Under driften af et omvendt osmose (RO)-system kan ukorrekte driftsforhold forårsage beskadigelse af RO-membranelementer. Nogle typer skader kan genoprettes gennem kemisk rensning, mens andre er permanente og ikke kan repareres. Når der opstår permanent skade, er den eneste løsning at udskifte de beskadigede RO-membranelementer.
Generelt kan disse typer skader klassificeres i to kategorier: fysisk skade og kemisk skade.
1. Hvad er fysisk skade?
Fysisk skade refererer til ødelæggelsen af membranens afsaltningslag forårsaget af mekaniske eller fysiske kræfter. Når det først opstår, er det normalt irreversibelt, og det beskadigede membranelement skal udskiftes.
Almindelige typer af fysisk skade omfatter følgende:
1. Ridser forårsaget af faste partikler
1.1 Partikelskade forårsaget af patronfilterfejl
Når patronfilteret (sikkerhedsfilteret) ikke er ordentligt forseglet, eller når filterelementet fungerer i lang tid under højt differenstryk og bliver beskadiget, kan faste partikler passere gennem filteret og trænge ind i RO-systemet.
Efter at være blevet sat under tryk af højtrykspumpen- kan disse partikler ramme membranoverfladen med høj hastighed. Denne påvirkning kan ridse afsaltningslaget på overfladen af RO-membranelementet, hvilket resulterer i et betydeligt fald i saltafvisningsevnen. I alvorlige tilfælde kan membranelementet blive helt ubrugeligt.
Løsning:
Kontroller regelmæssigt forseglingstilstanden af patronfilterelementerne og undgå at bruge dem i lange perioder under for stort differenstryk.
1.2 Partikelridser under kemisk rengøring
Under den kemiske rengøringsproces af et RO-system, hvis renseflowhastigheden er for høj, kan opløste eller løsnede faste partikler og kalkaflejringer cirkulere i systemet og ridse membranoverfladen.
Løsning:
I den indledende fase af den kemiske rengøring skal systemet drives ved en lav cirkulationsflowhastighed. Efter at forureningen gradvist er opløst, kan flowhastigheden øges trin for trin for at forbedre rengøringseffektiviteten og samtidig minimere risikoen for beskadigelse af membranoverfladen.
2. Vandhammer
2.1 Hvad er vandhammer?
Vandhammer er et fænomen forårsaget af pludselige ændringer i væsketryk eller tryksvingninger i en rørledning. Når vandet strømmer gennem en lang rørledning, og en nedstrøms ventil pludselig lukkes, fortsætter det strømmende vand med at bevæge sig fremad på grund af inerti. Dette resulterer i en hurtig stigning i trykket inde i røret, hvilket skaber et stød, der påvirker rørledninger og relateret udstyr.
Intensiteten af vandslag er relateret til strømningshastigheden i rørledningen og trykforskellen (trykforskellen mellem de to ender af rørledningen). Jo større strømningshastighed og trykforskel, jo stærkere er slagtrykket. I alvorlige tilfælde kan dette føre til beskadigelse af udstyr. Af denne grund er systemer normalt udstyret med trykaflastningsanordninger eller buffersystemer for at reducere virkningerne af vandslag.
Vandhammer er ikke begrænset til vandsystemer. Lignende fænomener kan forekomme i enhver væskestrøm, inklusive væsker, gasser og gas-væske-blandinger, når trykket ændres hurtigt i en rørledning.
I RO-systemer kan der også forekomme vandslag, hvis høj-trykspumpen starter eller stopper for hurtigt. Højden på en RO-høj-højtrykspumpe er typisk 1 MPa eller højere. Hvis pumpen ikke er udstyret med et variabelt-frekvensdrev (VFD) eller blødt-startsystem, kan pludselige opstarter-op eller nedlukninger forårsage hurtige trykændringer. Disse trykstød kan påvirke RO-membranelementerne og tætningskomponenterne, potentielt beskadige membranerne og forårsage et betydeligt fald i saltafvisningsevnen.
Løsning:
Undgå hurtig ventildrift, når du åbner eller lukker ventiler. Strømningshastigheden i rørledningen bør ikke ændres brat for at minimere risikoen for vandslag.
3. Membran teleskopering
3.1 Dannelse af teleskopeffekten
Membran-teleskopering refererer til en strukturel deformation af et omvendt osmose-membranelement forårsaget af for stor trykforskel mellem fødesiden og koncentratsiden. Når differenstrykket overstiger designgrænsen for membranelementet, kan der forekomme glidning mellem membranpladerne eller mellem membranpladerne og det centrale permeatrør. Dette fører til aksial forskydning af membranlagene inde i elementet.
Når en RO-membran fungerer i en lang periode under trykforskelle mellem-trin, der overstiger 0,35 MPa, oplever membranelementet et stærkt tryk langs strømningsretningen (fra fødeside til koncentratside). Som et resultat heraf kan den ene ende af membranelementet presses indad, mens den anden ende rager udad.
Det overordnede udseende ligner et udvidet teleskop, med den ene ende konkav og den anden konveks, som vist i figuren nedenfor.
Under normale forhold forbliver enderne af et standard 8040 RO membranelement flade og strukturelt stabile, som vist i figuren nedenfor.
Nedenstående figur viser et YIME ultra-lavtryksmembranelement i størrelsen 8040. Som vist er begge ender af elementet flade uden fremspring, hvilket indikerer et membranelement i normal tilstand. Dette billede viser sidebilledet af et korrekt fremstillet membranprodukt.
3.2 Trykforskel under systemstart-op og nedlukning
Under opstarten- af et RO-system, hvis koncentratudløbsventilen åbnes, mens høj-højtrykspumpen allerede kører, kan trykket på koncentratsiden falde tæt på nul, mens fødesiden stadig holder et relativt højt tryk. Denne situation kan skabe en stor øjeblikkelig trykforskel over membranelementet.
Tilsvarende kan der opstå et lignende trykstød, hvis koncentratudløbsventilen åbnes på forhånd, mens højtrykspumpen stadig er i drift, før systemet lukkes ned. Langvarig-drift under sådanne forhold kan let føre til membranteleskopering.
Løsning:
Følg standarddriftsprocedurerne ved start eller nedlukning af RO-systemet, og øg fødetrykket gradvist for at minimere påvirkningen af pludselige trykforskelle på membranelementerne.
4. Modtryk
Modtryk refererer til det omvendte tryk, der genereres ved udløbet eller nedstrømsdelen af et system. Det beskriver normalt et tryk, der virker modsat retningen af væskestrømningen i en lukket rørledning på grund af forhindringer eller strukturelle ændringer i rørsystemet. Det kan også henvise til en tryktilstand ved systemudløbet, der er højere end det lokale atmosfæriske tryk.
4.1 Modtryk forårsaget af kryds-flow mellem systemer
Når to eller flere RO-systemer deler den samme permeatsamling eller koncentratsamling, kan der forekomme kryds-flow, hvis et system ikke er udstyret med en kontraventil, eller hvis kontraventilen ikke tætner korrekt.
Hvis kryds-flow forekommer i permeatrørledningen, kan den RO-enhed, der ikke er i drift, opleve modtryk på permeatsiden. I denne situation kan trykket på permeatsiden blive højere end på koncentratsiden. Lang-drift under sådanne forhold kan forårsage delaminering af membranens afsaltningslag.
Hvis der forekommer kryds-flow i koncentratrørledningen, kan den RO-enhed, der ikke er i drift, forblive i en tryktilstand, hvilket også kan påvirke membranelementerne negativt.
Løsning:
Installer pålidelige kontraventiler på permeat- og koncentratrørledninger for at forhindre omvendt flow mellem systemerne. Efterse jævnligt kontraventilernes tætningstilstand for at sikre korrekt funktion.
4.2 Fremad osmose
I systemer med høj fødevandssalinitet, såsom systemer til behandling af perkolat til lossepladser, systemer til genbrug af brine eller spildevandsgenvindingssystemer, hvis RO-enheden lukkes ned uden at udføre en lav-tryksskylning, vil vandet med høj-saltindhold på koncentratsiden muligvis ikke blive helt fortrængt.
Under sådanne forhold kan ikke kun organisk stof og uorganiske salte aflejres på membranoverfladen, men fremadrettet osmose kan også forekomme.
Efter nedlukning, fordi saltindholdet på permeatsiden er relativt lavt, kan permeatvand bevæge sig tilbage mod koncentratsiden med høj-saltindhold på grund af osmotisk tryk. Denne strømningsretning er modsat den normale permeatproduktionsretning for et RO-system. Langvarig fremadgående osmose kan beskadige strukturen af membranafsaltningslaget og kan endda føre til delaminering.
Løsning:
Efter nedlukning af RO-systemet skal du udføre en lav-skylning med rent vand eller forbehandlet fødevand for at erstatte vandet med høj-saltindhold på koncentratsiden. Dette hjælper med at forhindre membranbegroning og reducerer risikoen for fremadgående osmose.
5. Membrantørring og revnedannelse
5.1 Sifoneffekt
Hvis koncentratrørledningen eller permeatrørledningen ikke er udstyret med anti-hævertbeskyttelse, kan der opstå en hæverteffekt under systemdræning. Dette fænomen kan helt eller delvist dræne vandet inde i RO-membransystemet.
Når membranelementer forbliver i en vand-tilstand i en længere periode, kan membranoverfladen tørre ud og revne, hvilket resulterer i permanent skade på afsaltningslaget.
Løsning:
Installer anti-hævertenheder eller luft-brudsbeskyttelse i permeat- og koncentratrørledningerne for at forhindre hævert. Undgå desuden helt at dræne membranelementerne under rutinemæssig nedlukning af systemet, når det er muligt.
5.2 Menneskelig fejl eller fejl i kontrolsystemet
Membrantørring kan også forekomme på grund af operatørfejl eller kontrolsystemfejl. Hvis f.eks. koncentratudløbsventilen og permeatudløbsventilen åbnes, men ikke lukkes i tide, kan membranelementerne forblive uden vand i en længere periode, hvilket kan føre til udtørring og revner.
Det er værd at bemærke, at nogle RO-membranelementer leveres i tør tilstand fra fabrikken, og i dette tilfælde vil der ikke opstå tørreskader før ibrugtagning. Men efter at membranen er blevet hydreret og brugt for første gang, kan langvarig dehydrering stadig forårsage revner og strukturelle skader.
I praktisk RO-systemdrift er mange membranfejl ikke forårsaget af selve membranproduktet, men snarere af ukorrekt systemdesign eller forkerte driftsprocedurer.
Ved korrekt at kontrollere systemtrykforskelle, følge standard opstarts-- og nedlukningsprocedurer, forbedre præbehandlingens ydeevne og regelmæssigt inspicere kritisk udstyr, er det muligt at reducere fysisk skade på RO-membraner betydeligt og forlænge levetiden af membranelementer.
I betragtning af disse praktiske driftsmæssige udfordringer, integrerer YIME intelligente kontrolsystemer, når de designer RO-systemløsninger for at reducere risikoen for driftsfejl. Når kunder køber YIME RO-membranprodukter, yder vores team desuden professionel teknisk vejledning for at sikre korrekt installation og drift.
