Omgekeerde osmose (RO)-membranen zijn ontworpen om stabiele waterzuiveringsprestaties te leveren gedurende een lange gebruiksperiode. Sommige membranen ervaren echter veel eerder dan verwacht een aanzienlijke prestatievermindering. Lagere permeaatstroom, verhoogde permeaat-TDS, verminderde zoutafstoting en hogere werkdruk zijn veelvoorkomende tekenen van voortijdig falen van het RO-membraan. In de meeste gevallen is het probleem niet alleen het membraan zelf. De kwaliteit van het voedingswater-, de voorbehandeling, de bedrijfsomstandigheden, de blootstelling aan chemicaliën, de schoonmaakpraktijken en de installatie kunnen allemaal de levensduur van het membraan beïnvloeden.
Wat betekent vroegtijdig falen van het RO-membraan?
Een RO-membraan faalt normaal gesproken niet in één keer. De prestaties gaan meestal geleidelijk achteruit. In het begin kan de verandering slechts een kleine vermindering van de permeaatstroom of een lichte toename van de geleidbaarheid zijn. Als het onderliggende probleem niet wordt geïdentificeerd en gecorrigeerd, kan de achteruitgang steeds ernstiger worden en uiteindelijk de waterproductie en -kwaliteit aantasten.
Zoals te zien is in de afbeelding links, neemt de permeaatstroom van het RO-membraan in de loop van de tijd geleidelijk af.
De verwachte levensduur van het RO-membraan is afhankelijk van veel factoren. Er is dus niet één levensduur die voor elke toepassing geldt. Een membraan dat werkt met een goede voorbehandeling en stabiele voedingswateromstandigheden- kan veel langer meegaan dan een membraan dat wordt blootgesteld aan ernstige vervuiling, kalkaanslag, chloor of onstabiele bedrijfsomstandigheden. Wanneer een RO-membraan eerder dan verwacht slecht presteert, is het daarom belangrijk om de oorzaak vast te stellen voordat u het simpelweg vervangt.
Als de prestatie van een RO-membraan eerder dan verwacht afneemt, bijvoorbeeld binnen een jaar, kan het voortijdige falen ervan worden toegeschreven aan verschillende hoofdoorzaken:
1.Slechte voorbehandeling kan ernstige membraanvervuiling veroorzaken
Een van de meest voorkomende redenen voor voortijdig falen van het RO-membraan is een inadequate voorbehandeling. Zwevende vaste stoffen, colloïden, micro-organismen, organisch materiaal, ijzer, mangaan en andere verontreinigingen kunnen het membraanoppervlak bereiken als de voorbehandeling niet goed is ontworpen of onderhouden. Deze stoffen kunnen zich ophopen op het membraanoppervlak en een vervuilingslaag vormen, waardoor de waterstroom door het membraan wordt beperkt.
Biologische vervuiling kan bijzonder moeilijk te beheersen zijn, omdat micro-organismen zich kunnen vermenigvuldigen en een biofilm kunnen vormen. Zodra zich een stabiele biofilm heeft ontwikkeld, is normaal gebruik mogelijk niet langer voldoende om het probleem onder controle te houden. Passende voorbehandeling, filtratie, desinfectiebeheer en tijdige reiniging zijn daarom belangrijk voor het beheersen van RO-membraanvervuiling.
U kunt kiezen voor eenanti-aangroeiwerend RO-membraan, zoals weergegeven in de afbeelding rechts, om de impact van microbiële groei op het membraanelement te verminderen.
2. Schalen kan de stroom verminderen en de druk verhogen
Schaalvergroting is een andere belangrijke oorzaak van prestatieverlies van RO-membraan. Wanneer opgeloste mineralen geconcentreerd raken nabij het membraanoppervlak en hun oplosbaarheidslimieten overschrijden, kunnen zich vaste afzettingen vormen. Calciumcarbonaat, calciumsulfaat, silica en andere minerale verbindingen zijn veel voorkomende bronnen van RO-membraanaanslag.
Door kalkaanslag wordt de weerstand tegen de waterstroming vergroot en kan de permeatiestroom afnemen terwijl de werkdruk of het drukverschil toeneemt. In ernstige gevallen kan het lastig zijn om kalkaanslag te verwijderen en kan dit de membraanprestaties permanent beïnvloeden. Voerwateranalyse-en passende terugwinningscontrole zijn daarom essentieel. Afhankelijk van de waterchemie kunnen ook de dosering van anti-aanslagmiddelen of andere methoden voor kalkaanslag- nodig zijn.
3. Blootstelling aan chloor kan onomkeerbare schade veroorzaken
Chloor wordt veel gebruikt voor de desinfectie van water, omdat het bacteriën en andere micro-organismen effectief kan bestrijden. Conventionele polyamide RO-membranen zijn echter gevoelig voor vrij chloor en bepaalde oxidatiemiddelen. Als gechloreerd water het RO-membraan binnendringt zonder effectieve dechlorering, kan de actieve laag van het membraan worden geoxideerd.
In tegenstelling tot omkeerbare vervuiling is chloorschade over het algemeen onomkeerbaar. Het membraan kan water blijven produceren, maar de zoutafstoting kan geleidelijk afnemen. Dit is de reden waarom chloorbeheersing moet worden behandeld als een belangrijk onderdeel van het ontwerp en de werking van RO-systemen. Afhankelijk van het systeem kan voor de dechlorering actieve kool of reductiemiddelen zoals natriummetabisulfiet worden gebruikt.
4. Onjuiste druk en herstel kunnen het membraan belasten
RO-membranen hebben voldoende druk nodig om de osmotische druk te overwinnen en water door het membraan te drijven. Een hogere druk betekent echter niet altijd betere prestaties. Werken met overmatige druk kan de mechanische belasting, het energieverbruik en het risico op systeemproblemen vergroten.
Herstel is net zo belangrijk. Als de terugwinningssnelheid te hoog is, raken opgeloste zouten steeds meer geconcentreerd in de concentraatstroom, waardoor de kans op aanslag en andere prestatieproblemen groter wordt. Druk en herstel moeten daarom worden geselecteerd op basis van de kwaliteit van het voedingswater-, membraanspecificaties, systeemontwerp en feitelijke bedrijfsomstandigheden.
5. Onjuiste reiniging kan de levensduur van het RO-membraan verkorten
Reiniging is een belangrijk onderdeel van het onderhoud van RO-membraan, maar onjuiste reiniging kan soms meer kwaad dan goed doen. Verschillende soorten vervuiling vereisen verschillende reinigingsstrategieën. Zure reinigingsmiddelen worden over het algemeen geassocieerd met het verwijderen van anorganische aanslag, terwijl alkalische reiniging vaak wordt gebruikt voor organische of biologische vervuiling.
Het gebruik van een ongeschikt chemisch product, overmatige concentratie, ongepaste temperatuur of onjuiste reinigingstijd kan het membraan beschadigen. Operators moeten de waarschijnlijke vervuiling identificeren voordat ze een reinigingsmethode selecteren en de door de membraanfabrikant aanbevolen chemische en operationele limieten volgen. Reiniging moet ook gebaseerd zijn op daadwerkelijke membraanprestaties, in plaats van op onnodige frequente reiniging.
Hoe vroegtijdig falen van het RO-membraan voorkomen?
De meest effectieve manier om de levensduur van het RO-membraan te verlengen is door de omstandigheden rond het membraan te beheersen. Een goede voorbehandeling moet het aantal zwevende vaste stoffen, colloïden, micro-organismen en kalkaanslag-vormende stoffen verminderen voordat het water het RO-systeem binnendringt. Tegelijkertijd moeten operators de voedingsdruk, de permeaatstroom, de zoutafwijzing, de geleidbaarheid, het drukverschil, de temperatuur en de kwaliteit van het voedingswater- monitoren.
Een genormaliseerde prestatievergelijking kan helpen bepalen of het probleem wordt veroorzaakt door vervuiling, kalkaanslag, temperatuurveranderingen, drukvariaties of daadwerkelijke membraanverslechtering. Als het probleem omkeerbaar is, kan een goede reiniging een deel van de verloren prestaties herstellen. Als het membraan onomkeerbare oxidatie of fysieke schade heeft opgelopen, is vervanging meestal de meest praktische oplossing.
Als de permeaatstroom en de zoutafstoting na een goede reiniging en systeeminspectie buiten het aanvaardbare bereik blijven, moet vervanging worden overwogen.
Voor industriële RO-systemen is het bijhouden van historische bedrijfsgegevens bijzonder nuttig. Het vergelijken van de huidige gegevens met de oorspronkelijke inbedrijfstellingsgegevens kan geleidelijke veranderingen aan het licht brengen voordat deze serieus worden. Hierdoor kunnen operators vervuiling, aanslag, voorbehandelingsproblemen of bedrijfsafwijkingen in een eerder stadium aanpakken.
