反渗透系统故障分析

愚人儿

反渗透系统故障分析
1. 概要
如有很多原因会造成反渗透设备不能正常运行。如同医生诊病一样，在你对问题作进一步分析之前，你必须可能地收集各种征状。
2. 简介
本篇的主题是如何排除RO设备的故障，我们假定设备设计有相应的仪表和取样点以满足故障排除和设备清洗的需要，这种设计在工业系统中十分常见。但是，对于家用或轻工业设备，这并是必须的。如果小型RO设备中包括相关仪器和取样阀门，其市场价格将显得十分昂贵，此时经常更换RO膜元件所需的费用则要低得多。而达到一定规模的RO系统(15加仑/分钟以上，即35m3/小时以上)，此时相对于在最初的投资成本中增加相关仪器、取样阀门和清洗设备，经常更换RO膜元件则变得昂贵的多。
3. 如何避免设备异常的最好方法是从一开始就进行防范，以下是一些相关的RO设计的建议：

设计RO系统时应有水质全分析。如果水质存在季节性的变化(在地表水中十分常见)或水源变化(在市政供水中十分常见)，尽量获取你所能得到的所有分析数据并确认它们取自于最新的材料。
现场进行15分钟SDI(污染密度指数)试验，以确定发生胶体污堵的可能性。

如果你想在晚上做个好梦，就先确认在设计RO系统时已设计有足够的预处理。

在设计RO时(特别是有可能发生污染时)应留有余地，在设计以干净井水作为给水水源的反渗透系统时，可以采用比地表水系统更加激进的设计。
在保守的RO系统设计时选用较低的水通量，因为减少单位膜面积上的产水量会减少污染物在膜对于以井水作为给水水源的系统，设计水通量应控制在8~14gfd(加/平方英尺/日)的范围内。对于井水作为给水水源系统，设计水通量应控制在14~18gfd的范围内。
回收率应取较为保守的值，以使污染物的浓度降至最低。

一个保守的设计应尽量增加进水横向流速和浓水流速，横向流速越高，膜表面盐分和污染物向主体溶液的扩散速度越快，因而可以减少膜表面盐分和污染物的浓度。
对于不同的使用场合选择合适的膜元件类型。有时，在处理难于处理的地表水和工业废水水源时，使用电中性的CAB(醋酸纤维素)膜元件优于使用带负电荷的CPA(聚酰胺复合)膜元件。
调查你周围是否有使用同一进水水源的反渗透系统。

查明故障：
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，那么最明智和合理的做法是判断反渗透系统的真实状态。
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。冲洗时最好采用RO产品水作为冲洗水源。
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。
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、

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反渗透膜工作原理
对透过的物质具有选择性的薄膜称为半透膜，一般将只能透过溶剂而不能透过溶质的薄膜称之为理想半透膜。当把相同体积的稀溶液(例如淡水)和浓溶液(例如盐水)分别置于半透膜的两侧时，稀溶液中的溶剂将自然穿过半透膜而自发地向浓溶液一侧流动，这一现象称为渗透。当渗透达到平衡时，浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度，即形成一个压差，此压差即为渗透压。渗透压的大小取决于溶液的固有性质，即与浓溶液的种类、浓度和温度有关而与半透膜的性质无关。若在浓溶液一侧施加一个大于渗透压的压力时，溶剂的流动方向将与原来的渗透方向相反，开始从浓溶液向稀溶液一侧流动，这一过程称为反渗透。
反渗透是渗透的一种反向迁移运动，是一种在压力驱动下，借助于半透膜的选择截留作用将溶液中的溶质与溶剂分开的分离方法，它已广泛应用于各种液体的提纯与浓缩，其中最普遍的应用实例便是在水处理工艺中，用反渗透技术将原水中的无机离子、细菌、病毒、有机物及胶体等杂质去除，以获得高质量的纯净水。

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一般水