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【详解】反渗透膜损坏的原因与解决办法及安装的技术要点
发布日期:2018-9-4 15:25:58
反渗透膜损坏的原因及解决办法:

一、反渗透设备的操作不当引起膜性能的损坏



1、反渗透设备中有残余气体在高压下运行,形成气锤会损坏反渗透膜。常有两种情况发生:


    A、设备排空后,重新运行时,气体没有排尽就快速升压运行。应在 2~4bar 的压力下将余下的空气排尽后,再逐步升压运行。

    B、在预处理设备与高压泵之间的接头密封不好或漏水时(尤其是微滤器及其后的管路漏水)当预处理供水不很足时,如微滤发生堵塞,在密封不好的地方由于真空会吸进部分空气。应清洗或更换微滤器,保证管路不漏。总之,应在流量计中没有气泡的情况下逐步升压运行,运行中发现气泡应逐渐降压检查原因。




2、反渗透设备关机时的方法不正确:


    A、关机时快速降压没有进行彻底冲洗。由于膜浓水侧的无机盐的浓度高于原水,易结垢而污染膜。

    B、用投加化学试剂的预处理水冲洗。因含化学试剂的水在设备停运期间可能引起膜污染。反渗透设备在准备关机时,应停止投加化学试剂,逐步降压至 3bar 左右用预处理好的水冲洗 10min,直至浓缩水的 TDS 与原水的 TDS 很接近为止。



3、反渗透设备消毒和保养不力导致微生物的污染:

    这是复合聚酰胺膜使用中普遍存在的问题,因为聚酰胺膜耐余氯性差,在使用中没有正确投加氯等消毒剂,加上用户对微生物的预防重视不够,容易导致微生物的污染。目前许多厂家生产的纯水微生物超标,就是消毒、保养不力造成的。

    主要表现为:出厂时,RO 设备没有采用消毒液保养,设备安装好后没有对整个管路和预处理设备消毒;间断运行不采取消毒和保养措施;没有定期对预处理设备和反渗透设备消毒;保养液失效或浓度不够。




4、反渗透设备余氯监测不力:


    如投加 NaHSO3 的泵失灵或药液失效,或活性炭饱和时因余氯损坏膜。

二、清洗不及时与清洗方法不正确导致的膜性能的损坏设备



    在使用过程中,除了性能的正常衰减外,由于污染而引起设备性能的衰减更为严重。通常的污染主要有化学垢,有机物及胶体污染,微生物污染等。不同的污染表现出的症状是不同的。

    鉴别污染类型要综合原水水质、设计参数、污染指数、运行记录、设备性能变化及微生物指标等加以判断:



    1、胶体污染:发生胶体污染时,通常伴随着以下两个特性:

    A、前处理中微滤器堵塞得很快,尤其是压差增大很快。

    B、SDI 值通常在 2.5 以上。

    2、微生物污染:发生微生物污染时,RO 设备的透过水和浓缩水中的细菌总数都比较高,平时一定没有按要求进行保养和消毒。

    3、钙垢:可依据原水水质及设计参数进行判断。对碳酸盐型水而言,如果回收率为 75%时,设计时投加了阻垢剂,浓缩液的 LSI 应小于 1;不投加阻垢剂时浓缩液的 LSI 应小于零,一般不会产生钙垢。
    4、可用 1/4 英寸的 PVC 塑料管插入组件中测试组件不同部位的性能变化进行判断。
    5、根据设备性能的变化判断污染的类型。
    6、可用酸洗(如柠檬酸、稀 HNO3),根据清洗的效果和清洗液判断钙垢,通过清洗液成分分析进一步证实。
    7、对清洗液进行化学分析:取原水、清洗原液、清洗液、三个样分析。在不能确定污染的类型时,通常采用清洗(3)+消毒+0.1%HCl(pH 为 3)的步骤清洗。



反渗透设备膜结垢的原因分析: 


1、设计原因:

    (1)反渗透设计为三段运行,回收率为85%,这种运行方式使进入三段的水质含盐量就已经很大,三段浓水水质就更差了,所以三段运行的反渗透最后一段膜元件结垢倾向是比较大的。目前大多数反渗透设计为二段运行,回收率751.反渗透设计为三段运行,回收率为85%,这种运行方式使进入三段的水质含盐量就已经很大,三段浓水水质就更差了,所以三段运行的反渗透最后一段膜元件结垢倾向是比较大的。目前大多数反渗透设计为二段运行,回收率75%。



    (2)反渗透设计设备停运后冲洗为反渗透进水进行低压冲洗,这种运行方式冲洗时压力为0.3~0.4MPa,在这种压力下,反渗透仍然有淡水产生,浓水侧的水还是被浓缩了含盐量仍然很大,这就容易使停运的反渗透浓水侧出现结垢现象。现在大多数的反渗透停运后冲洗设计为反渗透的产水或采用除盐水进行冲洗,这种冲洗方式能够很好的把反渗透浓水置换出来,从而保证了反渗透停运后浓水侧的含盐量很低,能够有效地防止反渗透停运中出现浓水侧结垢现象的发生。




2、加药投加不当原因:

    (1)加药没有完全混合均匀,从而导致加药不匀,也容易引起反渗透膜结垢。

    (2)药剂量过小,药剂就不会发挥其充分作用,导致结垢和污垢产生,影响产水质量和产水量,增加膜的清洗频率,影响膜的使用寿命。

    (3)药剂量过大,系统本身会吸收一定的药剂,当药剂适量时,对系统不会产生什么不良影响;但是,当药剂量过大时,多余的药剂会吸附于膜表面,致使产水量下降。当这种现象出现时,在设备停机时一定要将阻垢剂彻底冲洗出来,否则会留在膜上产生污染问题,同时减少药剂使用量,随着时间的推移,药剂会重新溶于浓水侧被排出。




    (4)夏天气温较高或者水中细菌数量较多时,细菌增生比较快,当药剂量过大时,更使这一过程增加,所以根据实际情况应配备一定量的杀菌剂使用。
    (5)反渗透阻垢剂分子量过大时,造成其分散后的基团过大,形成絮团趋势,使其发生类似有机絮凝剂的污染形式,很难处理,为维持生产的继续,必须一年到头不停地清洗。
    (6)为实现自动加药的目的,有些阻垢剂中加入了示踪剂,以确保时时监控药剂量,防止药剂投加不稳定给系统带来的影响,但是由于示踪性物质往往不是完全水溶性的,所以多少也会在膜元件内造成沉积,但因其加药量很小,故污堵很慢,短时间内不易被发现。

3、反渗透设备操作原因:



    (1)停机时快速降压没有进行彻底冲洗。由于膜浓水侧的无机盐的浓度高于原水,易结垢而污染膜。


    (2)用投加化学试剂的预处理水冲洗。因含化学试剂的水在设备停运期间可能引起膜污染。因此,在准备停机时,应停止投加化学试剂,逐步降压至3bar左右用预处理好的水冲洗10min,直至浓缩水的TDS(总溶解固体)与原水的TDS很接近为止。

针对水垢造成的反渗透膜堵问题的分析:


    经过多年的发展,反渗透纯水技术因其过滤彻底,可有效去除水体中的水垢、重金属、治病微生物等特性现已成为净水主流技术产品。然而反渗透设备在高硬度水质地区常易发生堵膜,故障率高的现象,经研究发现是水垢造成的。


特别地,水垢对各个部件的影响包括:

进水电磁阀
1、水满关不紧自来水,导致水满还有沸水流;

2、水垢堵塞增加工作发热量,直接烧坏;

3、减少进水能量,导致水泵烧坏等几大问题。

水 泵
1、增加水泵的工作噪音;

2、破坏水泵的密封性;

3、水垢严重导致水泵压力不够等。

RO反渗透膜



    水垢对RO的直接影响是堵膜或制水慢。因为当纯水机处于待机状态下RO膜里还有浓水保留,通过浸泡会在RO膜的表面形成水垢晶体,晶体较多时无法通过冲洗功能冲干净,常年累月造成堵膜和制水慢等问题。

废水阀



    水垢还会影响废水阀造成堵塞或废水阀不灵敏,出现废水关不死,无法制水现象。

    因此,在使用的过程中,我们要注意预防发生结垢现象。下面为大家简单分析下。

    水处理设备在使用过程中预防水垢办法有以下几点:


    1、其实水垢的导热性能很差,比金属相差几百倍。如果使用时间久了难免会产生一些水垢之累的需要及时清理的物质。因此使得结垢部位温度过高,引起金属强度下降,局部变形,产生鼓泡,甚至发生爆炸事故,危机生命安全。严重影响锅炉换热效果,提高锅炉运行成本。

    2、在家庭中常使用的小型纯净水处理设备,在长时间使用的过程中,通过反渗透膜两侧的压力差作为动力,进行水交换,在水不断的交换的同时会导致大量的盐聚集,盐中含有大量的沉淀物质,时间长了就会发生结垢现象。结构严重就会纯净水的质量。在使用的过程中我们要有效的预防这种情况出现。

    3、在使用纯净水处理设备的时候,要保持一定过滤器过滤速度,并且保持匀速,合理的过滤速速和匀速可以保证了水的净化效果和最佳效率运行,要选择颗粒度大小基本一致的滤料,过滤水比较彻底。

    小记:结垢是一种常见的问题,在使用设备时要做到及时发现及时处理,这样才能利于净水处理设备的长期使用。

反渗透膜元件在安装时须注意的几个方面:


    在反渗透设备的安装过程中,膜元件的安装是至关重要的,如果在安装与拆卸时操作不当,就有可能造成严重的损失,今天为大家介绍反渗透膜的安装及拆卸的一些注意事项。

反渗透膜元件安装前准备:

1、清洁压力容器

    在安装反渗透膜元件之前需要清洁压力容器的内部环境,达到防止污垢或碎片沉积在膜元件外表面的效果。建议用海棉球浸入50%的甘油溶液以后,采用合适的工具在膜壳内部来回擦洗,将膜壳内壁清洁干净。在清洁过程中,要注意不让工具划伤膜壳内表面。



2、冲洗系统管路

    如果系统是全新的,在安装反渗透膜之前需要充分冲洗系统管路,以防止避免碎片、溶剂、或余氯等与膜元件接触。

反渗透膜元件的安装:



(1)从纸箱中的塑料包装中取出膜元件。

    注意:打开塑料的时候最好在一端剪开口子,取出膜元件后保存一些完整的塑料袋,已备膜元件需要装袋保存时使用。



(2)在膜元件适配器上装上“O”型环,安装时涂上一些甘油,并小心的安装防止“O”型环被刮损。同时在膜元件产水管的内侧或外侧也涂上甘油。

    注意:不要使用阳离子洗涤剂、食用油等作为润滑剂,否则有可能对反渗透膜元件造成不可恢复的损害。



(3)在浓水密封圈上图上甘油,并按图1所示小心的安装在膜元件进水侧的环形槽中。

    注意:浓水密封圈要妥善安装,否则有可能造成膜元件实际回收率高原设计值。



(4)按照膜元件表面箭头所指的方向将其平缓的推入压力容器,至膜元件三分之二进入压力容器后,在膜元件的进水侧产水管上插上适配器,如图2所示。



(5)将另一支膜元件连接在露出的产水适配器上,连接紧密后平缓的推入压力容器,至第二支膜元件的三分之二进入压力容器后,重复进行上述操作装入下一支膜元件。



(6)当同一压力容器内最后一支膜元件安装完毕后,在膜元件的进水端插上闭式产水适配器上或套上产水管堵头,见图4。



(7)安装完进水端产水适配器后,将压力容器的短板安装好。检查产水管堵头和短板之间的距离要小于5mm。

注意:如果产水管堵头和端板之间的距离大于5mm,那么在系统启停时,反渗透膜元件的过度移动有可能造成O型环或浓水密封圈的错位或破损,从而造成产水水质下降,因此需要在这两者之间安装垫片。

安装注意事项:



    1、膜元件保存在浓度为0.05%到0.1%的亚硫酸氢钠溶液中,安装时注意防护皮肤和眼睛;

    2、保存一部分包装材料,以便膜元件临时需要拆出或者保存之用;

    3、为每个压力容器编号,并根据压力容器中元件的正确顺序记录每个膜元件的位置,记录要根据新元件的安装以及元件位置的改变进行更新;

    4、为了避免元件的损坏,安装时一定要小心轻放,注意保持膜元件外部清洁,只能用干净的手或者手套接触元件。

    5、检查端板紧固件的紧固程度和承压板、承托伞是否到位。

    6、确保推力环在浓水端。

    7、在所有事项完成后,用高压泵给膜组件缓缓加压,逐渐排出壳内的 空气,排空后停泵卸压,往复几次,使密封垫正常舒展。

    8、产品净水口不能有背压,留有阀门之类以堵住净水口。

工业反渗透膜安装图解:


    反渗透膜的安装方法与注意事项,大家都看明白了吗?还不明白的朋友也没有关系,接着往下看,下面我们就以工业反渗透膜8040为例,给大家分享图解说明:


工业反渗透膜规格8040



    规格说明:8040即直径(含橡皮胶圈)为8英寸,长为40英寸。

膜元件的结构示意图:



    反渗透膜的结构,有非对称膜和均相膜两类。当前使用的膜材料主要为醋酸纤维素和芳香聚酰胺类。其组件有中空纤维式、卷式、板框式和管式。可用于分离、浓缩、纯化等化工单元操作,主要用于纯水制备和水处理行业中。

反渗透膜剖面图



    反渗透技术原理是在高于溶液渗透压的作用下,依据其他物质不能透过半透膜 而将这些物质和水分离开来。反渗透膜的膜孔径非常小,因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等。系统具有水质好、耗能低、无污染、工艺简单、操作简便等优点。

膜元件安装准备工作:


膜元件投装:



     首先,打开膜包装,套上盐水密封圈,采用正确的安装方向:从膜壳的进水端往浓水端推进,反向安装膜元件会导致浓水密封环损坏;膜元件没有黑色密封圈的浓水端首先进入膜壳,膜元件有黑色密封圈的进水端后进入膜壳,如果反向可能导致系统运行时切向流速不够,浓差极化和污染速度增加。

    使用正确的润滑剂,推荐使用甘油(丙三醇)。严格禁止使用洗洁精、凡士林以及其它油类润滑剂,洗洁精属于阳离子表面活性剂会导致电负性的膜元件水量下降,其它油性润滑剂会导致膜元件中心管脆化损坏。



    安装结束前必需消除安装间隙,即使是合格的膜壳和膜元件也会有尺寸偏差,当系统运行时由于存在安装间隙,膜元件会在膜壳内来回滑动,撞击膜壳端板,从而导致故障。当进水侧膜壳端盖被锁定前,必需在膜壳与膜元件之间连接的适配器上安装垫片消除安装间隙。


反渗透膜壳拆分剖析图:



压力容器端板安装


工业反渗透膜安装后的检查与拆出要点:


装填膜元件后的检查:


1、通水确认
    仔细检查管配件连接是否正确、螺丝是否拧紧,然后进行通水实验,通水时让水压缓慢上升。

2、调整操作条件
    密切注意给水及产水水量的同时,调整既定产水量及回收率,如果没有损失或者其他问题时,让系统持续运行这样状态一个小时。

3、检查产水水质
    将各膜组件产水水质取样以检查产水水质(电导率),如果有水质异常膜组件,请再次确认O型圈、浓水密封环等,更换不良配件。

4、初次运行记录
    系统初次运行记录十分重要,它是日后系统故障分析判断的基础。

膜元件拆出

    有时要进行反渗透系统检查或膜元件存储、运输或替换,请按照以下步骤进行:



1、拆下压力容器上进水、浓水和产水的管道,除去连接配件;


2、拆去压力容器两端的端盖;

3、从进水端向浓水端推膜元件,直至浓水端漏出膜元件;

4、缓缓拉出膜元件后除去和下一膜元件之间的连接部件;

5、重复步骤(3)和(4),如果需要的话,可以用一根PVC管从进水端推膜元件的端面;

6、将拆下的膜元件放在干净的塑料袋中,并灌注适量的浓度为0.05~0.1%的亚硫酸氢钠溶液,密封后保存。

反渗透膜元件的保存!


    为了防止在存储期间膜表面生物的生长和在后续操作中性能的降低,膜元件必须被保存在特制的溶液中。


新膜元件:



    (1)膜元件在出厂前都经过了通水测试,并使用1%的亚硫酸钠溶液惊醒储藏处理,然后用氧气隔绝真空包装;

    (2)膜元件必须一致保持在湿润状态。即使是在为了确认同意包装的数量而需暂时打开时,也必须是在不损坏塑料袋的状态下进行,此状态应保存到使用时为止;

    (3)膜元件最好保存在5~10℃的低温下。在温度超过10℃的环境中保存时要选择通风良好的场所,并且避免阳光直射,保存温度不要超过35℃;

    (4)膜元件如果发生冻结就会发生物理破损,所以要采取保存措施,不要使之冻结;

    (5)堆放膜元件时,包装箱不要超过5层,并要确保纸箱保持干燥。

使用过的膜元件:



    (1)膜元件必须一直保持在阴暗的场所,保存温度不要超过35℃,并且要避免阳光直射;

    (2)温度在0℃以下时会有冻结的风险,所以要采取防冻结措施;

    (3)为了防止膜元件在短期储藏、运输以及系统待机时微生物的滋长,需要用纯水或反渗透产水配置浓度500~1,000ppm、pH3~6的亚硫酸钠(食品级)保护液浸泡元件。通常,采用Na2S2O5,它与水反应生成亚硫酸氢盐:Na2S2O5+H2O—2NaHSO3

    (4)将膜元件放在保存溶液中浸泡大约1小时后,将膜元件从溶液中取出,并包装在氧隔离袋中,将袋子密封并贴上标签,标明包装日期;

    (5)需要保存的膜元件进行重新包装之后,保存条件与新的膜元件的一致。

    (6)保存液的浓度及pH都要保持在上述范围,需要定期检查,如果可能发生偏离上述范围时,要再次调制保存液;

    (7)无论在何种情况下进行保存时,都不能使膜处于干燥状态。

    (8)另外也可以采用浓度(质量百分比浓度)为0.2~0.3%甲醛溶液作为保存溶液。甲醛是比亚硫酸氢钠更强的微生物杀伤剂,并且成分中不含有氧。

反渗透膜的各项指标:


1、反渗透膜脱盐率和透盐率


    盐透过率=产水浓度/进水浓度×100%

    脱盐率=(1–产水含盐量/进水含盐量)×100%
    透盐率=100%–脱盐率

    膜元件的脱盐率在其制造成形时就已确定,脱盐率的高低取决于膜元件表面超薄脱盐层的致密度,脱盐层越致密脱盐率越高,同时产水量越低。

    反渗透对不同物质的脱盐率主要由物质的结构和分子量决定,对高价离子及复杂单价离子的脱盐率可以超过99%,对单价离子如:钠离子、钾离子、氯离子的脱盐率稍低,但也超过了98%;对分子量大于100的有机物脱除率也可过到98%,但对分子量小于100的有机物脱除率较低。


2、反渗透膜产水量

    产水量——指反渗透系统的产水能力,即单位时间内透过膜水量,通常用吨/小时或加仑/天来表示。

    渗透流率——也是表示反渗透膜元件产水量的重要指标。指单位膜面积上透过液的流率,通常用加仑每平方英尺每天(GFD)表示。过 高的渗透流率将导致垂直于膜表面的水流速加快,加剧膜污染。


3、反渗透膜回收率

    回收率——指膜系统中给水转化成为产水或透过液的百分比。依据预处理的进水水质及用水要求而定的。膜系统的回收率在设计时就已经确定,

    回收率=(产水流量/进水流量)×100%

    对于大型RO系统,回收率通常受难溶盐结垢倾向的限制,也就是受到浓水的最大浓度的限制;对于小型的RO系统,回收率通常低于30%~50%。在较低回收率时,RO装置无需控制难溶盐的溶解度也可安全运行。成本通常不是小型RO系统需优先考虑的。

如何提高反渗透膜的寿命
    反渗透膜元件通常浸润1%NaHSO3和18%的甘油水溶液后贮存在密封的塑料袋中。反渗透设备试机完后,采用过两种方法保护膜。设备试机运行两天(15~24h),然后采用2%的甲醛溶液保养;或运行2~6h后,用1%的NaHSO3的水溶液进行保养(应排尽设备管路中的空气,保证设备不漏,关闭所有的进出口阀)。两种方法均可得到满意的效果。

 


    反渗透设备中有残余气体在高压下运行,形成气锤会损坏膜常有两种情况发生:设备排空后,重新运行时,气体没有排尽就快速升压运行。应在2~4bar的压力下将余下的空气排尽后,再逐步升压运行。在预处理设备与高压泵之间的接头密封不好或漏水时(尤其是微滤器及其后的管路漏水)当反渗透预处理供水不很足时,微滤发生堵塞,在密封不好的地方由于真空会吸进部分空气。应清洗或更换微滤器,保证管路不漏。应在流量计中没有气泡的情况下逐步升压运行,运行中发现气泡应逐渐降压检查原因。



    由于膜浓水侧的无机盐的浓度高于原水,易结垢而污染膜。用投加化学试剂的预处理水冲洗。因含化学试剂的水在设备停运期间可能引起膜污染。反渗透设备在准备关机时,应停止投加化学试剂,逐步降压至3bar左右用预处理好的水冲洗10min,直至浓缩水的TDS与原水的TDS很接近为止。

    复合聚酰胺膜使用中普遍存在的问题,因为聚酰胺膜耐余氯性差,在使用中没有正确投加氯等消毒剂,加上用户对微生物的预防重视不够,容易导致微生物的污染。目前许多厂家生产的纯水微生物超标,就是消毒、保养不力造成的。反渗透设备没有采用消毒液保养;设备安装好后没有对整个管路和预处理设备消毒;间断运行不采取消毒和保养措施;没有定期对预处理设备和反渗透设备消毒;保养液失效或浓度不够。



    由于一般性的自来水经过RO膜过滤后的纯水电导率5μs/cm(RO膜过滤后出水电导=进水电导×除盐率,一般进口反渗透膜脱盐率都能达到99%以上,5年内运行能保证97%以上。对出水电导要求比较高的,可以采用2级反渗透,再经过简单的处理。

    1、确认反渗透系统预处理水质符合设计导则要求,按设计方案添加化学药剂,自控、仪表、管路系统均满足运行条件。

    2、在低压力、小流量状态下排除系统内的空气,防止水锤。

    3、启动给水泵,在低于给水压力50%的压力下冲洗,直至排水中不再含有保护液(可能需要1小时或更长时间)。

    4、缓慢增加给水压力并调节浓水阀,至回收率符合设计值。

    5、反渗透系统达到设计条件后,核查浓水的LSI。

    6、反渗透系统稳定运行0.5~1小时后,记录全部运行。

    反渗透膜广泛用于电力、石油化工、钢铁、电子、医药、食品饮料、市政及环保等领域,在海水及苦咸水淡化,锅炉给水、工业纯水及电子级超纯水制备,饮用纯净水生产,废水处理及特种分离过程中发挥着重要作用。



    以上就是对反渗透膜损害以及安装相关的介绍,大家如果有不同看法,或者更好的建议,欢迎大家在下方评论留言!大家共同学习!共同进步!
作者:大河人家

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