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世韩4040反渗透膜综合评价指标及故障分析

  反渗透膜的综合评价指标及故障分析

  一、评价指标

  一般说来,反渗透膜应具备以下性能:

  ①单位面积上透水量大,脱盐率高;

  ②机械强度好,多孔支撑层的压实作用小;

  ③化学稳定性好,耐酸、碱腐蚀和微生物侵蚀;

  ④结构均匀,使用寿命长,性能衰降慢;

  ⑤制膜容易,价格便宜,原料充足。

  因此对反渗透膜的评价指标可以从以下几个方面分析:

  1、 脱盐率和透盐率

  脱盐率――通过反渗透膜从系统进水中去除可溶性杂质浓度的百分比。

  透盐率――进水中可溶性杂质透过膜的百分比。

  脱盐率=(1-产水含盐量/进水含盐量)×100%

  透盐率=100%-脱盐率

  世韩4040反渗透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除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除率可以超 过99%,对单价离子如:钠离子、钾离子、氯离子的脱除率稍低,但也超过了98%;对分子量大于100的有机物脱除率也可达到 98%,但对分子量小于100的有机物脱除率较低。

  2、 产水量(水通量)

  产水量(水通量)――指反渗透系统的产能,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――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、 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。膜系统的回收率在设计时就已经确定,是基于预设的进水水质而定的。回收率通常希望较大化以便提高经济效益,但是应该以膜系统内不会因盐类等杂质的过饱和发生沉淀为它的极限值。

  回收率=(产水流量/进水流量)×100%

  二、反渗透的影响因素

  膜的水通量和脱盐率是反渗透过程中关键的运行参数,这两个参数将受到压力、温度、回收率、给水含盐量、给水PH值因素的影响。

  1、进水压力

  进水压力本身并不会影响盐透过量,但是进水压力升高使得驱动反渗透的净压力升高,使得产水量加大,同时盐透过量几乎不变,增加的产水量稀释了透过膜的盐分,降低了透盐率,提高脱盐率。当进水压力超过一定值时,由于过高的回收率,加大了浓差极化,又会导致盐透过量增加,抵消了增加的产水量,使得脱盐率不再增加。

  2.、进水温度

  温度对反渗透的运行压力、脱盐率、压降影响较为明显。温度上升,渗透性能增加,在一定水通量下要求的净推动力减少,因此实际运行压力降低。同时溶质透过速率也随温度的升高而增加,盐透过量增加,直接表现为产品水电导率升高。

  温度对反渗透各段的压降也有一定的影响,温度升高,水的粘度降低,压降减少,对于膜的通道由于污堵而使湍流程度增强的装置,粘度对压降的影响更为明显。

  反渗透膜产水电导对进水水温的变化十分敏感,随着水温的增加,水通量也线性的增加,进水水温每升高1℃,产水通量就增加2.5%~3.0%;其原因在于透过膜的水分子粘度下降、扩散性能增强。进水水温的升高同样会导致透盐率的增加和脱盐率的下降,这主要是因为盐分透过膜的扩散速度会因温度的提高而加快。

  3、 进水pH值

  各种膜组件都有一个允许的pH值范围,进水pH值对产水量几乎没有影响;但是即使在允许范围内,对脱盐率有较大影响,一方面pH值对产品水的电导率也有一定的影响,这是因为反渗透膜本身大都带有一些活性基团,pH值可以影响膜表面的电场进而影响到离子的迁移,pH值对进水中杂质的形态有直接影响,如对可离解的有机物,其截留率随pH值的降低而下降;另一方面由于水中溶解的CO2受pH值影响较大,pH值低时以气态CO2形式存在,容易透过反渗透膜,所以pH低时脱盐率也较低,随pH升高,气态CO2转化为HCO-3和CO2-3离子,脱盐率也逐渐上升,在pH7.5~8.5间,脱盐率达到较高。

  4、 进水盐浓度

  渗透压是水中所含盐分或有机物浓度的函数,含盐量越高渗透压也增加,进水压力不变的情况下,净压力将减小,产水量降低。透盐率正比于膜正反两侧盐浓度差,进水含盐量越高,浓度差也越大,透盐率上升,从而导致脱盐率下降。对同一系统来说,给水含盐量不同,其运行压力和产品水电导率也有差别,给水含盐量每增加l00ppm,进水压力需增加约0.007MPa,同时由于浓度的增加,产品水电导率也相应的增加。

  5、 悬浮物

  水中的悬浮物就是指在水滤过的同时,在过滤材料表面残留下的物质,以粒子成分为主体。悬浮物含量高会导致反渗透和纳滤系统很快阿发生严重堵塞,影响系统的产水量和产水水质。

  6、回收率

  回收率对各段压降有很大的影响,在进水总流量保持一定的条件下,回收率增加,由于流经反渗透高压侧的浓水流量减少,总压降降低,回收率减少,总压降增大,实际运行表明,回收率即使变化很小,如1%,也会使总压差产生0. 02MPa左右的变化。回收率对产品水电导率的影响取决于盐透过量和产品水量,一般说来,系统回收率增大,会增加浓水中的含盐量,并相应增加产品水的电导率。

  【反渗透系统故障分析与清洗】

  首先,应 确认RO系统的确出现了问题。当给水TDS(总溶解固形物)大量增加时,由于渗透压的增大,会使系统对进水压力的要求随之增加——TDS每增加100ppm,进水压力需增大1psig(磅/平方英寸):同时,由于反渗透对盐份按比例脱除。因而产水电导率也会相应增加。另外,进水温度每降低10华氏度,给水泵压力需增大15%。系统回收率增大,会增加浓水中的含盐量,并相应增加产品水的导电度。回收率为50%时,进水中TDS的浓度是平时的两倍;回收率为75%时,TDS浓度是平时的四倍;回收率为90%时,TDS浓度达到平时的十倍。若回收率不变,降低产品水流量时,会导致产水电导率增加,因为盐的透过量与水的透过量无关,产水量减少时也就意味着用以稀释盐份的水量减少。

  我们建议您对所记录的运行数据运行“标准化”,以确定系统污堵的规律,使你能够订出洗涤的时间表,并确认系统有无故障。膜元件供应商开发出一种“标准化”电脑软件,能够计算出标准化后的产水量、盐透过量及给水-浓水压降。这些标准化的参数是通过将每日的主要运行数据,如温度,进水TDS、回收率和压力等与第一天的运行数据进行比较。并根据变化作相应调整而得到的。举一个例子,如果第100天的标准化产水量是80gpm(加仑/分钟),而第一天的产水量是100gpm(加仑/分钟),说明膜元件受到了污堵并损失了20%的产水量,因而建议进行清洗。如果RO系统进行参数发生波动,那么较明智和合理的做法是判断反渗透系统的真实状态。

  1.RO系统停运是否正确?系统运行时,应将系统中的浓水冲洗出来,否则污染物会沉积在反渗透膜表面。冲洗时较好采用RO产品水作为冲洗水源。

  2.RO系统停运时间是否太长?如果水长时间不流动(特别是在温暖的气候条件下),会造成严重的微生物污染问题。

  3.如果为了控制碳酸钙(石灰)结垢而加酸以调低pH值,你是否调到了所要求的pH值?

  确认给水与浓水间的压降增加值不超过15%。反之 ,也就意味着给水通道受到污染,膜表面水流量受到限制,系统需要清洗了。监测段间压降会有助于判断哪段发生污堵,从而可判断出可能的污染物。

  确认给水和产水间的压降不超过15%,反之则表明反渗透膜表面已受到污染需及时进行清洗。

  确认产水导电度增加值不超过15%,反之则表明反渗透膜表面已受到污染需及时进行清洗。确认各仪表已经过校准。

  有可能的话,测量每段产水水质及每支压力容器产水水质。有些污染物会污染系统前半部分;另一些污染物会污染系统后半部分。使用RO系统故障分析表(附后)可以帮助确认污染物的种类。

  从产品水管取样并测定产水导电度以检查O型圈有无损坏,取样时采用向取样管插入1/4英寸塑料管的方法并测量插入深度。检查RO前保安过滤器中有无污染物,因为相对来说为比较容易做到。在RO膜元件中有无污染物或是否受到损伤。取样并分析RO给水、浓水和产品水水质,并将分析结果与膜元件制造厂家提供的设计值比较。

  在RO出现故障时,如能排除因外部损伤而引起的原因,那么,就需要推测污染物的类型,并据此进行一次或一系列的清洗工作。采集清洗液并对所去除的污染物、顔色变化或pH值变化情况进行分析,清洗效果可在RO系统重新投运时得到证实;如果你并不知道污染物是什么,并且不想亲自在现场做实验以选择合造的清洗液及清洗方法,那么,会有供应专用清洗剂和提供RO膜元件非现场评估服务公司可以为您进行服务,尤其是在初次清理RO时,这样的服务将十分有价值;如果以上所有检查RO膜元件中污染物的方法均未奏效,那么只能进行膜元件解剖分析,此时拆开膜元件并对膜表面和污染物进行分析测试以确定问题所在。

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