Under drift av ett system med omvänd osmos (RO) kan felaktiga driftsförhållanden orsaka skador på RO-membranelementen. Vissa typer av skador kan återställas genom kemisk rengöring, medan andra är permanenta och inte kan repareras. När permanent skada uppstår är den enda lösningen att byta ut de skadade RO-membranelementen.
Generellt kan dessa typer av skador klassificeras i två kategorier: fysisk skada och kemisk skada.
1. Vad är fysisk skada?
Fysisk skada avser förstörelsen av membranets avsaltningsskikt orsakad av mekaniska eller fysiska krafter. När det väl inträffar är det vanligtvis oåterkalleligt, och det skadade membranelementet måste bytas ut.
Vanliga typer av fysisk skada inkluderar följande:
1. Repor orsakade av fasta partiklar
1.1 Partikelskada orsakad av fel på patronfilter
När patronfiltret (säkerhetsfiltret) inte är ordentligt förseglat, eller när filterelementet arbetar under lång tid under högt differenstryck och skadas, kan fasta partiklar passera genom filtret och komma in i RO-systemet.
Efter att ha trycksatts av högtryckspumpen- kan dessa partiklar träffa membranytan med hög hastighet. Denna påverkan kan repa avsaltningsskiktet på ytan av RO-membranelementet, vilket resulterar i en betydande minskning av saltavvisningsprestanda. I svåra fall kan membranelementet bli helt oanvändbart.
Lösning:
Inspektera regelbundet tätningstillståndet för filterelementen i patronen och undvik att använda dem under långa perioder under för stort differenstryck.
1.2 Partikelrepor under kemisk rengöring
Under den kemiska rengöringsprocessen av ett RO-system, om rengöringsflödet är för högt, kan upplösta eller lossnade fasta partiklar och kalkavlagringar cirkulera inuti systemet och repa membranytan.
Lösning:
I det inledande skedet av kemisk rengöring bör systemet drivas med lågt cirkulationsflöde. Efter att föroreningarna gradvis lösts upp kan flödeshastigheten ökas steg för steg för att förbättra rengöringseffektiviteten samtidigt som risken för skador på membranytan minimeras.
2. Vattenhammare
2.1 Vad är Water Hammer?
Vattenhammare är ett fenomen som orsakas av plötsliga förändringar i vätsketrycket eller tryckfluktuationer i en rörledning. När vatten strömmar genom en lång rörledning och en nedströmsventil plötsligt stängs, fortsätter det strömmande vattnet att röra sig framåt på grund av tröghet. Detta resulterar i en snabb ökning av trycket inuti röret, vilket skapar en stöt som påverkar rörledningar och relaterad utrustning.
Intensiteten på vattenhammaren är relaterad till flödeshastigheten i rörledningen och tryckhöjdsskillnaden (tryckskillnaden mellan de två ändarna av rörledningen). Ju större flödeshastighet och tryckskillnad, desto starkare slagtryck. I svåra fall kan detta leda till skador på utrustningen. Av denna anledning är systemen vanligtvis utrustade med tryckavlastningsanordningar eller buffertsystem för att minska effekterna av vattenslag.
Vattenhammare är inte begränsad till vattensystem. Liknande fenomen kan inträffa i vilket vätskeflöde som helst, inklusive vätskor, gaser och gas-vätskeblandningar, när trycket ändras snabbt i en rörledning.
I RO-system kan vattenslag också inträffa om högtryckspumpen startar eller stannar för snabbt. Huvudet på en RO-högtryckspump är vanligtvis 1 MPa eller högre. Om pumpen inte är utrustad med ett system med variabel-frekvensdrift (VFD) eller mjuk-start, kan plötsliga uppstarter- eller avstängningar orsaka snabba tryckförändringar. Dessa tryckstötar kan påverka RO-membranelementen och tätningskomponenterna, potentiellt skada membranen och orsaka en betydande minskning av saltavvisande prestanda.
Lösning:
Undvik snabb ventildrift när du öppnar eller stänger ventiler. Flödeshastigheten i rörledningen bör inte ändras abrupt för att minimera risken för vattenslag.
3. Membranteleskopering
3.1 Bildandet av teleskopeffekten
Membranteleskopering hänvisar till en strukturell deformation av ett omvänd osmos-membranelement orsakad av för stor tryckskillnad mellan matarsidan och koncentratsidan. När differentialtrycket överskrider membranelementets designgräns kan glidning ske mellan membranskivor eller mellan membranskivor och det centrala permeatröret. Detta leder till axiell förskjutning av membranskikten inuti elementet.
När ett RO-membran arbetar under en lång period under tryckskillnader mellan-steg som överstiger 0,35 MPa, upplever membranelementet ett starkt tryck längs flödesriktningen (från matningssidan till koncentratsidan). Som ett resultat kan en ände av membranelementet komprimeras inåt medan den andra änden skjuter utåt.
Det övergripande utseendet liknar ett förlängt teleskop, med ena änden konkav och den andra konvex, som visas i figuren nedan.
Under normala förhållanden förblir ändarna på ett standard 8040 RO-membranelement plana och strukturellt stabila, som visas i figuren nedan.
Bilden nedan visar ett YIME ultra-lågtrycksmembranelement i storleken 8040. Som visas är båda ändarna av elementet plana utan utsprång, vilket indikerar ett membranelement i normalt tillstånd. Den här bilden visar sidovyn av en korrekt tillverkad membranprodukt.
3.2 Tryckskillnad under systemstart-och avstängning
Under uppstarten- av ett RO-system, om koncentratutloppsventilen öppnas medan högtryckspumpen redan är igång, kan trycket på koncentratsidan sjunka nära noll medan matningssidan fortfarande håller ett relativt högt tryck. Denna situation kan skapa en stor momentan tryckskillnad över membranelementet.
På liknande sätt, innan systemet stängs av, om koncentratutloppsventilen öppnas i förväg medan högtryckspumpen fortfarande är i drift, kan en liknande tryckchock inträffa. Lång-drift under sådana förhållanden kan lätt leda till membranteleskopering.
Lösning:
Följ standardprocedurerna när du startar eller stänger av RO-systemet, och öka matningstrycket gradvis för att minimera påverkan av plötsliga tryckskillnader på membranelementen.
4. Mottryck
Mottryck avser det omvända trycket som genereras vid utloppet eller nedströmsdelen av ett system. Det beskriver vanligtvis ett tryck som verkar motsatt riktningen för vätskeflödet i en sluten rörledning på grund av hinder eller strukturella förändringar i rörsystemet. Det kan också hänvisa till ett trycktillstånd vid systemets utlopp som är högre än det lokala atmosfärstrycket.
4.1 Mottryck orsakat av kors-flöde mellan system
När två eller flera RO-system delar samma permeatsamlingsrör eller koncentrathuvud kan korsflöde uppstå om ett system inte är utrustat med en backventil eller om backventilen inte tätar ordentligt.
Om tvärflöde uppstår i permeatrörledningen kan RO-enheten som inte är i drift uppleva mottryck på permeatsidan. I denna situation kan trycket på permeatsidan bli högre än på koncentratsidan. Lång-drift under sådana förhållanden kan orsaka delaminering av membranets avsaltningsskikt.
Om kors-flöde inträffar i koncentratrörledningen kan RO-enheten som inte är i drift förbli i ett trycksatt tillstånd, vilket också kan påverka membranelementen negativt.
Lösning:
Installera pålitliga backventiler på permeat- och koncentratrörledningar för att förhindra omvänt flöde mellan systemen. Inspektera regelbundet backventilernas tätningstillstånd för att säkerställa korrekt funktion.
4.2 Framåt osmos
I system med hög matarvattensalthalt, såsom lakvattenbehandlingssystem för deponier, system för återanvändning av saltlösning eller system för återvinning av avloppsvatten, om RO-enheten stängs av utan att utföra en låg-trycksspolning, kanske vattnet med hög-salthalt på koncentratsidan inte förskjuts helt.
Under sådana förhållanden kan inte bara organiskt material och oorganiska salter avsättas på membranytan, utan framåtriktad osmos kan också förekomma.
Efter avstängning, eftersom salthalten på permeatsidan är relativt låg, kan permeatvattnet flytta tillbaka mot koncentratsidan med hög -salthalt på grund av osmotiskt tryck. Denna flödesriktning är motsatt den normala permeatproduktionsriktningen för ett RO-system. Lång-framåt osmos kan skada strukturen av membranavsaltningsskiktet och kan till och med leda till delaminering.
Lösning:
Efter att ha stängt av RO-systemet, utför en låg-trycksspolning med rent vatten eller förbehandlat matarvatten för att ersätta vattnet med hög-salthalt på koncentratsidan. Detta hjälper till att förhindra nedsmutsning av membranet och minskar risken för framåtgående osmos.
5. Membrantorkning och sprickbildning
5.1 Sifoneffekt
Om koncentratrörledningen eller permeatrörledningen inte är utrustad med anti-hävertskydd kan en sifoneffekt uppstå under systemdränering. Detta fenomen kan helt eller delvis dränera vattnet inuti RO-membransystemet.
När membranelement förblir i vatten-utarmat tillstånd under en längre period kan membranytan torka ut och spricka, vilket resulterar i permanent skada på avsaltningsskiktet.
Lösning:
Installera anti-hävertenheter eller luft-skydd i permeat- och koncentratrörledningarna för att förhindra sifoning. Undvik dessutom att helt dränera membranelementen under rutinmässig avstängning av systemet när det är möjligt.
5.2 Mänskligt fel eller kontrollsystemfel
Membrantorkning kan också inträffa på grund av operatörsfel eller fel på styrsystemet. Till exempel, om koncentratutloppsventilen och permeatutloppsventilen öppnas men inte stängs i tid, kan membranelementen förbli utan vatten under en längre period, vilket kan leda till uttorkning och sprickbildning.
Det är värt att notera att vissa RO-membranelement levereras i torrt tillstånd från fabriken, och i detta fall kommer inte torkskador att inträffa före den första driften. Men efter att membranet har hydrerats och opererats för första gången kan långvarig uttorkning fortfarande orsaka sprickbildning och strukturella skador.
Vid praktisk drift av RO-system orsakas många membranfel inte av själva membranprodukten, utan snarare av felaktig systemdesign eller felaktiga driftsprocedurer.
Genom att korrekt kontrollera systemtryckskillnader, följa standardprocedurer för uppstart och avstängning, förbättra förbehandlingsprestanda och regelbundet inspektera kritisk utrustning, är det möjligt att avsevärt minska fysisk skada på RO-membran och förlänga livslängden för membranelement.
Med tanke på dessa praktiska operativa utmaningar, integrerar YIME intelligenta styrsystem vid design av RO-systemlösningar för att minska risken för operativa fel. När kunder köper YIME RO-membranprodukter ger vårt team dessutom professionell teknisk vägledning för att säkerställa korrekt installation och drift.
