Durant el funcionament d'un sistema d'osmosi inversa (RO), les condicions de funcionament inadequades poden causar danys als elements de la membrana RO. Alguns tipus de danys es poden restaurar mitjançant la neteja química, mentre que d'altres són permanents i no es poden reparar. Un cop es produeix un dany permanent, l'única solució és substituir els elements de membrana RO danyats.
En general, aquests tipus de danys es poden classificar en dues categories: danys físics i danys químics.
1. Què és el dany físic?
El dany físic es refereix a la destrucció de la capa dessalinitzadora de la membrana causada per forces mecàniques o físiques. Un cop es produeix, sol ser irreversible i s'ha de substituir l'element de membrana danyat.
Els tipus de danys físics comuns inclouen els següents:
1. Esgarrapades causades per partícules sòlides
1.1 Danys a les partícules causats per una fallada del filtre del cartutx
Quan el filtre de cartutx (filtre de seguretat) no està ben segellat, o quan l'element del filtre funciona durant molt de temps sota una pressió diferencial elevada i es fa malbé, les partícules sòlides poden passar pel filtre i entrar al sistema RO.
Després de ser pressuritzades per la bomba d'alta pressió-, aquestes partícules poden colpejar la superfície de la membrana a gran velocitat. Aquest impacte pot ratllar la capa de dessalinització a la superfície de l'element de membrana RO, donant lloc a una disminució significativa del rendiment de rebuig de sal. En casos greus, l'element de membrana pot quedar completament inutilitzable.
Solució:
Inspeccioneu regularment l'estat de segellat dels elements del filtre del cartutx i eviteu fer-los funcionar durant llargs períodes sota pressió diferencial excessiva.
1.2 Esgarrapades de partícules durant la neteja química
Durant el procés de neteja química d'un sistema RO, si el cabal de neteja és massa alt, les partícules sòlides dissoltes o separades i els dipòsits d'escala poden circular dins del sistema i ratllar la superfície de la membrana.
Solució:
En l'etapa inicial de la neteja química, el sistema s'ha de fer funcionar a un cabal de circulació baix. Després que els contaminants es dissolguin gradualment, el cabal es pot augmentar pas a pas per millorar l'eficiència de la neteja alhora que es minimitza el risc de danys a la superfície de la membrana.
2. Martell d'ariet
2.1 Què és el cop d'ariete?
El cop de ariete és un fenomen causat per canvis sobtats en la pressió del fluid o fluctuacions de pressió dins d'una canonada. Quan l'aigua flueix per una canonada llarga i una vàlvula aigües avall es tanca de sobte, l'aigua que flueix continua avançant a causa de la inèrcia. Això provoca un ràpid augment de la pressió dins de la canonada, creant un xoc que afecta les canonades i els equips relacionats.
La intensitat del cop d'arieta està relacionada amb el cabal a la canonada i la diferència de capçal (diferència de pressió entre els dos extrems de la canonada). Com més gran sigui el cabal i la diferència de pressió, més forta serà la pressió d'impacte. En casos greus, això pot provocar danys a l'equip. Per aquest motiu, els sistemes solen estar equipats amb dispositius d'alleujament de pressió o sistemes d'amortiment per reduir els efectes del cop d'ariet.
El cop d'ariet no es limita als sistemes d'aigua. Es poden produir fenòmens similars en qualsevol flux de fluid, inclosos líquids, gasos i mescles gas-líquid, quan la pressió canvia ràpidament dins d'una canonada.
En els sistemes RO, també es pot produir un cop d'ariet si la bomba d'alta pressió-s'engega o s'atura massa ràpidament. El capçal d'una bomba d'alta pressió-RO sol ser 1 MPa o més. Si la bomba no està equipada amb un accionament de freqüència -variable (VFD) o un sistema d'arrencada suau-, les arrencades-o parades sobtades poden provocar canvis ràpids de pressió. Aquests xocs de pressió poden afectar els elements de la membrana RO i els components de segellat, danyant potencialment les membranes i provocant una disminució significativa del rendiment de rebuig de sal.
Solució:
En obrir o tancar vàlvules, eviteu el funcionament ràpid de la vàlvula. La velocitat del flux a la canonada no ha de canviar bruscament per tal de minimitzar el risc de cop d'ariet.
3. Telescòpia de membrana
3.1 Formació de l'efecte telescòpic
El telescòpic de membrana es refereix a una deformació estructural d'un element de membrana d'osmosi inversa causada per una diferència de pressió excessiva entre el costat d'alimentació i el costat del concentrat. Quan la pressió diferencial supera el límit de disseny de l'element de membrana, es pot produir lliscament entre les làmines de membrana o entre les làmines de membrana i el tub de permeat central. Això condueix al desplaçament axial de les capes de membrana dins de l'element.
Quan una membrana RO funciona durant un període llarg amb diferències de pressió entre -etapes superiors a 0,35 MPa, l'element de membrana experimenta una forta pressió al llarg de la direcció del flux (des del costat d'alimentació fins al costat del concentrat). Com a resultat, un extrem de l'element de membrana es pot comprimir cap a dins mentre que l'altre extrem sobresurt cap a fora.
L'aspecte general s'assembla a un telescopi estès, amb un extrem còncava i l'altre convex, com es mostra a la figura següent.
En condicions normals, els extrems d'un element de membrana estàndard 8040 RO romanen plans i estructuralment estables, tal com es mostra a la figura següent.
La figura següent mostra un element de membrana de pressió ultra-YIME de mida 8040. Com es mostra, els dos extrems de l'element són plans sense ressalts, la qual cosa indica un element de membrana en estat normal. Aquesta imatge mostra la vista lateral d'un producte de membrana fabricat correctament.
3.2 Diferència de pressió durant l'inici-i l'apagat del sistema
Durant l'inici-d'un sistema RO, si la vàlvula de descàrrega del concentrat s'obre mentre la bomba d'alta-pressió ja està funcionant, la pressió del costat del concentrat pot baixar a prop de zero mentre el costat d'alimentació encara manté una pressió relativament alta. Aquesta situació pot crear un gran diferencial de pressió instantània a través de l'element de membrana.
De la mateixa manera, abans de l'aturada del sistema, si la vàlvula de descàrrega del concentrat s'obre per endavant mentre la bomba d'alta-pressió encara està funcionant, es pot produir un xoc de pressió similar. El funcionament-a llarg termini en aquestes condicions pot conduir fàcilment al telescòpia de la membrana.
Solució:
Seguiu els procediments operatius estàndard en iniciar o apagar el sistema RO i augmentar la pressió d'alimentació gradualment per minimitzar l'impacte dels diferencials de pressió sobtats sobre els elements de la membrana.
4. Contrapressió
La contrapressió es refereix a la pressió inversa generada a la sortida o secció aigües avall d'un sistema. Normalment descriu una pressió que actua oposada a la direcció del flux de fluid en una canonada tancada a causa d'obstacles o canvis estructurals en el sistema de canonades. També pot referir-se a una condició de pressió a la sortida del sistema que és superior a la pressió atmosfèrica local.
4.1 Contrapressió causada pel flux-creuat entre sistemes
Quan dos o més sistemes RO comparteixen la mateixa capçalera de permeat o capçalera de concentrat, es pot produir un flux-creuat si un sistema no està equipat amb una vàlvula de retenció o si la vàlvula de retenció no segella correctament.
Si es produeix un flux-creuat a la canonada de permeat, la unitat d'OI que no està en funcionament pot experimentar una contrapressió al costat del permeat. En aquesta situació, la pressió al costat del permeat pot arribar a ser més gran que la del costat del concentrat. El funcionament-a llarg termini en aquestes condicions pot provocar la delaminació de la capa dessalinitzadora de la membrana.
Si es produeix un flux-creuat a la canonada de concentrat, la unitat d'OI que no funciona pot romandre en condicions de pressió, la qual cosa també pot afectar negativament els elements de la membrana.
Solució:
Instal·leu vàlvules de retenció fiables a les canonades de permeat i concentrat per evitar el flux invers entre sistemes. Inspeccioneu regularment l'estat de segellat de les vàlvules de retenció per garantir un funcionament correcte.
4.2 Osmosi directa
En sistemes amb alta salinitat de l'aigua d'alimentació, com ara sistemes de tractament de lixiviats d'abocador, sistemes de reutilització de salmorra o sistemes de recuperació d'aigües residuals, si la unitat de RO s'apaga sense realitzar un rentat a baixa-pressió, és possible que l'aigua d'alta-salinitat del costat del concentrat no es desplaci completament.
En aquestes condicions, no només es poden dipositar matèria orgànica i sals inorgàniques a la superfície de la membrana, sinó que també es pot produir osmosi directa.
Després de l'aturada, com que la salinitat del costat del permeat és relativament baixa, l'aigua del permeat pot tornar cap al costat del concentrat d'alta{0}}salinitat a causa de la pressió osmòtica. Aquesta direcció de flux és oposada a la direcció normal de producció de permeat d'un sistema RO. L'osmosi directa-a llarg termini pot danyar l'estructura de la capa de dessalinització de la membrana i fins i tot pot provocar la delaminació.
Solució:
Després d'apagar el sistema RO, feu un rentat a baixa-pressió amb aigua neta o aigua d'alimentació pretractada per substituir l'aigua d'alta-salinitat del costat del concentrat. Això ajuda a prevenir la contaminació de la membrana i redueix el risc d'osmosi directa.
5. Assecat i esquerdament de la membrana
5.1 Efecte sifó
Si la canonada de concentrat o de permeat no està equipada amb protecció anti-sifó, es pot produir un efecte sifó durant el drenatge del sistema. Aquest fenomen pot drenar parcialment o completament l'aigua dins del sistema de membrana RO.
Quan els elements de la membrana romanen en condicions d'esgotament d'aigua-durant un període prolongat, la superfície de la membrana pot assecar-se i trencar-se, donant lloc a danys permanents a la capa de dessalinització.
Solució:
Instal·leu dispositius anti-sifó o protecció-d'aire a les canonades de permeat i concentrat per evitar el sifó. A més, eviteu drenar completament els elements de la membrana durant l'aturada rutinària del sistema sempre que sigui possible.
5.2 Error humà o fallada del sistema de control
L'assecat de la membrana també es pot produir a causa d'un error de l'operador o d'un mal funcionament del sistema de control. Per exemple, si la vàlvula de descàrrega del concentrat i la vàlvula de descàrrega del permeat s'obren però no es tanquen a temps, els elements de la membrana poden romandre sense aigua durant un període prolongat, cosa que pot provocar l'assecat i el trencament.
Val la pena assenyalar que alguns elements de la membrana RO es subministren de fàbrica en estat sec i, en aquest cas, no es produiran danys per assecat abans del funcionament inicial. Tanmateix, després que la membrana s'hagi hidratat i s'hagi operat per primera vegada, la deshidratació prolongada encara pot causar esquerdes i danys estructurals.
En el funcionament pràctic del sistema RO, molts errors de membrana no són causats pel propi producte de membrana, sinó per un disseny inadequat del sistema o procediments operatius incorrectes.
Controlant correctament els diferencials de pressió del sistema, seguint els procediments estàndard d'inici-i tancament, millorant el rendiment del pretractament i inspeccionant periòdicament els equips crítics, és possible reduir significativament els danys físics a les membranes de RO i allargar la vida útil dels elements de la membrana.
Tenint en compte aquests reptes operatius pràctics, YIME integra sistemes de control intel·ligents a l'hora de dissenyar solucions de sistemes RO per reduir el risc d'errors operatius. A més, quan els clients compren productes de membrana YIME RO, el nostre equip també ofereix orientació tècnica professional per ajudar a garantir la instal·lació i el funcionament adequats.
