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反滲透系統(tǒng)故障分析 RO系統(tǒng)故障查明

    1.概要
    如有很多原因會(huì)造成反滲透裝置不能正常運(yùn)行。如同醫(yī)生診病一樣,在你對(duì)問題作進(jìn)一步分析之前,你必須可能地收集各種征狀。
    2.簡介
    本篇的主題是如何排除RO系統(tǒng)的故障,我們假定設(shè)備設(shè)計(jì)有相應(yīng)的儀表和取樣點(diǎn)以滿足故障排除和設(shè)備清洗的需要,這種設(shè)計(jì)在工業(yè)系統(tǒng)中十分常見。但是,對(duì)于家用或輕工業(yè)設(shè)備,這并是必須的。如果小型RO設(shè)備中包括相關(guān)儀器和取樣閥門,其市場價(jià)格將顯得十分昂貴,此時(shí)經(jīng)常更換RO膜元件所需的費(fèi)用則要低得多。而達(dá)到一定規(guī)模的RO系統(tǒng)(15加侖/分鐘以上,即35m3/小時(shí)以上),此時(shí)相對(duì)于在最初的投資成本中增加相關(guān)儀器、取樣閥門和清洗設(shè)備,經(jīng)常更換RO膜元件則變得昂貴的多。
    3.如何避免設(shè)備異常的最好方法是從一開始就進(jìn)行防范,以下是一些相關(guān)的RO設(shè)計(jì)的建議:
    設(shè)計(jì)RO系統(tǒng)時(shí)應(yīng)有水質(zhì)全分析。如果水質(zhì)存在季節(jié)性的變化(在地表水中十分常見)或水源變化(在市政供水中十分常見),盡量獲取你所能得到的所有分析數(shù)據(jù)并確認(rèn)它們?nèi)∽杂谧钚碌牟牧稀?
    現(xiàn)場進(jìn)行15分鐘SDI(污染密度指數(shù))試驗(yàn),以確定發(fā)生膠體污堵的可能性。
    如果你想在晚上做個(gè)好夢,就先確認(rèn)在設(shè)計(jì)RO系統(tǒng)時(shí)已設(shè)計(jì)有足夠的預(yù)處理。
    在設(shè)計(jì)RO時(shí)(特別是有可能發(fā)生污染時(shí))應(yīng)留有余地,在設(shè)計(jì)以干凈井水作為給水水源的反滲透系統(tǒng)時(shí),可以采用比地表水系統(tǒng)更加激進(jìn)的設(shè)計(jì)。
    在保守的RO系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)選用較低的水通量,因?yàn)闇p少單位膜面積上的產(chǎn)水量會(huì)減少污染物在膜對(duì)于以井水作為給水水源的系統(tǒng),設(shè)計(jì)水通量應(yīng)控制在8~14gfd(加/平方英尺/日)的范圍內(nèi)。對(duì)于井水作為給水水源系統(tǒng),設(shè)計(jì)水通量應(yīng)控制在14~18gfd的范圍內(nèi)。  
    對(duì)于不同的使用場合選擇合適的膜元件類型。有時(shí),在處理難于處理的地表水和工業(yè)廢水水源時(shí),使用電中性的CAB(醋酸纖維素)膜元件優(yōu)于使用帶負(fù)電荷的CPA(聚酰胺復(fù)合)膜元件。
    調(diào)查你周圍是否有使用同一進(jìn)水水源的反滲透系統(tǒng)。
    查明故障:
    首先,應(yīng)確認(rèn)RO系統(tǒng)的確出現(xiàn)了問題。當(dāng)給水TDS(總?cè)芙夤绦挝?大量增加時(shí),由于滲透壓的增大,會(huì)使系統(tǒng)對(duì)進(jìn)水壓力的要求隨之增加——TDS每增加100ppm,進(jìn)水壓力需增大1psig(磅/平方英寸):同時(shí),由于反滲透對(duì)鹽份按比例脫除。因而產(chǎn)水電導(dǎo)率也會(huì)相應(yīng)增加。另外,進(jìn)水溫度每降低10華氏度,給水泵壓力需增大15%。系統(tǒng)回收率增大,會(huì)增加濃水中的含鹽量,并相應(yīng)增加產(chǎn)品水的導(dǎo)電度?;厥章蕿?0%時(shí),進(jìn)水中TDS的濃度是平時(shí)的兩倍;回收率為75%時(shí),TDS濃度是平時(shí)的四倍;回收率為90%時(shí),TDS濃度達(dá)到平時(shí)的十倍。若回收率不變,降低產(chǎn)品水流量時(shí),會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)水電導(dǎo)率增加,因?yàn)辂}的透過量與水的透過量無關(guān),產(chǎn)水量減少時(shí)也就意味著用以稀釋鹽份的水量減少。
    我們建議您對(duì)所記錄的運(yùn)行數(shù)據(jù)運(yùn)行“標(biāo)準(zhǔn)化”,以確定系統(tǒng)污堵的規(guī)律,使你能夠訂出洗滌的時(shí)間表,并確認(rèn)系統(tǒng)有無故障。膜元件供應(yīng)商開發(fā)出一種“標(biāo)準(zhǔn)化”電腦軟件,能夠計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)化后的產(chǎn)水量、鹽透過量及給水-濃水壓降。這些標(biāo)準(zhǔn)化的參數(shù)是通過將每日的主要運(yùn)行數(shù)據(jù),如溫度,進(jìn)水TDS、回收率和壓力等與第一天的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。并根據(jù)變化作相應(yīng)調(diào)整而得到的。舉一個(gè)例子,如果第100天的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)水量是80gpm(加侖/分鐘),而第一天的產(chǎn)水量是100gpm(加侖/分鐘),說明膜元件受到了污堵并損失了20%的產(chǎn)水量,因而建議進(jìn)行清洗。如果RO系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)發(fā)生波動(dòng),那么最明智和合理的做法是判斷反滲透系統(tǒng)的真實(shí)狀態(tài)。
    RO系統(tǒng)停運(yùn)是否正確?系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),應(yīng)將系統(tǒng)中的濃水沖洗出來,否則污染物會(huì)沉積在反滲透膜表面。沖洗時(shí)最好采用RO產(chǎn)品水作為沖洗水源。
    RO系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)間是否太長?如果水長時(shí)間不流動(dòng)(特別是在溫暖的氣候條件下),會(huì)造成嚴(yán)重的微生物污染問題。
    如果為了控制碳酸鈣(石灰)結(jié)垢而加酸以調(diào)低pH值,你是否調(diào)到了所要求的pH值?
    確認(rèn)給水與濃水間的壓降增加值不超過15%。反之,也就意味著給水通道受到污染,膜表面水流量受到限制,系統(tǒng)需要清洗了。監(jiān)測段間壓降會(huì)有助于判斷哪段發(fā)生污堵,從而可判斷出可能的污染物。
    確認(rèn)給水和產(chǎn)水間的壓降不超過15%,反之則表明反滲透膜表面已受到污染需及時(shí)進(jìn)行清洗。
    確認(rèn)產(chǎn)水導(dǎo)電度增加值不超過15%,反之則表明反滲透膜表面已受到污染需及時(shí)進(jìn)行清洗。確認(rèn)各儀表已經(jīng)過校準(zhǔn)。
    有可能的話,測量每段產(chǎn)水水質(zhì)及每支壓力容器產(chǎn)水水質(zhì)。有些污染物會(huì)污染系統(tǒng)前半部分;另一些污染物會(huì)污染系統(tǒng)后半部分。使用RO系統(tǒng)故障分析表(附后)可以幫助確認(rèn)污染物的種類。
    從產(chǎn)品水管取樣并測定產(chǎn)水導(dǎo)電度以檢查O型圈有無損壞,取樣時(shí)采用向取樣管插入1/4英寸塑料管的方法并測量插入深度。
    檢查RO前保安過濾器中有無污染物,因?yàn)橄鄬?duì)來說為比較容易做到。
    在RO膜元件中有無污染物或是否受到損傷。
    取樣并分析RO給水、濃水和產(chǎn)品水水質(zhì),并將分析結(jié)果與膜元件制造廠家提供的設(shè)計(jì)值比較。
    在RO出現(xiàn)故障時(shí),如能排除因外部損傷而引起的原因,那么,就需要推測污染物的類型,并據(jù)此進(jìn)行一次或一系列的清洗工作。
    采集清洗液并對(duì)所去除的污染物、顔色變化或pH值變化情況進(jìn)行分析,清洗效果可在RO系統(tǒng)重新投運(yùn)時(shí)得到證實(shí)。
如果你并不知道污染物是什么,并且不想親自在現(xiàn)場做實(shí)驗(yàn)以選擇合造的清洗液及清洗方法。那么,會(huì)有供應(yīng)專用清洗劑和提供RO膜元件非現(xiàn)場評(píng)估服務(wù)公司可以為您進(jìn)行服務(wù)。尤其是在初次清理RO時(shí),這樣的服務(wù)將十分有價(jià)值。
    如果以上所有檢查RO膜元件中污染物的方法均未奏效,那么只能進(jìn)行膜元件解剖分析,此時(shí)拆開膜元件并對(duì)膜表面和污染物進(jìn)行分析測試以確定問題所在。 
      反滲透系統(tǒng)最終是需要進(jìn)行清洗的,在你的RO系統(tǒng)表現(xiàn)出污染的傾向、長時(shí)間停運(yùn)之前、或按計(jì)劃進(jìn)行常規(guī)保養(yǎng)時(shí),建議你清洗RO系統(tǒng)。當(dāng)出現(xiàn)下列污染特征(標(biāo)準(zhǔn)化后產(chǎn)水量下降10~15%,標(biāo)準(zhǔn)化后產(chǎn)水水質(zhì)下降10~15%,或者給水與濃水間的壓降增加10~15%)時(shí),表明你的RO系統(tǒng)需要清洗了。
    由于RO系統(tǒng)出現(xiàn)污垢而需要清洗的頻率隨地點(diǎn)的不同而不同,一般習(xí)慣上可接受的清洗頻率是3~12個(gè)月一次。如果每個(gè)月你不得不清洗一次以上,你就應(yīng)該改善RO的預(yù)處理系統(tǒng),調(diào)整RO系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù),如果每1~3個(gè)月需要清洗一次,則需要在提高當(dāng)前設(shè)備的運(yùn)行水平上做工作,但是否需要改進(jìn)預(yù)處理系統(tǒng)較難判斷。
    在RO設(shè)計(jì)中通常會(huì)忽視使用RO產(chǎn)品水沖洗系統(tǒng)中的污垢,采用該法可減少RO的清洗次數(shù)。在設(shè)備停運(yùn)期間用產(chǎn)品水浸泡RO膜組件有助于溶解垢和松散沉積物,因此降低化學(xué)清洗頻度。 
     有許多因素與選擇合適的清洗化學(xué)藥品和正確的清洗方法有關(guān)。在你頭一次進(jìn)行清洗時(shí),建議與設(shè)備制造商、RO膜組件制造商、RO系統(tǒng)專用藥品供應(yīng)商聯(lián)系。一旦辨明污染種類后,建議采用一種或多種清洗藥品。這些藥品可能是常規(guī)的,可以從許多供應(yīng)商那里買到,也可能是專用清洗液,這種專用清洗液可能更貴一些,但是使用時(shí)會(huì)更簡便,并且這些公司還具有提供技術(shù)支持優(yōu)點(diǎn)。還有一些公司可能提供更有價(jià)值的服務(wù);他們把從你的系統(tǒng)中取出的膜組件帶回進(jìn)行試驗(yàn),從而選擇正確的清洗藥品和方法。
    通常需按特定的次序使用各種不同的清洗藥品進(jìn)行清洗,以獲得最佳的清洗效果。比如首先使用低pH值的清洗除去水垢一類的物質(zhì),然后使用一種高pH值的清洗液除去有機(jī)物。但是有時(shí)也會(huì)首先使用高pH值的清洗液除去油類污垢,然后再使用一種低pH值的清洗液。有一些清洗液中還添加有洗滌劑,這將有助于清除污染嚴(yán)重的生物和有機(jī)雜質(zhì)。其它的清洗添加有象EDTA之類的螯合劑,這些螯合劑有助于清除膠體、有機(jī)物、生物雜質(zhì)和硫酸鹽垢。必須記住的是選用不正確的清洗藥品或清洗步驟不正確時(shí)可能會(huì)使污堵更嚴(yán)重。     
    只有設(shè)計(jì)好了的清洗系統(tǒng)才能保證清洗的成功,通常并不是使用固定管路來與反滲透本體連接,而是使用臨時(shí)軟管做為接管路。在清洗多段RO時(shí)建議每次只清洗一段以提高橫向清洗流速。用于配制清洗液和沖洗系統(tǒng)的水源應(yīng)是RO產(chǎn)品水、去離子水或者至少是軟水,系統(tǒng)中的所有部件應(yīng)該是耐腐蝕的。清洗系統(tǒng)的主要部件有:
    RO清洗箱:清洗箱的大小要求能容納從軟管、管道和壓力容器中排出的水;該清洗箱應(yīng)設(shè)計(jì)成能100%排空;容易添加和混合清洗藥品;在RO清洗泵出口設(shè)計(jì)有再循環(huán)管,有透氣。

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