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性能衰减原因和解决方法
 
慧聪网   2005年12月20日15时32分      

    低脱盐率和高水通量

    膜氧化

    低脱盐率和高产水量是膜被氧化(余氯、溴和臭氧所氧化)的典型症状。其它的氧化剂例如过乙酸、过氧化氢等混合物破坏性相对较弱,但是如果存在过量而且与金属催化剂共存时仍然对膜有损坏作用。在偏碱性的溶液中,如果含有余氯和溴,更容易对膜造成损伤。在氧化初期,上游的膜元件比其它部分损伤更严重。

    通过膜元件染色试验和切片试验,可以肉眼观察到膜的氧化损伤。所有被氧化的膜元件是无法修复的。

    泄露

    由于机械或者产水管的损伤引起进水和原水的泄露,导致低脱盐率和高产水量。超高的压力和剧烈的冲击对膜元件造成严重的损伤,导致产水量偏高。损伤的类型有○型圈的泄露、中心管破裂、膜卷窜动(望远镜现象)、膜片划伤和膜口袋破裂。

    低脱盐率和普通产水量

    ○型圈泄露

    可以通过探管试验发现○型圈泄露,检查连接件、适配器等部件的密封圈的安装和使用情况,更换老化和破损的密封圈。密封圈可能是因为和化学品接触或机械压力造成老化和破损。例如,水锤造成对膜元件的冲击,有时,在膜装载的过程中,不正确的安装和拆卸也会导致以上现象。

    望远镜现象

    进水和浓水之间的压差过大,是造成望远镜现象的原因。因为8英寸膜进水断面较大,所以更容易发生此现象。安装时要确认在压力容器下游放置推力环支撑膜元件。小尺寸的膜元件的支撑依靠它们的中心管。严重的望远镜现象能够撕开胶线和膜片本身。望远镜现象的损伤可以用探管法确定(章节 8-3). 操作条件导致压降过大,详细内容会在高压差章节中介绍。例如,当高压泵启动瞬间,最上游位置的膜元件会受到高速水流的冲击,可以使用电动慢开阀防止望远镜现象。

    膜表面磨损

    进水中的晶体或有尖锐边角的金属悬浮物颗粒会造成上游膜元件的磨损,应检查进水中是否含有这类物质。用显微镜检查入口侧膜元件,可以发现这类物质造成的损伤。这种损伤是不可修复的,所以在预处理过程中一定要去除这些颗粒。

    产品水背压

    在任何时候,当产品水压力超过浓水侧压力0.3 bar (5 PSI) 时,膜片可能被撕破。根据破损膜元件的解剖分析,外侧膜表面会出现与中心管平行的裂纹,通常靠近外侧胶线。膜的破损通常发生在各条胶线的边缘。

    膜口袋的破裂

    在制造卷式膜元件的工艺中,通常是将一页膜片中间对折。在某些条件下,膜页的对折处可能会破裂。从而盐透过量增加,产水量增加或者无变化。膜口袋破裂可能是由以下情形引起的:

    · 启动时的水力冲击 (例如系统中存在空气)

    · 操作压力升高过快

    · 剪应力的增加

    · 结垢和污染物的磨损

    · 产品水背压

    膜口袋破损通常发生在使用一年之后或者经常不正确的操作和频繁的系统启停。 

    低脱盐率和低产水量

    此类现象通常是因为胶体污染、金属氧化物污染或难溶盐结垢造成的。

    胶体污染

    胶体污染大多数发生在第一段,如果每一段都分别装有流量计,就很容易发现此类污染的位置。经常使用SDI 仪检测预处理的效果。

    检测 SDI 膜片和保安滤芯上的沉积物,按规则清洗膜系统并改造膜工艺。

    金属氧化物污染

    金属氧化物污染也大多数发生在第一段,检查进水中的铁、铝的含量,并且检查上游系统设备和管路的材质,如果材质不正确会导致腐蚀和铁离子溶入水中。也可以通过保安滤芯和SDI 膜片上发现金属氧化物。用酸液清洗膜系统可以去除该污染。改善预处理或设备材质可以减轻此类问题。

    结垢

    难溶盐结垢经常发生在系统末段,然后逐渐向上游发展。分析钙、锶、钡、硫酸根、氟离子、硅、pH值和LSI指数( S & DSI指数用于海水)。通过分析进水和产水, 我们可以计算盐份在整个系统中的物料平衡。除了CaCO3之外,其它的难溶盐现象都比较缓慢,因为水中含量比较少。

    通过显微镜可以看到结晶体的结构,通过化学分析或X-ray 分析,可以确定结垢物种类。通过对酸、碱清洗溶液的分析,也可以找到污染物质。一般对于碳酸盐结构,在预处理单元中调节pH值即可控制。对于其它难溶盐,既要使用阻垢剂和适当的预处理工艺,也要控制回收率。系统运行回收率一定不要超过设计值。

    低产水量和正常脱盐率

    生物污染

    生物污染通常发生在系统的前端,影响产水量、进水量、进水压力、压差和脱盐率:

    ·在一定的操作压力和回收率下,产水量逐渐减少。

    ·在一定的操作压力和回收率下,进水量逐渐减少。

    ·如果在一定回收率下保持产水量不变,需要提高进水压力。提高进水压力导致了不良的运行状态,会增加污染和清洗难度。

    ·当微生物污染严重或混合有淤泥污染,压差会快速增大。

    ·因为压差对于我们判断污染很重要,所以我们强烈建议每一段都应安装压力检测仪表。

    ·脱盐率初期正常,当微生物污染变严重时会下降。

    ·解决措施是对整个系统包括预处理进行杀菌,并且优化预处理系统对付原水中微生物的生长。

    ·不彻底的清洗和杀菌工作会导致微生物再次快速生长。

    长期存放

    如果新的膜元件被长期放置在亚硫酸氢钠保护液中,药液可能会失效,发生生物污染。如果保护溶液放置的太久,或存放温度过高,或和氧气接触发生氧化,都会造成此现象。用碱洗对恢复产水量有帮助。

    未完全保湿

    如果膜元件曾经变干,会导致产水量下降,脱盐率不变的现象。可以用酒精和水各50%的溶液浸泡1-2个小时以恢复其产水量。

    低产水量与高脱盐率

    膜压实

    膜片被压实的结果通常是产水量变低和盐透过率变低。CSM膜在普通操作压力下不会被压实,但在高操作压力下水温高于45℃和水锤作用下可能被强烈压实。

    水锤发生在有气体的系统开泵时和限流阀全部被打开的时候。

    膜片被压实导致膜片与产水隔网紧贴在一起,这样不但因为膜表面的聚酰胺和聚砜被压实影响产水量,而且减少了产水隔网上的平行流道也影响产水量。

    有机污染

    原水中的有机物可能沉积在膜表面减少产水量主要发生在第一段。膜表面的有机物层好象一层额外的屏障阻止盐的透过,增加了脱盐率。

    疏水性的或正电性的有机物会产生这种作用。

    分析进水中的油和有机物质,检查SDI膜片和保安滤芯。经常性的检查SDI和TOC的值并改善预处理。

    油类污染可以用pH 12的碱液清洗恢复。阳离子型的药剂污染如果没有其他成分,可以用酸液清洗。酒精溶液对清洗有一定的作用。

    高压力差

    压力差也叫压力降,是指从进水到浓水排放前压力的降低。这个压力会推动膜元件向下游移动,并压紧中心管和膜卷。压力容器中最后一支膜元件承受的压力最大,单支压力容器的最大压降是4.1 bar (60 PSI),单支膜元件的最大压降是1.4 bar (20 PSI)。如果压降超过了上限,即使时间很短,膜元件也会发生机械损坏导致望远镜现象或玻璃钢包装破裂。这样的问题可能初期不影响性能,但最终会影响产水量和脱盐率。

    压差的上升是因为膜的通道中不断有颗粒物和污染物的沉积。该问题也可能是因为进水量的过大造成的。压降的大小和流速、流道、水温有关。

    保安过滤器的故障

    保安过滤器的安装如果存在缺陷,可能导致水中的颗粒物和污染物透过滤芯污染膜元件。

    过滤器的泄漏

    如果预处理中的砂滤器、炭滤器没有按设计要求定期反洗可能会失效,细小颗粒就会穿透它们进入反渗透膜元件里面。另外保安过滤器的滤芯必须定期更换,否则也会有颗粒物穿透滤芯。

    这种污染清洗起来是很困难的,建议用清洗剂试试。最好是单支清洗,以免污染物被冲到下游的膜元件当中。对于失效的过滤器,如果再生或者反洗没有作用的话,应该尽早更换过滤材料。

    泵叶轮磨损

    多数多级离心泵至少要安装一个塑料叶轮,如果泵轴不对中,叶轮磨损的碎屑会堵 塞前端的膜元件。

    许多泵的结构中安装有隔网从而阻挡碎屑,因此请定期检查清理隔网,并检查泵的效能是否正常。

    结垢

    难溶盐结垢会造成末端压差上升。必须确保防止结垢的措施得以正常实施,并且要清洗膜元件还要保证回收率不超过设计值。

    浓水密封损坏

    浓水密封圈可能在安装时或水力冲击下发生翻转。部分进水会发生短路,没有经过膜元件而从膜与压力容器缝隙中流过,这样实际的回收率就超过了规定值,从而造成膜元件的污染。

    这种问题的发生是无规律的,早发现多检查是最有效的方法。

    生物污染

    生物污染是引起压降升高的典型原因。生物膜为胶状且粘稠,对进水产生很大的阻力。

    纠正方法请参阅低产水量和正常脱盐率的内容。建议定期检测进水和产水的微生物指标。

    阻垢剂的污染

    聚合有机类阻垢剂和高价阳离子如铝,或者是残留的阳离子絮凝剂结合形成胶状沉淀。可用碱性EDTA的溶液反复清洗。

 
 
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