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 贵州富尔达科技有限公司

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常见故障分析及说明
反渗透常见故障及处理办法

 反渗透系统常见故障排除

反渗透系统的故障通常至少出现下列情况之一:

标准化后产水量下降,通常需要提高运行压力来维持额定的产水量;
标准化后脱盐率降低,在反渗透系统中表现为产水电导率升高;
压降增加,在维持进水流量不变的情况下,进水与浓水间的压差增大;
下面将详细的讨论上述三种主要故障。

一、标准化后产水量下降

    RO
系统出现标准化后产水量降低,可根据下面三种情况寻找原因:
RO
系统的第一段产水量降低,则存在颗粒类污染物的沉积;
RO
系统的最后一段产水量降低,则存在结垢污染;
RO
系统的所有段的产水量都降低,则存在污堵;
   
根据上述症状,出现问题的位置,确定故障的起因,并采取相应的措施,依照清洗导则进行清洗等。另外反渗透系统出现产水量下降的同时还会伴随有脱盐率降低、升高等情况。

1)标准化后产水量下降脱盐率降低

标准化后产水量下降脱盐率降低是最常见的系统故障,其可能的原因是:

一、胶体污堵

   
为了辨别胶体污堵,需要:

测定原水的SDI值;
分析SDI测试膜膜表面的截留物;
检查和分析第一段第一支膜元件端面上的沉积物;
二、金属氧化物污堵
   
金属氧化物污堵主要发生在第一段,通常的故障原因是:

进水中含铁和铝
进水中含H2S并有空气进入,产生硫化盐;
管道、压力容器等部件产生的腐蚀产物;
三、结垢

   
结垢是微溶或难溶盐类沉积在膜的表面,一般出现在预处理较差且回收率较高的苦咸水系统中,常常发生在RO系统的最后一段,然后逐渐向前一段扩散。含钙、重碳酸根或硫酸根的原水可能会在数小时之内出现结垢堵塞膜系统,含钡和氟的结垢一般形成较慢。

   
辨别是否结垢的方法:

查看系统的浓水侧是否有结垢;
取出最后一支膜元件称重,存在严重结垢的膜元件一般比较重;
分析原水水质数据
2)标准化后产水量下降脱盐率升高

   
标准化后产水量下降脱盐率升高其可能的原因是:

   
①膜压密化

      
当膜被压密化之后通常会表现为产水量下降脱盐率升高,在下列情况下容易发生膜的压密化:

进水压力过高
进水高温
水锤
   
②有机物污染

      
进水中的有机物吸附在膜元件表面,造成通量的损失,多出现在第一段。辨别有机物污染的方法:

分析保安过滤器滤芯上的截留物;
检查预处理的絮凝剂,特别是阳离子聚电介质;
分析进水中的油和有机污染物;
检查清洗剂和表面活性剂;
二、标准化后脱盐率下降

1)标准化后脱盐率下降正常产水量

   
产生这种症状的原因有:

     
“O”型圈泄漏

      
当与某些化学品接触或受到机械应力时,如由于水锤作用引起膜元件的运动,“O”型圈就会出现泄漏现象,有时还会出现“O”型圈未安装,“O”型圈安装不正确等情况。

   
②望远镜现象

      
产生望远镜现象的原因是进水和浓水间的压差过大;较严重的望远镜现象会造成膜元件的机械损坏。

   
③膜表面磨损

      
这种情况常常是因为RO系统前端的元件受到水中结晶体或具有尖锐外缘的金属悬浮物的磨损造成的。

   
④产水背压

      
任何时刻,产水压力高于进水或浓水压力0.3bar,复合膜就可能发生复合层间的剥离,从而损坏膜元件。

2)标准化后脱盐率下降产水量升高

     
产生这种症状的原因有:

     
①膜氧化

      
当膜接触到水中的氧化性物质后,膜被氧化破坏,这是不可逆的化学损伤,一旦出现这种情况,只能更换所有膜元件。

     
②泄漏

      
膜元件或中心管严重的机械损坏将导致进水或浓水渗入产水中,特别是当运行压力较高时,问题就越严重。

三、压降增加

   
进水与浓水间的压差称为压降;每一支含多支膜元件的压力容器压降上限为3.5bar,每一支玻璃钢外包皮膜元件的压降上限为1bar。当进水流量恒定时,压降的增加常常是由于元件进水网格流道内存在污染物或结垢物,一旦进水流道被堵塞,常常会伴有产水量的下降。

下面为引起压降增加的常见的原因:

   
①结垢

      
结垢常常会引起最后一段膜元件压降的增加,必须保证采取了控制结垢的适当措施,并采用合适的化学药剂清洗膜元件,同时保证不超过系统的设计回收率。

   
②生物污堵

      
生物污堵常常会引起RO系统前端压降的显著增加,并会对进水水流产生极高的阻力。


反渗透系统故障的症状、原因、解决方法

症状1:盐透过率升高,产水量却下降,每段之间的压力差增大,膜组件质量显著增加。

引发问题的可能原因

所在位置及鉴别手段

解决方法

金属氧化物  污染

-分析日常SDI测试膜截留物质
-通过分析清洗液中金属离子
-解剖分析被污染膜元件

-进行对金属氧化物污染物清洗
-改善预处理工艺和运行条件

胶体污染

-分析日常SDI测试膜截留物质
-解剖分析被污染膜元件

-采用含有脂类洗涤剂清洗
-改善预处理工艺和运行条件

无机盐垢污

-校核浓水系统LSI指数和可能生成的难溶物溶度积测试
-解剖分析被污染的典型膜元件

-针对具体情况选择合适的清洗剂清洗
-选择更有效的阻垢/分散药剂投加
-改善预处理系统

淤泥污染

-检测预处理系统后的进水NTU
-解剖分析被污染的典型膜元件

-改善预处理系统
-利用HF和胶体清洗液清洗


症状2:盐透过率和产水流量增加,但进水和浓水之间的压力差正常。

引发问题的可能原因

所在位置及鉴别手段

解决方法

有机物污染

-拆开膜组件(压力容器),查看反渗透膜元件进水端污染症状
-对原水及浓水进行水质分析

-选择碱性清洗液对系统进行清洗
-改善系统预处理工艺


症状3:开始盐透过率不变,甚至还会有所降低,在运行一段时间后系统盐透过率开始持续增加,并伴随着进水和浓水之间的压差增大和系统产水量降低。

引发问题的可能原因

所在位置及鉴别手段

解决方法

生物污染

-拆开膜组件查看膜元件进水端污染症状
-分析反渗透系统浓水和产品水生物及细菌指标

-首先用碱性清洗液进行第1次清晰,然后再用被允许使用的杀菌清洗剂配制清洗液清洗膜系统
-改善系统预处理工艺


症状4:盐透过率高,产水量满意,甚至稍高,每段压力差较大。

引发问题的可能原因

所在位置及鉴别手段

解决方法

-设计或运行操作不合理,引起反渗透系统的过分浓度差极化

-校核反渗透系统浓淡水比例和运行回收率
-检查反渗透装置上压力容器及压力管道固定是否合适,压力容器是否发生翘曲或变形
-检查膜元件的U型浓水密封圈

-加大反渗透浓水的运行流量,降低反渗透系统水回收率
-更换已损坏的反渗透膜元件上的U型密封圈
-改善配管固定方式




症状5:盐透过率增大,产水流量加大,压力差降低。

引发问题的可能原因

所在位置及鉴别手段

解决方法

-膜表面被给水的颗粒物质或系统产生浓差极化而生成的无机盐结垢晶体划伤

-颗粒污染物
-分析最后1段无机盐垢污,校核浓水LSI,测试难溶物的溶度积数值

-改善预处理系统
-调整系统水回收率
-选择使用更有效的阻垢剂/分散剂RO系统的第一段产水量降低,则存在颗粒类污染物的沉积;


症状6:盐透过率高,产水量满意或稍高.每段之间的压力差基本不变。

引发问题的可能原因

所在位置及鉴别手段

解决方法

膜元件或压力容器上O型圈漏水

-对压力容器的取样管取样试验分析确认具体发生位置

-更换在膜元件或容器上已损坏或产生漏流O型圈

膜元件膜袋粘合线破裂,膜元件中心管破裂或膜元件机械损坏

-压力容器取样试验判定发生具体位置
-对膜元件进行真空试验,判定发生具体位置
-膜元件卷伸出,解剖分析原因

-对破损的膜元件进行替换
-检查给水压力,产品水压力及膜元件在运行的压力降是否合适,并调整之

系统运行有水锤产生

-检查设备驱动程序是否合理,找出产生水锤原因

-修改设计和运行条件和系统驱动程序


症状7:盐通过率和产水流量增加,进水和浓水之间的压力降低或正常。

引发问题的可能原因

所在位置及鉴别手段

解决方法

反渗透膜被给水中的氧化性物质氧化而引起膜性能退化

-重点对第一段反渗透膜组件进行水质水量监测,并对测试值进行标准化,与试机报告数据进行比较

-对于情况较为严重者,必须有所选择地对已退化的膜元件进行更换
-改善系统预处理工艺
-增设氧化还原电位的监测(ORP)


症状8:海水淡化系统出现盐透过率不变或略微降低,水通量降低,运行压力高,压力差无明显变化。

引发问题的可能原因

所在位置及鉴别手段

解决方法

高压力下对膜片的压密性

 

-正常现象

 

 

 

 
 
 
 
 
 

 

 

反渗透备用膜元件的离线清洗

反渗透系统因其先进的技术及经济特性,已形成国内各行业庞大的用户群,据不完全统计,目前国内反渗透水处理用户已超过数万家。

反渗透膜元件作为深层的过滤手段,其表面不可避免的会残留有胶体、微生物、杂质颗粒及难溶盐类在其表面的析出,因此,在多种领域使用的反渗透装置,一旦投入使用,最终都需要清洗,只是清洗周期的长短不同而已。然而,在线清洗作为一种反渗透系统清洗保养、冲击性杀菌以及定期保护的手段,在面临反渗透膜元件重度污染时就显得无能为力,这个时候就需要对反渗透膜元件进行离线清洗。


一、 反渗透膜元件重度污染的特征及离线清洗

虽然反渗透系统的设计中都会有一定程度的富裕量,以保证在紧急时刻不至于因为反渗透系统的产水量或脱盐率下降、反渗透系统压差升高而使得供水不足而对安全生产造成威胁,但实际上也正是由于这些富裕量的存在才使得有时候隐藏的故障不能够及时的表现出来,这样最终可能就演变为反渗透膜元件的重度污染。

1
反渗透膜元件重度污染的概念

反渗透系统进水中所含的悬浮物、胶体、有机物、微生物及其它颗粒对RO膜产生的表面附着、沉积污染或者水中的化学离子成分在膜表面因浓差极化等因素导致的离子积大于溶度积后的化学垢类生成等现象。重度污染则指污染后的单段压差大于系统投运初期单段压差值的2倍以上、反渗透系统产水量下降30%以上或者单支反渗透膜元件重量超过正常数值3公斤以上的情况。

重度污染往往是重度物理污染和重度化学污染的叠加,某些情况下,二者同时伴生,且在一定程度上是在多次清洗后污染还反复发生。

2
重度污染RO膜的离线清洗要求

当下列情况发生时,需要对重度污染RO膜元件进行离线清洗:(1)反渗透膜元件污染符合重度污染标准;(2)反渗透系统通过在线清洗不能够达到系统额定标准的;(3)水处理系统由于供水紧张而不能够进行在线清洗或没有在线清洗设备的;(4)反渗透污染类型较为复杂,通过在线清洗容易引起交叉污染的;(反渗透系统前段污染物可能会通过在线清洗被带入系统后段,而使后段膜元件遭受污染的称为交叉污染);(5)反渗透系统在多次清洗后污染还反复发生。

3
反渗透膜元件的离线清洗方式及步骤

1)
首先用性能优良的备用膜元件替换反渗透系统上的待清洗膜元件,以保证反渗透系统不停止运行,保证整个生产工艺的持续稳定。

2)
反渗透膜元件性能测试(此步骤尤为重要):

对每一支膜元件单独测试其各项性能指标,包括:脱盐率、产水量、压差、重量等,并作好测试前记录。

脱盐率、产水量和压差测试条件:符合不同类型膜厂商提供的标准。

3)
系统清洗前了解系统目前运行状况;

4)
采集运行反渗透系统的各参数指标,作好原始记录;

5)
根据用户原水全分析报告、性能测试结果及所了解的系统信息判断清洗流程;

6)
污染物的鉴定。首先根据5)的分析结果初步判定,再通过特殊的设备、器具作进一步的验证,以确定具体污染物类型。

7)
根据5)、6)的分析结果,确定所需清洗配方。当RO膜上的污染物确定后,我们可以选择膜制造商提供的系列配方,选择较为合适的一种或两种配方;或者选择特殊配方(当RO膜被特殊的污染物污染时,采用普通的配方效果欠佳,或者从经济性角度比较时,特殊配方较为经济)。目前,国内外有许多反渗透膜元件清洗的专用药剂,如开元恒业的KY系列清洗药剂和杀菌剂,根据笔者的经验,使用效果良好,且同传统药剂比较,经济性也不错。

8)
在反渗透专用清洗设备上用以上清洗剂结合物理处理清洗手段进行试验性清洗,以选择恰当的清洗配方和清洗程序;

 

超声波在有机废水处理中的应用研究

摘要:介绍了超声降解水体中有机污染物的降解机理。从超声的系统因素包括频率和声强;化学因素包括溶解气体、pH值、反应温度等的多个方面介绍了影响降解效率的因素。

超声波是一种高频机械波,具有波长较短,能量集中的特点,它的应用主要是按照能量大,沿直线传播这两个特点展开的。20世纪90年代初,国外等一些学者开始研究超声降解水中有机污染物。超声波技术具有简便、高效、无污染或少污染的特点,是近年来发展的一项新型水处理技术。它集高级氧化、热解、超临界氧化等技术于一体,且降解速度快、能将水体中有害有机物转变成CO2H2O、无机离子或比原有机物毒性小易降解的有机物,因而在处理难生物降解有机污染物方面具有显著的优越性。

1.
基本理论和机理

在空化效应作用下,有机物的降解过程可以通过高温分解或自由基反应两种历程进行。

1.1
空化理论

超声波在介质中的传播过程中存在着一个正负压强的交变周期。在正压相位时,超声波对介质分子挤压,增大了液体介质原来的密度;而在负压相位时,介质的密度则减小。当用足够大振幅的超声波作用于液体介质时,在负压区内介质分子间的平均距离会超过使液体介质保持不变的临界分子距离,液体介质就会发生断裂,形成微泡,微泡进一步长大成为空化气泡。在紧接着的压缩过程中,这些空化气泡被压缩,其体积缩小,有的甚至完全消失。当脱出共振相位时,空化气泡就不再稳定了,这时空化气泡内的压强已不能支撑其自身的大小,即开始溃陷或消失,这一过程称为空化作用,或孔蚀作用。

由于空化作用所引起的反应条件的变化,导致了化学反应的热力学变化,使化学反应的速度和产率得以提高。

1.2
自由基理论

在超声空化产生的局部高温、高压环境下,水被分解产生HOH自由基:

H2O→HO•+H•

H•+H•→H2

HO•+HO•→H2O2

H•+HO•→H2O

另外溶解在溶液中的空气(N2O2)也可以发生自由基裂解反应产生NO自由基:

N2→2N•

N•+HO•→NO+H•

NO+HO•→HNO3

2.
影响超声降解的主要因素

影响超声降解的主要因素包括溶解气体、pH值、反应温度、超声功率强度和超声波频率等。

2.1
溶解气体

溶解气体的存在可提供空化核、稳定空化效果、降低空化阈,对超声降解速率和降解程度的影响主要有两个方面的原因:(1)溶解气体对空化气泡的性质和空化强度有重要的影响;(2)溶解气体如N2O2产生的自由基也参与降解反应过程,因此,影响反应机理和降解反应的热力学和动力学行为。
2.2pH


对于有机酸碱性物质的超声降解,溶液pH值具有较大影响。当溶液pH值较小时,有机物质在水溶液中以分子形式存在为主,容易接近空化泡的气液界面,并可以蒸发进入空化泡内,在空化泡内直接热解;同时又可以在空化泡的气液界面上和本体溶液中同空化产生的自由基发生氧化反应,降解效率高。当溶液pH值较大时,有机物质发生电离以离子形式存在于溶液中,不能蒸发进入空化泡内,只能在空化泡的气液界面上和本体溶液中同自由基发生氧化反应,降解效率较低超声降解发生在空化核内或空化气泡的气-液界面处,离子不易接近气-液界面,很难进入空化泡内,因此,溶液的pH值调节应尽量有利于有机物以中性分子的形态存在并易于挥发进入气泡核内部。

2.3
温度

温度对超声空化的强度和动力学过程具有非常重要的影响,从而造成超声降解的速率和程度的变化。不同温度下,实验表明温度提高有利于加快反应速度,但超声诱导降解主要是由于空化效应而引起的反应,温度过高时,在声波负压半周期内会使水沸腾而减小空化产生的高压,同时空化泡会立即充满水汽而降低空化产生的高温,因而降低降解效率。一般声化学效率随温度的升高呈指数下降,因此,低温(小于20)较为有利于超声降解实验,一般都在室温下进行。多数研究也表明,溶液温度低对超声降解有利。

2.4
超声波频率

研究表明,并非频率越高降解效果越好。超声频率与有机污染物的降解机理有关,以自由基为主的降解反应存在一个最佳频率;以热解为主的降解反应,当超声声强大于空化阈值时,随着频率的增大,声解效率增大。

2.5
超声功率强度

超声功率强度是指单位声发射端面积在单位时间内辐射至反应系统中的总声能,一般以单位辐照面积上的功率来衡量。一般来说,超声功率强度越大越有利于降解反应,但过大时又会使空化气泡产生屏蔽,可利用超声功率强度能量减少,降解速度下降。

3.
结语

超声处理是一个极其复杂的过程。不同物化性质的有机污染物,因降解机理不同,超声降解的效果也存在差异。利用超声空化技术,只有针对具体的有机污染物,优化反应操作条件才能获得最佳的超声降解效果。今后有关超声空化技术的研究方向是,针对实际多组分难降解物系在降解机理、物质平衡、反应动力学、反应器设计放大等方面进行深入的研究,使其最终成为一种适用、高效和低成本的水处理技术。

 
 
 

 

 

超纯水机知识之什么是水中的胶体物质和悬浮物质
作者:内蒙古水处理 来源:东北亚水网 发布时间:
水中的胶体物质是指直径在10-4 -10-6mm之间的微粒。胶体是许多分子和离子集合物。天然水中的元机矿物质胶体主要是铁、铝和硅的化合物。水中的有机胶体物质主要是植物或动物的肢体腐烂和分解而生成的腐殖物。其中以湖泊水中的腐殖质含量最多,因此常常使水呈黄绿色或褐色。
由于胶体物质的微粒小,重量轻,单位体积所具有的表面积很大,故其表面具有较大的吸附能力,常常吸附着多量的离子而带电。同类胶体因带有同性的电荷而相互排斥,它胶在水中不能相互粘合而处于稳定状态。所以,胶体颗粒不能藉重力自行沉降而去除,一般是在水中加入药剂破坏其稳定,使胶体颗粒增大而沉降予以去除。

水中的悬浮物质是颗粒直径约在10-4mm以上的颗粒。肉眼可见。这些微粒主要是由泥沙、沾土、原生动物、藻类、细菌、病毒、以及高分子有机物等组成,常常悬浮在水流之中。这些微粒很不稳定,可以通过沉淀和过滤而除去。水在静置的时候,重的微粒(主要是砂子和粘土一类的无机物质)会沉下来。轻的微粒(主要是动植物及其残骸的一类有机化合物)会浮于水面上,用过滤等分离方法可以除去。

悬浮物是造成浊度、色度、气味的主要来源。它们在水中也不稳定,往往随着季节、地区的不同而变化。

 

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