťanie koncentrátu a ventil na vypúšťanie permeátu včas otvoria, ale nezatvoria, membránové prvky môžu zostať bez vody dlhší čas, čo môže viesť k vysychaniu a praskaniu.
Stojí za zmienku, že niektoré prvky RO membrány sú z výroby dodávané v suchom stave a v tomto prípade nedôjde k poškodeniu sušením pred prvým uvedením do prevádzky. Avšak po hydratácii membrány a jej prvom uvedení do prevádzky môže dlhotrvajúca dehydratácia stále spôsobiť praskanie a poškodenie štruktúry.
V praktickej prevádzke RO systému nie je veľa porúch membrán spôsobených samotným membránovým produktom, ale skôr nesprávnym návrhom systému alebo nesprávnymi prevádzkovými postupmi.
Správnym riadením tlakových rozdielov v systéme, dodržiavaním štandardných postupov spúšťania{0}}a vypínania, zlepšovaním výkonu predúpravy a pravidelnou kontrolou kritických zariadení je možné výrazne znížiť fyzické poškodenie membrán RO a predĺžiť životnosť membránových prvkov.
Berúc do úvahy tieto praktické prevádzkové výzvy, YIME integruje inteligentné riadiace systémy pri navrhovaní systémových riešení RO, aby sa znížilo riziko prevádzkových chýb. Okrem toho, keď si zákazníci zakúpia membránové produkty YIME RO, náš tím tiež poskytne profesionálne technické poradenstvo, ktoré pomôže zabezpečiť správnu inštaláciu a prevádzku.
