Tijdens de werking van een omgekeerde osmose (RO)-systeem kunnen onjuiste bedrijfsomstandigheden schade aan RO-membraanelementen veroorzaken. Sommige soorten schade kunnen worden hersteld door middel van chemische reiniging, terwijl andere permanent zijn en niet kunnen worden gerepareerd. Zodra er permanente schade optreedt, is de enige oplossing het vervangen van de beschadigde RO-membraanelementen.
Over het algemeen kunnen dit soort schade in twee categorieën worden ingedeeld: fysieke schade en chemische schade.
1. Wat is fysieke schade?
Fysieke schade verwijst naar de vernietiging van de ontziltingslaag van het membraan, veroorzaakt door mechanische of fysieke krachten. Als het eenmaal optreedt, is het meestal onomkeerbaar en moet het beschadigde membraanelement worden vervangen.
Veel voorkomende soorten fysieke schade zijn onder meer:
1. Krassen veroorzaakt door vaste deeltjes
1.1 Deeltjesschade veroorzaakt door een defect patroonfilter
Wanneer het patroonfilter (veiligheidsfilter) niet goed is afgedicht, of wanneer het filterelement lange tijd onder een hoog drukverschil werkt en beschadigd raakt, kunnen vaste deeltjes door het filter gaan en het RO-systeem binnendringen.
Nadat ze door de hogedrukpomp onder druk zijn gezet, kunnen deze deeltjes met hoge snelheid het membraanoppervlak raken. Deze impact kan de ontziltingslaag op het oppervlak van het RO-membraanelement krassen, wat resulteert in een aanzienlijke afname van de zoutafstotingsprestaties. In ernstige gevallen kan het membraanelement volledig onbruikbaar worden.
Oplossing:
Inspecteer regelmatig de afdichtingsconditie van de patroonfilterelementen en vermijd langdurig gebruik onder overmatig drukverschil.
1.2 Deeltjeskrassen tijdens chemische reiniging
Als tijdens het chemische reinigingsproces van een RO-systeem het reinigingsdebiet te hoog is, kunnen opgeloste of losgemaakte vaste deeltjes en kalkafzettingen in het systeem circuleren en het membraanoppervlak krassen.
Oplossing:
In de beginfase van de chemische reiniging moet het systeem met een laag circulatiedebiet worden gebruikt. Nadat de verontreinigingen geleidelijk zijn opgelost, kan de stroomsnelheid stap voor stap worden verhoogd om de reinigingsefficiëntie te verbeteren en tegelijkertijd het risico op schade aan het membraanoppervlak te minimaliseren.
2. Waterhamer
2.1 Wat is waterslag?
Waterslag is een fenomeen dat wordt veroorzaakt door plotselinge veranderingen in de vloeistofdruk of drukschommelingen in een pijpleiding. Wanneer water door een lange pijpleiding stroomt en een stroomafwaartse klep plotseling wordt gesloten, blijft het stromende water door traagheid vooruit bewegen. Dit resulteert in een snelle toename van de druk in de pijp, waardoor een schok ontstaat die gevolgen heeft voor pijpleidingen en aanverwante apparatuur.
De intensiteit van de waterslag hangt samen met het debiet in de pijpleiding en het hoogteverschil (drukverschil tussen de twee uiteinden van de pijpleiding). Hoe groter het debiet en het drukverschil, hoe sterker de botsdruk. In ernstige gevallen kan dit leiden tot schade aan de apparatuur. Om deze reden zijn systemen meestal uitgerust met overdrukvoorzieningen of buffersystemen om de effecten van waterslag te verminderen.
Waterslag beperkt zich niet tot watersystemen. Soortgelijke verschijnselen kunnen optreden in elke vloeistofstroom, inclusief vloeistoffen, gassen en gas-vloeistofmengsels, wanneer de druk snel verandert in een pijpleiding.
In RO-systemen kan er ook waterslag optreden als de hogedrukpomp te snel start of stopt. De opvoerhoogte van een RO-hogedruk-pomp is doorgaans 1 MPa of hoger. Als de pomp niet is uitgerust met een variabele-frequentieaandrijving (VFD) of zacht-startsysteem, kunnen plotselinge start-ups of uitschakelingen snelle drukveranderingen veroorzaken. Deze drukschokken kunnen de RO-membraanelementen en afdichtingscomponenten beïnvloeden, waardoor de membranen mogelijk worden beschadigd en een aanzienlijke afname van de zoutafstotingsprestaties wordt veroorzaakt.
Oplossing:
Vermijd bij het openen of sluiten van kleppen een snelle werking van de klep. Om het risico op waterslag te minimaliseren mag de stroomsnelheid in de leiding niet abrupt veranderen.
3. Membraantelescoop
3.1 Vorming van het telescopische effect
Membraantelescoop verwijst naar een structurele vervorming van een membraanelement met omgekeerde osmose, veroorzaakt door een te groot drukverschil tussen de toevoerzijde en de concentraatzijde. Wanneer het drukverschil de ontwerplimiet van het membraanelement overschrijdt, kan glijden optreden tussen membraanplaten of tussen de membraanplaten en de centrale permeaatbuis. Dit leidt tot axiale verplaatsing van de membraanlagen binnen het element.
Wanneer een RO-membraan gedurende een lange periode werkt onder drukverschillen tussen de fasen groter dan 0,35 MPa, ondervindt het membraanelement een sterke druk langs de stroomrichting (van de toevoerzijde naar de concentraatzijde). Als gevolg hiervan kan het ene uiteinde van het membraanelement naar binnen worden samengedrukt, terwijl het andere uiteinde naar buiten uitsteekt.
Het algehele uiterlijk lijkt op een verlengde telescoop, waarbij het ene uiteinde concaaf is en het andere convex, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.
Onder normale omstandigheden blijven de uiteinden van een standaard 8040 RO-membraanelement vlak en structureel stabiel, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.
De onderstaande afbeelding toont een YIME ultra-lagedruk-smembraanelement in maat 8040. Zoals weergegeven zijn beide uiteinden van het element vlak zonder uitsteeksels, wat erop wijst dat een membraanelement zich in normale toestand bevindt. Deze afbeelding toont het zijaanzicht van een correct vervaardigd membraanproduct.
3.2 Drukverschil tijdens het opstarten- en afsluiten van het systeem
Als tijdens het -opstarten van een RO-systeem de concentraatafvoerklep wordt geopend terwijl de hoge- hogedrukpomp al draait, kan de druk aan de concentraatzijde bijna nul worden, terwijl de toevoerzijde nog steeds een relatief hoge druk handhaaft. Deze situatie kan een groot momentaan drukverschil over het membraanelement veroorzaken.
Op soortgelijke wijze kan, voordat het systeem wordt uitgeschakeld, de concentraatafvoerklep van tevoren worden geopend terwijl de hogedrukpomp nog in bedrijf is, een soortgelijke drukschok optreden. Langdurig gebruik-onder dergelijke omstandigheden kan gemakkelijk leiden tot membraantelescoop.
Oplossing:
Volg de standaardprocedures bij het starten of afsluiten van het RO-systeem en verhoog de voedingsdruk geleidelijk om de impact van plotselinge drukverschillen op de membraanelementen te minimaliseren.
4. Tegendruk
Tegendruk verwijst naar de tegendruk die wordt gegenereerd aan de uitlaat of het stroomafwaartse gedeelte van een systeem. Het beschrijft meestal een druk die tegengesteld werkt aan de richting van de vloeistofstroom in een gesloten pijpleiding als gevolg van obstakels of structurele veranderingen in het leidingsysteem. Het kan ook verwijzen naar een drukomstandigheid bij de systeemuitlaat die hoger is dan de lokale atmosferische druk.
4.1 Tegendruk veroorzaakt door kruis-stroming tussen systemen
Wanneer twee of meer RO-systemen dezelfde permeaatverzamelleiding of concentraatverzamelleiding delen, kan kruisstroming- optreden als een systeem niet is uitgerust met een terugslagklep, of als de terugslagklep niet goed afdicht.
Als er dwarsstroming- plaatsvindt in de permeaatleiding, kan de RO-eenheid die niet in bedrijf is, tegendruk ervaren aan de permeaatzijde. In deze situatie kan de druk aan de permeaatzijde hoger worden dan die aan de concentraatzijde. Langdurig gebruik onder dergelijke omstandigheden kan delaminatie van de ontziltingslaag van het membraan veroorzaken.
Als er dwars-stroming optreedt in de concentraatpijpleiding, kan de RO-eenheid die niet in bedrijf is, onder druk blijven staan, wat ook een negatieve invloed kan hebben op de membraanelementen.
Oplossing:
Installeer betrouwbare terugslagkleppen op permeaat- en concentraatleidingen om omgekeerde stroming tussen systemen te voorkomen. Inspecteer regelmatig de afdichtingstoestand van de terugslagkleppen om een goede werking te garanderen.
4.2 Voorwaartse osmose
In systemen met een hoog zoutgehalte aan het voedingswater, zoals systemen voor de behandeling van percolaat op stortplaatsen, systemen voor hergebruik van pekel of systemen voor afvalwaterterugwinning, kan het zijn dat als de RO-eenheid wordt uitgeschakeld zonder een lage-drukspoeling uit te voeren, het- zoute water aan de concentraatzijde niet volledig wordt verplaatst.
Onder dergelijke omstandigheden kunnen niet alleen organische stoffen en anorganische zouten zich op het membraanoppervlak afzetten, maar kan er ook voorwaartse osmose optreden.
Omdat het zoutgehalte aan de permeaatzijde relatief laag is, kan het permeaatwater na uitschakeling terugstromen naar de concentraatzijde met een hoog-zoutgehalte als gevolg van osmotische druk. Deze stroomrichting is tegengesteld aan de normale permeaatproductierichting van een RO-systeem. Voorwaartse osmose op lange- termijn kan de structuur van de ontziltingslaag van het membraan beschadigen en zelfs tot delaminatie leiden.
Oplossing:
Nadat u het RO-systeem hebt uitgeschakeld, voert u een lage-drukspoeling uit met schoon water of voorbehandeld voedingswater om het- zoute water aan de concentraatzijde te vervangen. Dit helpt membraanvervuiling te voorkomen en vermindert het risico op voorwaartse osmose.
5. Membraandrogen en kraken
5.1 Sifoneffect
Als de concentraatleiding of permeaatleiding niet is voorzien van anti-hevelbescherming, kan er tijdens de systeemdrainage een heveleffect optreden. Dit fenomeen kan het water in het RO-membraansysteem gedeeltelijk of volledig afvoeren.
Wanneer membraanelementen gedurende langere tijd in een waterarme toestand blijven, kan het membraanoppervlak uitdrogen en barsten, wat permanente schade aan de ontziltingslaag tot gevolg heeft.
Oplossing:
Installeer anti-hevelvoorzieningen of lucht-breukbeveiliging in de permeaat- en concentraatleidingen om overheveling te voorkomen. Vermijd bovendien waar mogelijk het volledig leegmaken van de membraanelementen tijdens routinematige systeemuitschakeling.
5.2 Menselijke fouten of falen van het besturingssysteem
Membraandroging kan ook optreden als gevolg van een bedieningsfout of een storing in het besturingssysteem. Als bijvoorbeeld de concentraatafvoerklep en de permeaatafvoerklep worden geopend maar niet op tijd worden gesloten, kunnen de membraanelementen gedurende langere tijd zonder water blijven zitten, wat kan leiden tot uitdroging en barsten.
Het is vermeldenswaard dat sommige RO-membraanelementen in droge toestand door de fabriek worden geleverd, en in dit geval zal er geen droogschade optreden vóór de eerste inbedrijfstelling. Nadat het membraan echter voor de eerste keer is gehydrateerd en in gebruik is genomen, kan langdurige uitdroging nog steeds scheuren en structurele schade veroorzaken.
Bij de praktische werking van RO-systemen worden veel membraanstoringen niet veroorzaakt door het membraanproduct zelf, maar eerder door een onjuist systeemontwerp of onjuiste bedieningsprocedures.
Door de drukverschillen in het systeem op de juiste manier te controleren, de standaard opstart- en uitschakelprocedures te volgen, de prestaties van de voorbehandeling te verbeteren en regelmatig kritieke apparatuur te inspecteren, is het mogelijk om de fysieke schade aan RO-membranen aanzienlijk te verminderen en de levensduur van membraanelementen te verlengen.
Gezien deze praktische operationele uitdagingen integreert YIME intelligente besturingssystemen bij het ontwerpen van RO-systeemoplossingen om het risico op operationele fouten te verminderen. Wanneer klanten YIME RO-membraanproducten kopen, biedt ons team bovendien professionele technische begeleiding om een goede installatie en werking te garanderen.
