Во время эксплуатации системы обратного осмоса (ОО) неправильные условия эксплуатации могут привести к повреждению мембранных элементов обратного осмоса. Некоторые виды повреждений можно восстановить с помощью химической очистки, тогда как другие являются необратимыми и не подлежат ремонту. В случае необратимого повреждения единственным решением является замена поврежденных мембранных элементов обратного осмоса.
В целом эти типы повреждений можно разделить на две категории: физические повреждения и химические повреждения.
1. Что такое физический урон?
Физическое повреждение означает разрушение опреснительного слоя мембраны, вызванное механическими или физическими силами. Если такое происходит, то оно обычно необратимо, и поврежденный мембранный элемент необходимо заменить.
К распространенным типам физических повреждений относятся следующие:
1. Царапины, вызванные твердыми частицами.
1.1 Повреждение частиц, вызванное неисправностью картриджного фильтра
Если картриджный фильтр (защитный фильтр) не герметичен должным образом или когда фильтрующий элемент работает в течение длительного времени под высоким перепадом давления и повреждается, твердые частицы могут пройти через фильтр и попасть в систему обратного осмоса.
Под давлением насоса высокого-давления эти частицы могут ударяться о поверхность мембраны с высокой скоростью. Это воздействие может поцарапать опреснительный слой на поверхности мембранного элемента обратного осмоса, что приведет к значительному снижению эффективности удаления солей. В тяжелых случаях мембранный элемент может прийти в полную негодность.
Решение:
Регулярно проверяйте состояние уплотнения картриджных фильтрующих элементов и избегайте их длительной эксплуатации при чрезмерном перепаде давления.
1.2 Царапины частиц во время химической очистки
В процессе химической очистки системы обратного осмоса, если скорость очищающего потока слишком высока, растворенные или отделившиеся твердые частицы и отложения накипи могут циркулировать внутри системы и царапать поверхность мембраны.
Решение:
На начальном этапе химической очистки система должна работать при низкой скорости циркуляционного потока. После постепенного растворения загрязнений скорость потока можно постепенно увеличивать, чтобы повысить эффективность очистки и свести к минимуму риск повреждения поверхности мембраны.
2. Гидромолот
2.1 Что такое гидроудар?
Гидравлический удар – это явление, вызванное внезапными изменениями давления жидкости или колебаниями давления внутри трубопровода. Когда вода течет по длинному трубопроводу и выходной клапан внезапно закрывается, текущая вода продолжает двигаться вперед по инерции. Это приводит к быстрому увеличению давления внутри трубы, создавая удар, который воздействует на трубопроводы и соответствующее оборудование.
Интенсивность гидроудара зависит от скорости потока в трубопроводе и разницы напора (разности давлений между двумя концами трубопровода). Чем больше скорость потока и разница давлений, тем сильнее ударное давление. В тяжелых случаях это может привести к повреждению оборудования. По этой причине системы обычно оборудуются устройствами сброса давления или буферными системами для уменьшения воздействия гидравлического удара.
Гидравлический удар не ограничивается водяными системами. Подобные явления могут возникать в любом потоке жидкости, включая жидкости, газы и газожидкостные смеси, при быстром изменении давления внутри трубопровода.
В системах обратного осмоса гидроудар также может возникнуть, если насос высокого-давления запускается или останавливается слишком быстро. Напор насоса высокого-давления обратного осмоса обычно составляет 1 МПа или выше. Если насос не оснащен частотно-регулируемым приводом-(VFD) или системой плавного-старта, внезапные запуски-или остановки могут привести к резким изменениям давления. Эти удары давления могут воздействовать на элементы мембраны обратного осмоса и уплотнительные компоненты, потенциально повреждая мембраны и вызывая значительное снижение эффективности удаления солей.
Решение:
При открытии или закрытии клапанов избегайте быстрого срабатывания клапана. Скорость потока в трубопроводе не должна резко меняться, чтобы свести к минимуму риск гидроудара.
3. Мембранное телескопирование
3.1. Формирование эффекта телескопирования.
Под телескопированием мембраны понимается структурная деформация мембранного элемента обратного осмоса, вызванная чрезмерной разницей давлений между стороной подачи и стороной концентрата. Когда перепад давления превышает расчетный предел мембранного элемента, может произойти скольжение между листами мембраны или между листами мембраны и центральной трубкой для пермеата. Это приводит к осевому смещению слоев мембраны внутри элемента.
Когда мембрана обратного осмоса работает в течение длительного периода времени при перепаде давления между-ступенями, превышающем 0,35 МПа, мембранный элемент испытывает сильное давление по направлению потока (от стороны подачи к стороне концентрата). В результате один конец мембранного элемента может сжиматься внутрь, а другой конец выступать наружу.
Общий вид напоминает вытянутый телескоп, у которого один конец вогнутый, а другой выпуклый, как показано на рисунке ниже.
В нормальных условиях концы стандартного мембранного элемента 8040 RO остаются плоскими и структурно стабильными, как показано на рисунке ниже.
На рисунке ниже показан мембранный элемент сверх-низкого давления YIME размера 8040. Как видно, оба торца элемента плоские, без выступов, что указывает на нормальное состояние мембранного элемента. На этом изображении показан вид сбоку правильно изготовленного мембранного продукта.
3.2 Разница давлений во время запуска-и остановки системы
Если при запуске-системы обратного осмоса открывается выпускной клапан концентрата, когда насос высокого-давления уже работает, давление на стороне концентрата может упасть почти до нуля, в то время как на стороне подачи все еще сохраняется относительно высокое давление. Эта ситуация может создать большой мгновенный перепад давления на мембранном элементе.
Аналогичным образом, если перед отключением системы клапан разгрузки концентрата откроется заранее, пока насос высокого-все еще работает, может произойти аналогичный скачок давления. Длительная-работа в таких условиях может легко привести к телескопированию мембраны.
Решение:
Следуйте стандартным рабочим процедурам при запуске или выключении системы обратного осмоса и постепенно увеличивайте давление подачи, чтобы свести к минимуму влияние резких перепадов давления на мембранные элементы.
4. Противодавление
Противодавление относится к обратному давлению, создаваемому на выходе или в нижней части системы. Обычно оно описывает давление, действующее противоположно направлению потока жидкости в закрытом трубопроводе из-за препятствий или структурных изменений в системе трубопроводов. Это также может относиться к состоянию давления на выходе системы, которое превышает местное атмосферное давление.
4.1 Обратное давление, вызванное перекрестным-потоком между системами
Когда две или более системы обратного осмоса используют один и тот же коллектор пермеата или концентрата, может возникнуть перекрестный-поток, если система не оборудована обратным клапаном или если обратный клапан не герметичен должным образом.
Если в трубопроводе пермеата возникает перекрестный-поток, неработающая установка обратного осмоса может испытывать противодавление на стороне пермеата. В этой ситуации давление на стороне пермеата может стать выше, чем на стороне концентрата. Длительная-работа в таких условиях может привести к отслоению опреснительного слоя мембраны.
Если в трубопроводе концентрата возникает перекрестный-поток, неработающая установка обратного осмоса может оставаться под давлением, что также может негативно повлиять на мембранные элементы.
Решение:
Установите надежные обратные клапаны на трубопроводах пермеата и концентрата, чтобы предотвратить обратный поток между системами. Регулярно проверяйте состояние уплотнения обратных клапанов, чтобы обеспечить правильную работу.
4.2 Прямой осмос
В системах с высокой минерализацией питательной воды, таких как системы очистки сточных вод, системы повторного использования рассола или системы рекультивации сточных вод, если установка обратного осмоса выключается без выполнения промывки под низким-напором, вода с высокой-минерализацией на стороне концентрата может не быть полностью вытеснена.
В таких условиях на поверхности мембраны могут откладываться не только органические вещества и неорганические соли, но и может происходить прямой осмос.
После остановки, поскольку соленость на стороне пермеата относительно низкая, пермеатная вода может перемещаться обратно в сторону концентрата с высокой-минерализацией из-за осмотического давления. Это направление потока противоположно обычному направлению производства пермеата в системе обратного осмоса. Длительный-прямой осмос может повредить структуру опреснительного слоя мембраны и даже привести к ее расслоению.
Решение:
После выключения системы обратного осмоса выполните промывку под низким-напором чистой водой или предварительно очищенной питательной водой, чтобы заменить воду с высоким-минерализацией на стороне концентрата. Это помогает предотвратить загрязнение мембраны и снижает риск прямого осмоса.
5. Мембранная сушка и растрескивание
5.1 Сифонный эффект
Если трубопровод концентрата или трубопровод пермеата не оборудован защитой от-сифона, при опорожнении системы может возникнуть сифонный эффект. Это явление может частично или полностью слить воду внутри мембранной системы обратного осмоса.
Если мембранные элементы остаются в состоянии,-истощенном в течение длительного периода времени, поверхность мембраны может высохнуть и растрескаться, что приведет к необратимому повреждению опреснительного слоя.
Решение:
Установите противо-сифонные устройства или защиту от разрыва воздуха-в трубопроводах пермеата и концентрата, чтобы предотвратить сифонирование. Кроме того, по возможности избегайте полного опорожнения мембранных элементов во время планового отключения системы.
5.2 Человеческая ошибка или отказ системы управления
Высыхание мембраны также может произойти из-за ошибки оператора или неисправности системы управления. Например, если клапан слива концентрата и клапан слива пермеата открыты, но не закрыты вовремя, мембранные элементы могут оставаться без воды в течение длительного периода, что может привести к высыханию и растрескиванию.
Стоит отметить, что некоторые мембранные элементы обратного осмоса поставляются с завода в сухом состоянии, и в этом случае перед вводом в эксплуатацию повреждений от высыхания не произойдет. Однако после гидратации мембраны и ее первой эксплуатации длительное обезвоживание все равно может привести к растрескиванию и структурным повреждениям.
При практической эксплуатации системы обратного осмоса многие неисправности мембран вызваны не самим мембранным изделием, а, скорее, неправильной конструкцией системы или неправильными процедурами эксплуатации.
Правильно контролируя перепады давления в системе, следуя стандартным процедурам запуска-и остановки, улучшая производительность предварительной обработки и регулярно проверяя критически важное оборудование, можно значительно уменьшить физическое повреждение мембран обратного осмоса и продлить срок службы мембранных элементов.
Принимая во внимание эти практические эксплуатационные проблемы, YIME интегрирует интеллектуальные системы управления при разработке системных решений RO, чтобы снизить риск эксплуатационных ошибок. Кроме того, когда клиенты приобретают мембранные продукты YIME RO, наша команда также предоставляет профессиональное техническое руководство, которое поможет обеспечить правильную установку и эксплуатацию.
