Trong quá trình vận hành hệ thống thẩm thấu ngược (RO), điều kiện vận hành không đúng có thể gây hư hỏng các thành phần màng RO. Một số loại hư hỏng có thể được phục hồi thông qua việc làm sạch bằng hóa chất, trong khi một số loại khác là vĩnh viễn và không thể sửa chữa được. Một khi hư hỏng vĩnh viễn xảy ra, giải pháp duy nhất là thay thế các phần tử màng RO bị hư hỏng.
Nói chung, các loại thiệt hại này có thể được phân thành hai loại: thiệt hại vật chất và thiệt hại hóa học.
1. Thiệt hại vật chất là gì?
Thiệt hại vật lý đề cập đến sự phá hủy lớp khử muối của màng do lực cơ học hoặc vật lý gây ra. Một khi nó xảy ra, nó thường không thể đảo ngược và phần tử màng bị hư hỏng phải được thay thế.
Các loại thiệt hại vật chất phổ biến bao gồm:
1. Vết xước do hạt rắn gây ra
1.1 Hư hỏng hạt do lỗi bộ lọc hộp mực
Khi bộ lọc hộp mực (bộ lọc bảo mật) không được bịt kín đúng cách hoặc khi bộ phận lọc hoạt động trong thời gian dài dưới áp suất chênh lệch cao và bị hỏng, các hạt rắn có thể đi qua bộ lọc và xâm nhập vào hệ thống RO.
Sau khi được tạo áp suất bằng-bơm áp suất cao, các hạt này có thể va chạm vào bề mặt màng với tốc độ cao. Tác động này có thể làm xước lớp khử muối trên bề mặt phần tử màng RO, dẫn đến hiệu suất loại bỏ muối giảm đáng kể. Trong trường hợp nghiêm trọng, phần tử màng có thể trở nên hoàn toàn không sử dụng được.
Giải pháp:
Thường xuyên kiểm tra tình trạng bịt kín của các bộ phận lọc hộp mực và tránh vận hành chúng trong thời gian dài dưới áp suất chênh lệch quá mức.
1.2 Vết xước hạt trong quá trình làm sạch bằng hóa chất
Trong quá trình làm sạch bằng hóa chất của hệ thống RO, nếu tốc độ dòng làm sạch quá cao, các hạt rắn hòa tan hoặc tách ra và cặn cặn có thể lưu thông trong hệ thống và làm trầy xước bề mặt màng.
Giải pháp:
Ở giai đoạn đầu làm sạch bằng hóa chất, hệ thống phải được vận hành ở tốc độ dòng tuần hoàn thấp. Sau khi các chất gây ô nhiễm hòa tan dần, tốc độ dòng chảy có thể được tăng lên từng bước để nâng cao hiệu quả làm sạch đồng thời giảm thiểu nguy cơ hư hỏng bề mặt màng.
2. Búa nước
2.1 Búa nước là gì?
Búa nước là hiện tượng xảy ra do sự thay đổi đột ngột về áp suất chất lỏng hoặc dao động áp suất trong đường ống. Khi nước chảy qua một đường ống dài và van hạ lưu bị đóng đột ngột, dòng nước tiếp tục chuyển động về phía trước do quán tính. Điều này dẫn đến áp suất bên trong đường ống tăng nhanh, tạo ra cú sốc ảnh hưởng đến đường ống và các thiết bị liên quan.
Cường độ búa nước có liên quan đến tốc độ dòng chảy trong đường ống và chênh lệch cột nước (chênh lệch áp suất giữa hai đầu đường ống). Tốc độ dòng chảy và chênh lệch áp suất càng lớn thì áp suất tác động càng mạnh. Trong trường hợp nghiêm trọng, điều này có thể dẫn đến hư hỏng thiết bị. Vì lý do này, các hệ thống thường được trang bị các thiết bị giảm áp hoặc hệ thống đệm để giảm tác động của búa nước.
Búa nước không chỉ giới hạn ở hệ thống nước. Hiện tượng tương tự có thể xảy ra trong bất kỳ dòng chất lỏng nào, bao gồm chất lỏng, khí và hỗn hợp khí-lỏng, khi áp suất thay đổi nhanh chóng trong đường ống.
Trong hệ thống RO, hiện tượng búa nước cũng có thể xảy ra nếu-bơm cao áp khởi động hoặc dừng quá nhanh. Cột áp của bơm cao áp RO-thường có áp suất từ 1 MPa trở lên. Nếu máy bơm không được trang bị hệ thống-điều khiển tần số thay đổi (VFD) hoặc hệ thống-khởi động mềm, thì việc khởi động-hoặc tắt máy đột ngột có thể gây ra thay đổi áp suất nhanh chóng. Những cú sốc áp suất này có thể tác động đến các thành phần màng RO và các bộ phận bịt kín, có khả năng làm hỏng màng và làm giảm đáng kể hiệu suất loại bỏ muối.
Giải pháp:
Khi mở hoặc đóng van, tránh vận hành van nhanh. Vận tốc dòng chảy trong đường ống không được thay đổi đột ngột để giảm thiểu nguy cơ búa nước.
3. Kính thiên văn màng
3.1 Sự hình thành hiệu ứng kính thiên văn
Kính thiên văn màng đề cập đến sự biến dạng cấu trúc của thành phần màng thẩm thấu ngược gây ra bởi sự chênh lệch áp suất quá mức giữa phía cấp liệu và phía cô đặc. Khi chênh lệch áp suất vượt quá giới hạn thiết kế của phần tử màng, hiện tượng trượt có thể xảy ra giữa các tấm màng hoặc giữa các tấm màng và ống thấm trung tâm. Điều này dẫn đến sự dịch chuyển dọc trục của các lớp màng bên trong phần tử.
Khi màng RO hoạt động trong thời gian dài dưới sự chênh lệch áp suất giữa các giai đoạn vượt quá 0,35 MPa, phần tử màng sẽ chịu áp lực mạnh dọc theo hướng dòng chảy (từ phía cấp liệu đến phía cô đặc). Kết quả là một đầu của thành phần màng có thể bị nén vào trong trong khi đầu kia nhô ra ngoài.
Hình dáng tổng thể giống như một chiếc kính thiên văn mở rộng, với một đầu lõm và đầu kia lồi, như minh họa trong hình bên dưới.
Trong điều kiện bình thường, các đầu của phần tử màng RO 8040 tiêu chuẩn vẫn phẳng và ổn định về cấu trúc, như minh họa trong hình bên dưới.
Hình bên dưới minh họa phần tử màng áp suất cực thấp YIME-ở kích thước 8040. Như được hiển thị, cả hai đầu của phần tử đều phẳng và không có phần nhô ra, điều này cho thấy phần tử màng ở điều kiện bình thường. Hình ảnh này thể hiện mặt bên của một sản phẩm màng được sản xuất đúng cách.
3.2 Chênh lệch áp suất trong quá trình khởi động và tắt-hệ thống
Trong quá trình-khởi động hệ thống RO, nếu van xả tập trung mở trong khi-bơm áp suất cao đang chạy thì áp suất ở phía tập trung có thể giảm xuống gần bằng 0 trong khi phía cấp liệu vẫn duy trì áp suất tương đối cao. Tình trạng này có thể tạo ra sự chênh lệch áp suất tức thời lớn trên phần tử màng.
Tương tự, trước khi tắt hệ thống, nếu van xả tập trung được mở trước trong khi-bơm áp suất cao vẫn đang hoạt động thì hiện tượng sốc áp suất tương tự có thể xảy ra. Hoạt động lâu dài trong những điều kiện như vậy có thể dễ dàng dẫn đến hiện tượng màng co giãn.
Giải pháp:
Thực hiện theo quy trình vận hành tiêu chuẩn khi khởi động hoặc tắt hệ thống RO và tăng dần áp suất cấp liệu để giảm thiểu tác động của chênh lệch áp suất đột ngột lên các thành phần màng.
4. Áp lực ngược
Áp suất ngược đề cập đến áp suất ngược được tạo ra ở đầu ra hoặc phần hạ lưu của hệ thống. Nó thường mô tả áp suất tác động ngược với hướng dòng chất lỏng trong đường ống kín do chướng ngại vật hoặc thay đổi cấu trúc trong hệ thống đường ống. Nó cũng có thể đề cập đến điều kiện áp suất ở đầu ra của hệ thống cao hơn áp suất khí quyển cục bộ.
4.1 Áp suất ngược gây ra bởi dòng chảy chéo-giữa các hệ thống
Khi hai hoặc nhiều hệ thống RO dùng chung tiêu đề thấm qua hoặc tiêu đề cô đặc, dòng chảy chéo có thể xảy ra nếu hệ thống không được trang bị van một chiều hoặc nếu van một chiều không bịt kín đúng cách.
Nếu dòng chảy chéo xảy ra trong đường ống thấm, thiết bị RO không hoạt động có thể gặp áp lực ngược ở phía thấm. Trong trường hợp này, áp suất ở phía thấm có thể cao hơn áp suất ở phía cô đặc. Hoạt động lâu dài trong những điều kiện như vậy có thể gây ra hiện tượng tách lớp khử muối của màng.
Nếu dòng chảy chéo xảy ra trong đường ống cô đặc, thiết bị RO không hoạt động có thể vẫn ở trạng thái điều áp, điều này cũng có thể ảnh hưởng tiêu cực đến các thành phần màng.
Giải pháp:
Lắp đặt các van kiểm tra đáng tin cậy trên đường ống thấm và cô đặc để ngăn chặn dòng chảy ngược giữa các hệ thống. Thường xuyên kiểm tra tình trạng bịt kín của van một chiều để đảm bảo hoạt động tốt.
4.2 Thẩm thấu thuận
Trong các hệ thống có độ mặn nước cấp cao, chẳng hạn như hệ thống xử lý nước rỉ rác ở bãi chôn lấp, hệ thống tái sử dụng nước muối hoặc hệ thống cải tạo nước thải, nếu tắt thiết bị RO mà không thực hiện xả-áp suất thấp, thì nước-có độ mặn cao ở phía cô đặc có thể không được thay thế hoàn toàn.
Trong những điều kiện như vậy, không chỉ chất hữu cơ và muối vô cơ có thể lắng đọng trên bề mặt màng mà còn có thể xảy ra hiện tượng thẩm thấu thuận.
Sau khi tắt máy, do độ mặn ở phía thấm tương đối thấp nên nước thấm có thể di chuyển ngược về phía-có độ mặn cao do áp suất thẩm thấu. Hướng dòng chảy này ngược với hướng sản xuất thấm thông thường của hệ thống RO. Quá trình thẩm thấu thuận dài hạn-có thể làm hỏng cấu trúc của lớp khử muối qua màng và thậm chí có thể dẫn đến sự phân tách.
Giải pháp:
Sau khi tắt hệ thống RO, hãy thực hiện xả-áp suất thấp bằng nước sạch hoặc nước cấp đã được xử lý trước để thay thế cho nước có-độ mặn cao ở phía cô đặc. Điều này giúp ngăn chặn sự tắc nghẽn màng và giảm nguy cơ thẩm thấu thuận.
5. Màng khô và nứt
5.1 Hiệu ứng hút nước
Nếu đường ống cô đặc hoặc đường ống thấm không được trang bị bảo vệ chống{0}}ống xi phông thì hiệu ứng xi phông có thể xảy ra trong quá trình thoát nước của hệ thống. Hiện tượng này có thể làm cạn kiệt một phần hoặc toàn bộ lượng nước bên trong hệ thống màng RO.
Khi các phần tử màng ở trạng thái cạn kiệt nước trong thời gian dài, bề mặt màng có thể bị khô và nứt, dẫn đến hư hỏng vĩnh viễn cho lớp khử muối.
Giải pháp:
Lắp đặt các thiết bị chống-siphon hoặc thiết bị bảo vệ-nghẽn không khí trong đường ống thấm và đường cô đặc để ngăn chặn hiện tượng hút nước. Ngoài ra, tránh xả hoàn toàn các thành phần màng trong quá trình tắt hệ thống định kỳ bất cứ khi nào có thể.
5.2 Lỗi con người hoặc lỗi hệ thống điều khiển
Việc làm khô màng cũng có thể xảy ra do lỗi của người vận hành hoặc trục trặc của hệ thống điều khiển. Ví dụ, nếu van xả cô đặc và van xả thấm được mở nhưng không đóng kịp thời, các thành phần màng có thể không có nước trong thời gian dài, có thể dẫn đến khô và nứt.
Điều đáng chú ý là một số thành phần màng RO được cung cấp trong điều kiện khô ráo từ nhà máy và trong trường hợp này, hư hỏng do sấy khô sẽ không xảy ra trước khi vận hành lần đầu. Tuy nhiên, sau khi màng được ngậm nước và vận hành lần đầu, tình trạng mất nước kéo dài vẫn có thể gây nứt và hư hỏng cấu trúc.
Trong vận hành hệ thống RO thực tế, nhiều lỗi màng không phải do bản thân sản phẩm màng gây ra mà do thiết kế hệ thống không phù hợp hoặc quy trình vận hành không chính xác.
Bằng cách kiểm soát đúng cách chênh lệch áp suất hệ thống, tuân theo các quy trình khởi động và tắt-tiêu chuẩn, cải thiện hiệu suất tiền xử lý và thường xuyên kiểm tra thiết bị quan trọng, có thể giảm đáng kể hư hỏng vật lý đối với màng RO và kéo dài tuổi thọ của các thành phần màng.
Xem xét những thách thức vận hành thực tế này, YIME tích hợp các hệ thống điều khiển thông minh khi thiết kế các giải pháp hệ thống RO để giảm nguy cơ lỗi vận hành. Ngoài ra, khi khách hàng mua sản phẩm màng RO YIME, đội ngũ của chúng tôi còn cung cấp hướng dẫn kỹ thuật chuyên nghiệp giúp đảm bảo lắp đặt và vận hành đúng cách.
