Podczas pracy systemu odwróconej osmozy (RO) niewłaściwe warunki pracy mogą spowodować uszkodzenie elementów membrany RO. Niektóre rodzaje uszkodzeń można naprawić poprzez czyszczenie chemiczne, inne są trwałe i nie można ich naprawić. W przypadku trwałego uszkodzenia jedynym rozwiązaniem jest wymiana uszkodzonych elementów membrany RO.
Ogólnie rzecz biorąc, tego typu uszkodzenia można podzielić na dwie kategorie: uszkodzenia fizyczne i uszkodzenia chemiczne.
1. Co to jest uszkodzenie fizyczne?
Uszkodzenie fizyczne oznacza zniszczenie warstwy odsalania membrany spowodowane siłami mechanicznymi lub fizycznymi. Gdy już do niego dojdzie, jest on zwykle nieodwracalny i uszkodzony element membrany należy wymienić.
Typowe rodzaje uszkodzeń fizycznych obejmują:
1. Zadrapania spowodowane cząstkami stałymi
1.1 Uszkodzenia cząsteczkowe spowodowane awarią filtra kasetowego
Jeżeli filtr kasetowy (filtr zabezpieczający) nie jest odpowiednio uszczelniony lub gdy element filtrujący pracuje przez długi czas pod dużą różnicą ciśnień i ulegnie uszkodzeniu, cząstki stałe mogą przedostać się przez filtr i przedostać się do systemu RO.
Po podniesieniu ciśnienia przez pompę-wysokociśnieniową cząstki te mogą uderzać w powierzchnię membrany z dużą prędkością. Uderzenie to może zarysować warstwę odsalania na powierzchni elementu membrany RO, powodując znaczny spadek wydajności odrzucania soli. W ciężkich przypadkach element membranowy może stać się całkowicie bezużyteczny.
Rozwiązanie:
Regularnie sprawdzaj stan uszczelnienia wkładów filtracyjnych i unikaj ich długotrwałej pracy przy nadmiernej różnicy ciśnień.
1.2 Zadrapania cząsteczkowe podczas czyszczenia chemicznego
Jeśli podczas procesu chemicznego czyszczenia systemu RO, natężenie przepływu czyszczenia jest zbyt wysokie, rozpuszczone lub oddzielone cząstki stałe i osady z kamienia mogą krążyć w systemie i porysować powierzchnię membrany.
Rozwiązanie:
W początkowej fazie czyszczenia chemicznego instalacja powinna pracować przy niskim przepływie cyrkulacyjnym. Po stopniowym rozpuszczeniu zanieczyszczeń można stopniowo zwiększać natężenie przepływu, aby poprawić skuteczność czyszczenia, minimalizując jednocześnie ryzyko uszkodzenia powierzchni membrany.
2. Młot wodny
2.1 Co to jest młot wodny?
Uderzenie wodne to zjawisko spowodowane nagłymi zmianami ciśnienia cieczy lub wahaniami ciśnienia w rurociągu. Kiedy woda przepływa długim rurociągiem i zawór na odpływie zostaje nagle zamknięty, płynąca woda w dalszym ciągu przemieszcza się do przodu na skutek bezwładności. Powoduje to szybki wzrost ciśnienia wewnątrz rury, powodując wstrząs, który oddziałuje na rurociąg i związany z nim sprzęt.
Intensywność uderzenia wodnego jest powiązana z natężeniem przepływu w rurociągu i różnicą wysokości podnoszenia (różnicą ciśnień pomiędzy dwoma końcami rurociągu). Im większe natężenie przepływu i różnica ciśnień, tym silniejsze ciśnienie uderzenia. W ciężkich przypadkach może to prowadzić do uszkodzenia sprzętu. Z tego powodu systemy są zwykle wyposażone w urządzenia ograniczające ciśnienie lub systemy buforujące w celu zmniejszenia skutków uderzenia wodnego.
Uderzenie wodne nie ogranicza się do systemów wodnych. Podobne zjawiska mogą wystąpić w dowolnym przepływie płynu, w tym cieczy, gazów i mieszanin gaz-ciecz, gdy ciśnienie w rurociągu zmienia się gwałtownie.
W systemach RO uderzenie wodne może również wystąpić,-w przypadku zbyt szybkiego uruchomienia lub zatrzymania pompy wysokociśnieniowej. Wysokość podnoszenia-pompy wysokociśnieniowej RO wynosi zazwyczaj 1 MPa lub więcej. Jeśli pompa nie jest wyposażona w przetwornicę częstotliwości-(VFD) lub system miękkiego-startu, nagłe-włączenia lub wyłączenia mogą powodować szybkie zmiany ciśnienia. Te uderzenia ciśnienia mogą oddziaływać na elementy membran RO i elementy uszczelniające, potencjalnie uszkadzając membrany i powodując znaczny spadek skuteczności odrzucania soli.
Rozwiązanie:
Podczas otwierania lub zamykania zaworów należy unikać szybkiego działania zaworu. Prędkość przepływu w rurociągu nie powinna zmieniać się gwałtownie, aby zminimalizować ryzyko uderzenia hydraulicznego.
3. Teleskopowanie membranowe
3.1 Tworzenie efektu teleskopowego
Teleskopowanie membrany oznacza strukturalne odkształcenie elementu membrany odwróconej osmozy spowodowane nadmierną różnicą ciśnień pomiędzy stroną wsadową a stroną koncentratu. Gdy różnica ciśnień przekracza granicę projektową elementu membranowego, może nastąpić poślizg pomiędzy arkuszami membrany lub pomiędzy arkuszami membrany a środkową rurą permeatu. Prowadzi to do osiowego przemieszczenia warstw membrany wewnątrz elementu.
Kiedy membrana RO pracuje przez długi okres-przy międzystopniowych różnicach ciśnień przekraczających 0,35 MPa, element membrany podlega silnemu ciśnieniu wzdłuż kierunku przepływu (od strony zasilania do strony koncentratu). W rezultacie jeden koniec elementu membranowego może ściskać się do wewnątrz, podczas gdy drugi koniec wystaje na zewnątrz.
Ogólny wygląd przypomina wydłużony teleskop, którego jeden koniec jest wklęsły, a drugi wypukły, jak pokazano na poniższym rysunku.
W normalnych warunkach końce standardowego elementu membrany 8040 RO pozostają płaskie i strukturalnie stabilne, jak pokazano na poniższym rysunku.
Poniższy rysunek przedstawia ultraniskociśnieniowy element membranowy YIME-w rozmiarze 8040. Jak pokazano, oba końce elementu są płaskie, bez wystających elementów, co wskazuje na normalny stan elementu membranowego. Ten obraz pokazuje widok z boku prawidłowo wyprodukowanego produktu membranowego.
3.2 Różnica ciśnień podczas-uruchamiania i wyłączania systemu
Jeśli podczas-uruchamiania systemu RO, zawór spustowy koncentratu zostanie otwarty, gdy pompa-wysokociśnieniowa już pracuje, ciśnienie po stronie koncentratu może spaść blisko zera, podczas gdy po stronie zasilania nadal utrzymuje się stosunkowo wysokie ciśnienie. Taka sytuacja może spowodować dużą chwilową różnicę ciśnień na elemencie membranowym.
Podobnie przed wyłączeniem systemu, jeśli zawór spustowy koncentratu zostanie otwarty wcześniej, podczas gdy pompa-wysokociśnieniowa nadal pracuje, może wystąpić podobny szok ciśnieniowy. Długotrwała-praca w takich warunkach może łatwo doprowadzić do teleskopowania membrany.
Rozwiązanie:
Podczas uruchamiania lub wyłączania systemu RO należy postępować zgodnie ze standardowymi procedurami operacyjnymi i stopniowo zwiększać ciśnienie zasilania, aby zminimalizować wpływ nagłych różnic ciśnień na elementy membranowe.
4. Ciśnienie wsteczne
Przeciwciśnienie odnosi się do ciśnienia wstecznego generowanego na wylocie lub w dalszej części układu. Zwykle opisuje ciśnienie działające przeciwnie do kierunku przepływu płynu w zamkniętym rurociągu z powodu przeszkód lub zmian konstrukcyjnych w systemie rurociągów. Może również odnosić się do stanu ciśnienia na wylocie systemu, które jest wyższe niż lokalne ciśnienie atmosferyczne.
4.1 Przeciwciśnienie spowodowane-przepływem krzyżowym pomiędzy systemami
Kiedy co najmniej dwa systemy RO korzystają z tego samego kolektora permeatu lub koncentratu,-może wystąpić przepływ krzyżowy, jeśli system nie jest wyposażony w zawór zwrotny lub jeśli zawór zwrotny nie jest prawidłowo uszczelniony.
Jeśli w rurociągu permeatu wystąpi-przepływ krzyżowy, w niepracującej jednostce RO może wystąpić przeciwciśnienie po stronie permeatu. W tej sytuacji ciśnienie po stronie permeatu może być wyższe niż po stronie koncentratu. Długotrwała-praca w takich warunkach może spowodować rozwarstwienie warstwy odsalania membrany.
Jeśli w rurociągu koncentratu wystąpi-przepływ krzyżowy, niedziałająca jednostka RO może znajdować się pod ciśnieniem, co może również negatywnie wpływać na elementy membranowe.
Rozwiązanie:
Zainstaluj niezawodne zawory zwrotne na rurociągach permeatu i koncentratu, aby zapobiec przepływowi wstecznemu pomiędzy systemami. Regularnie sprawdzaj stan uszczelnienia zaworów zwrotnych, aby zapewnić ich prawidłowe działanie.
4.2 Osmoza do przodu
W systemach o dużym zasoleniu wody zasilającej, takich jak systemy oczyszczania odcieków ze składowisk, systemy ponownego wykorzystania solanki lub systemy odzyskiwania ścieków, jeśli jednostka RO zostanie wyłączona bez wykonania płukania pod niskim-ciśnieniem, woda o wysokim-zasoleniu po stronie koncentratu może nie zostać całkowicie wyparta.
W takich warunkach na powierzchni membrany może nie tylko osadzać się materia organiczna i sole nieorganiczne, ale może również wystąpić osmoza postępowa.
Po wyłączeniu, ponieważ zasolenie po stronie permeatu jest stosunkowo niskie, woda permeatu może wrócić do strony koncentratu o wysokim-zasoleniu z powodu ciśnienia osmotycznego. Ten kierunek przepływu jest przeciwny do normalnego kierunku wytwarzania permeatu w systemie RO. Długoterminowa-osmoza do przodu może uszkodzić strukturę warstwy odsalania membrany, a nawet może prowadzić do rozwarstwienia.
Rozwiązanie:
Po wyłączeniu systemu RO wykonaj płukanie pod niskim-ciśnieniem czystą wodą lub wstępnie oczyszczoną wodą zasilającą, aby zastąpić wodę o wysokim-zasoleniu po stronie koncentratu. Pomaga to zapobiegać zanieczyszczaniu membran i zmniejsza ryzyko wystąpienia osmozy w przód.
5. Suszenie i pękanie membran
5.1 Efekt syfonu
Jeśli rurociąg koncentratu lub rurociąg permeatu nie jest wyposażony w zabezpieczenie-przed syfonem, podczas opróżniania systemu może wystąpić efekt syfonu. Zjawisko to może częściowo lub całkowicie odprowadzić wodę z systemu membran RO.
Gdy elementy membrany pozostają-w stanie zubożonym w wodę przez dłuższy czas, powierzchnia membrany może wyschnąć i pęknąć, powodując trwałe uszkodzenie warstwy odsalania.
Rozwiązanie:
Zainstaluj urządzenia-zapobiegające syfonowaniu lub zabezpieczenie-przed pęknięciem powietrza w rurociągach permeatu i koncentratu, aby zapobiec zasysaniu. Ponadto, jeśli to możliwe, należy unikać całkowitego opróżniania elementów membranowych podczas rutynowego wyłączania systemu.
5.2 Błąd ludzki lub awaria systemu sterowania
Do wyschnięcia membrany może dojść także na skutek błędu operatora lub nieprawidłowego działania układu sterowania. Na przykład, jeśli zawór spustowy koncentratu i zawór wylotowy permeatu zostaną otwarte, ale nie zamknięte w odpowiednim czasie, elementy membrany mogą przez dłuższy czas pozostawać bez wody, co może prowadzić do wysychania i pękania.
Warto zaznaczyć, że niektóre elementy membrany RO dostarczane są z fabryki w stanie suchym i w tym przypadku uszkodzenia wynikające z wyschnięcia nie wystąpią przed pierwszym uruchomieniem. Jednakże po nawodnieniu i pierwszym uruchomieniu membrany długotrwałe odwodnienie może w dalszym ciągu powodować pękanie i uszkodzenia strukturalne.
W praktyce systemu RO wiele usterek membran nie jest spowodowanych przez sam produkt membranowy, ale raczej przez niewłaściwą konstrukcję systemu lub nieprawidłowe procedury operacyjne.
Prawidłowo kontrolując różnice ciśnień w systemie, postępując zgodnie ze standardowymi procedurami-uruchamiania i wyłączania, poprawiając wydajność obróbki wstępnej i regularnie kontrolując krytyczny sprzęt, można znacznie zmniejszyć fizyczne uszkodzenia membran RO i wydłużyć żywotność elementów membran.
Biorąc pod uwagę te praktyczne wyzwania operacyjne, YIME integruje inteligentne systemy sterowania podczas projektowania rozwiązań systemowych RO, aby zmniejszyć ryzyko błędów operacyjnych. Ponadto, gdy klienci kupują produkty membranowe YIME RO, nasz zespół zapewnia również profesjonalne wskazówki techniczne, które pomagają zapewnić prawidłową instalację i działanie.
