În timpul funcționării unui sistem de osmoză inversă (RO), condițiile de funcționare necorespunzătoare pot cauza deteriorarea elementelor membranei RO. Unele tipuri de daune pot fi restaurate prin curățare chimică, în timp ce altele sunt permanente și nu pot fi reparate. Odată ce apar deteriorarea permanentă, singura soluție este înlocuirea elementelor membranei RO deteriorate.
În general, aceste tipuri de daune pot fi clasificate în două categorii: daune fizice și daune chimice.
1. Ce este deteriorarea fizică?
Deteriorarea fizică se referă la distrugerea stratului de desalinizare al membranei cauzată de forțe mecanice sau fizice. Odată ce apare, de obicei este ireversibilă, iar elementul de membrană deteriorat trebuie înlocuit.
Tipurile comune de daune fizice includ următoarele:
1. Zgârieturi cauzate de particule solide
1.1 Deteriorarea particulelor cauzată de defectarea filtrului cartuşului
Când filtrul cu cartuş (filtrul de securitate) nu este sigilat corespunzător sau când elementul filtrant funcţionează o perioadă lungă de timp sub presiune diferenţială mare şi se deteriorează, particulele solide pot trece prin filtru şi pot intra în sistemul RO.
După ce sunt presurizate de pompa de-înaltă presiune, aceste particule pot lovi suprafața membranei la viteză mare. Acest impact poate zgâria stratul de desalinizare de pe suprafața elementului de membrană RO, ducând la o scădere semnificativă a performanței de respingere a sării. În cazuri severe, elementul membranar poate deveni complet inutilizabil.
Soluţie:
Inspectați în mod regulat starea de etanșare a elementelor de filtrare cu cartuș și evitați operarea lor pe perioade lungi de presiune diferențială excesivă.
1.2 Zgârieturi cu particule în timpul curățării chimice
În timpul procesului de curățare chimică a unui sistem RO, dacă debitul de curățare este prea mare, particulele solide dizolvate sau detașate și depunerile de calcar pot circula în sistem și pot zgâria suprafața membranei.
Soluţie:
În etapa inițială a curățării chimice, sistemul ar trebui să funcționeze la un debit de circulație scăzut. După ce contaminanții se dizolvă treptat, debitul poate fi apoi crescut pas cu pas pentru a îmbunătăți eficiența curățării, minimizând în același timp riscul de deteriorare a suprafeței membranei.
2. Ciocan de apă
2.1 Ce este ciocanul de apă?
Lovitura de berbec este un fenomen cauzat de modificări bruște ale presiunii fluidului sau fluctuații de presiune în interiorul unei conducte. Când apa curge printr-o conductă lungă și o supapă din aval este închisă brusc, apa care curge continuă să se deplaseze înainte din cauza inerției. Acest lucru are ca rezultat o creștere rapidă a presiunii în interiorul conductei, creând un șoc care afectează conductele și echipamentele aferente.
Intensitatea loviturii de berbec este legată de debitul în conductă și de diferența de cap (diferența de presiune între cele două capete ale conductei). Cu cât debitul și diferența de presiune sunt mai mari, cu atât presiunea de impact este mai puternică. În cazuri grave, acest lucru poate duce la deteriorarea echipamentului. Din acest motiv, sistemele sunt de obicei echipate cu dispozitive de reducere a presiunii sau sisteme tampon pentru a reduce efectele loviturii de berbec.
Lovitura de berbec nu se limitează la sistemele de apă. Fenomene similare pot apărea în orice flux de fluid, inclusiv lichide, gaze și amestecuri gaz-lichid, atunci când presiunea se schimbă rapid în interiorul unei conducte.
În sistemele RO, ciocănirea de berbec poate apărea și dacă pompa de-înaltă presiune pornește sau se oprește prea repede. Înălțimea unei pompe de-înaltă presiune RO este de obicei de 1 MPa sau mai mare. Dacă pompa nu este echipată cu o unitate de-frecvență variabilă (VFD) sau un sistem de pornire-soft, pornirile-sau opririle bruște pot provoca schimbări rapide de presiune. Aceste șocuri de presiune pot afecta elementele membranei RO și componentele de etanșare, dăunând potențial membranelor și provocând o scădere semnificativă a performanței de respingere a sării.
Soluţie:
Când deschideți sau închideți supapele, evitați funcționarea rapidă a supapelor. Viteza curgerii în conductă nu trebuie să se modifice brusc pentru a minimiza riscul de lovituri de ariete.
3. Telescopare cu membrană
3.1 Formarea efectului de telescopie
Telescoparea membranei se referă la o deformare structurală a unui element de membrană cu osmoză inversă, cauzată de diferența excesivă de presiune între partea de alimentare și partea de concentrat. Când presiunea diferențială depășește limita de proiectare a elementului de membrană, poate apărea alunecare între foile de membrană sau între foile de membrană și tubul de permeat central. Acest lucru duce la deplasarea axială a straturilor de membrană în interiorul elementului.
Când o membrană RO funcționează pentru o perioadă lungă de timp sub diferențe de presiune inter-etape care depășesc 0,35 MPa, elementul de membrană suferă o presiune puternică de-a lungul direcției de curgere (din partea de alimentare la partea de concentrat). Ca rezultat, un capăt al elementului de membrană se poate comprima spre interior, în timp ce celălalt capăt iese în afară.
Aspectul general seamănă cu un telescop extins, cu un capăt concav și celălalt convex, așa cum se arată în figura de mai jos.
În condiții normale, capetele unui element de membrană standard 8040 RO rămân plate și stabile structural, așa cum se arată în figura de mai jos.
Figura de mai jos arată un element de membrană YIME cu presiune ultra-joasă, cu dimensiunea 8040. După cum se arată, ambele capete ale elementului sunt plate, fără proeminențe, ceea ce indică un element de membrană în stare normală. Această imagine arată o vedere laterală a unui produs cu membrană fabricat corespunzător.
3.2 Diferența de presiune în timpul pornirii-și închiderii sistemului
În timpul pornirii-un sistem RO, dacă supapa de descărcare a concentratului este deschisă în timp ce pompa de-înaltă presiune este deja în funcțiune, presiunea de pe partea de concentrat poate scădea aproape de zero, în timp ce partea de alimentare menține încă o presiune relativ ridicată. Această situație poate crea o diferență instantanee mare de presiune pe elementul membranei.
În mod similar, înainte de oprirea sistemului, dacă supapa de descărcare a concentratului este deschisă în prealabil în timp ce pompa de-înaltă presiune este încă în funcțiune, poate apărea un șoc de presiune similar. Funcționarea pe termen lung-în astfel de condiții poate duce cu ușurință la telescopizarea membranei.
Soluţie:
Urmați procedurile standard de operare la pornirea sau oprirea sistemului RO și creșteți treptat presiunea de alimentare pentru a minimiza impactul diferențelor bruște de presiune asupra elementelor membranei.
4. Contrapresiunea
Contrapresiunea se referă la presiunea inversă generată la ieșirea sau secțiunea din aval a unui sistem. De obicei, descrie o presiune care acționează opus direcției fluxului de fluid într-o conductă închisă din cauza obstacolelor sau modificărilor structurale în sistemul de conducte. De asemenea, se poate referi la o condiție de presiune la ieșirea sistemului care este mai mare decât presiunea atmosferică locală.
4.1 Contrapresiunea cauzată de fluxul transversal-între sisteme
Când două sau mai multe sisteme RO au același cap de permeat sau de concentrat, poate apărea flux-încrucișat dacă un sistem nu este echipat cu o supapă de reținere sau dacă supapa de reținere nu se etanșează corect.
Dacă în conducta de permeat are loc un flux-încrucișat, unitatea RO care nu funcționează poate experimenta contrapresiune pe partea de permeat. În această situație, presiunea pe partea de permeat poate deveni mai mare decât cea de pe partea de concentrat. Funcționarea-pe termen lung în astfel de condiții poate cauza delaminarea stratului de desalinizare al membranei.
Dacă are loc flux-încrucișat în conducta de concentrat, unitatea RO care nu funcționează poate rămâne într-o stare presurizată, ceea ce poate afecta negativ și elementele membranei.
Soluţie:
Instalați supape de reținere fiabile pe conductele de permeat și concentrat pentru a preveni curgerea inversă între sisteme. Inspectați regulat starea de etanșare a supapelor de reținere pentru a asigura funcționarea corectă.
4.2 Osmoza directă
În sistemele cu salinitate ridicată a apei de alimentare, cum ar fi sistemele de tratare a levigatului din depozitul de deșeuri, sistemele de reutilizare a saramurului sau sistemele de recuperare a apelor uzate, dacă unitatea RO este oprită fără a efectua o spălare cu presiune joasă-, apa cu-salinitate ridicată de pe partea concentrată este posibil să nu fie complet deplasată.
În astfel de condiții, nu numai că materia organică și sărurile anorganice se pot depune pe suprafața membranei, dar poate apărea și osmoza directă.
După oprire, deoarece salinitatea de pe partea de permeat este relativ scăzută, apa de permeat se poate muta înapoi spre partea de concentrat cu{0}}salinitate ridicată din cauza presiunii osmotice. Această direcție de curgere este opusă direcției normale de producție de permeat a unui sistem RO. Osmoza pe termen lung pe termen lung poate deteriora structura stratului de desalinizare a membranei și poate duce chiar la delaminare.
Soluţie:
După oprirea sistemului RO, efectuați o spălare cu presiune joasă-cu apă curată sau apă de alimentare pretratată pentru a înlocui apa cu-salinitate ridicată pe partea concentrată. Acest lucru ajută la prevenirea murdării membranei și reduce riscul de osmoză directă.
5. Uscarea și crăparea membranei
5.1 Efect de sifon
Dacă conducta de concentrat sau conducta de permeat nu este echipată cu protecție anti-sifon, poate apărea un efect de sifon în timpul drenării sistemului. Acest fenomen poate drena parțial sau complet apa din interiorul sistemului de membrane RO.
Atunci când elementele membranei rămân în stare de epuizare-de apă pentru o perioadă lungă de timp, suprafața membranei se poate usca și crapa, ducând la deteriorarea permanentă a stratului de desalinizare.
Soluţie:
Instalați dispozitive anti-sifon sau protecție-la rupere de aer în conductele de permeat și concentrat pentru a preveni sifonarea. În plus, evitați golirea completă a elementelor membranei în timpul opririi de rutină a sistemului ori de câte ori este posibil.
5.2 Eroare umană sau defecțiune a sistemului de control
Uscarea membranei poate apărea și din cauza erorii operatorului sau a defecțiunii sistemului de control. De exemplu, dacă supapa de evacuare a concentratului și supapa de descărcare a permeatului sunt deschise, dar nu sunt închise la timp, elementele membranei pot rămâne fără apă pentru o perioadă prelungită, ceea ce poate duce la uscare și crăpare.
Este de remarcat faptul că unele elemente de membrană RO sunt furnizate în stare uscată din fabrică și, în acest caz, deteriorarea prin uscare nu va apărea înainte de exploatarea inițială. Cu toate acestea, după ce membrana a fost hidratată și operată pentru prima dată, deshidratarea prelungită poate provoca în continuare crăpare și deteriorare structurală.
În funcționarea practică a sistemului RO, multe defecțiuni ale membranei nu sunt cauzate de produsul cu membrană în sine, ci mai degrabă de proiectarea necorespunzătoare a sistemului sau de procedurile de operare incorecte.
Prin controlul adecvat al diferențelor de presiune a sistemului, urmând procedurile standard de pornire-și oprire, îmbunătățind performanța pretratării și inspectând regulat echipamentele critice, este posibil să se reducă semnificativ deteriorarea fizică a membranelor RO și să se prelungească durata de viață a elementelor membranei.
Având în vedere aceste provocări practice operaționale, YIME integrează sisteme de control inteligente atunci când proiectează soluții de sistem RO pentru a reduce riscul erorilor operaționale. În plus, atunci când clienții achiziționează produse cu membrană YIME RO, echipa noastră oferă, de asemenea, îndrumări tehnice profesionale pentru a asigura instalarea și funcționarea corespunzătoare.
