日常反渗透系统运行过程中,结垢现象在某些地区并不稀奇,主要原因有以下几个:
1、设计水质没有进行水质全分析,导致运行时进水含有结垢粒子结垢;
2、运行过程中水源改变,但相应的阻垢剂没有做调整,导致结垢;
3、阻垢剂与系统不兼容,导致膜污染或结垢;
4、运行时回收率控制过高,造成二段结垢;
以上是造成结垢现象的一般原因,不过在故障处理过程中我们也会发现某些特殊原因造成的结垢,此处与大家分享一起由于一段和二段膜元件安装问题导致的结垢事故。
故障描述:
1、膜组安装后,运行时间较少(累计时间不超过20Hrs),间歇运行;
2、运行过程中发现二段脱盐率出现整体下降(一段平均产水电导率为10us/cm,二段平均产水电导率达到268us/cm);
3、拆开端盖检查发现二段后两支膜元件存在明显结垢现象,端盖呈现白色,使用盐酸处理出现大量气泡(碳酸盐结垢);
4、拆出二段膜元件时发现二段整体膜元件安装方向上出现问题(即浓盐水密封圈没有在进水侧,而是在浓水侧,其影响见下图)。
设计的膜系统的回收率(R)是R=产水/(产水+浓水)。
错误安装的后果是一部分进水未经过膜元件过滤直接做为浓水的一部分排出系统,即此时的浓水流量是膜浓水+漏过水,实际膜元件产生的浓水量小于系统检测到的浓水量,在产水量不变的情况下,对于膜元件,实际的回收率已经高于系统回收率。
这意味着在具备结垢条件的情况下,错误的安装会导致膜元件先于正确的安装方式结垢,且优先在二段末端析出结垢物质。
膜元件安装时,浓盐水密封圈应在进水侧,这在新系统安装时应引起足够的注意,否则在运行过程中就会发现不正常的现象(比如产水电导率不正常增长或膜元件损伤等)。运行人员在系统安装时也要考虑现场监督和记录,以便于现场取证。
反渗透运行碳酸钙结垢的预防与处理
下面以碳酸钙结垢为例,分享关于碳酸钙结垢的判断、预防、判定及处理。
判断碳酸钙结垢倾向的指数
LSI和S&DSI指数
对于TDS≤10,000mg/L的苦咸水,朗格利尔指数(LSI)作为表示CaCO3结垢可能性的指标。
LSI=pHC-pHS
式中pHC为浓水pH值,pHS为CaCO3饱和时的pH值
当LSI≥0,就会出现CaCO3结垢。大多数天然水未经处理时,LSI将会是正值。
对于TDS>10,000mg/L的高盐度苦咸水或海水水源,斯蒂夫和大卫饱和指数(S&DSI)作为表示CaCO3结垢可能性的指标。
S&DSI=pHC-pHS
式中pHC为浓水pH值,pHS为CaCO3饱和时的pH值
当S&DSI≥0,就会出现CaCO3结垢。大多数天然高含盐量水源未经处理时,S&DSI一般是正值,为了防止CaCO3结垢,必须通过加酸使其负值,如果通过投加阻垢剂防止CaCO3沉淀的话,可以为正值。
碳酸钙结垢的预防
(1)原水水质调查 :
将原水水质检测结果输入反渗透设计软件中,自动计算出LSI或S&DSI指数,根据数值大小制定预防结垢方案;
(2)预处理软化工艺 :
软化工艺主要有石灰软化、石灰—纯碱软化、树脂软化,根据处理水量和经济性选择合适的软化工艺;
(3)RO进水加酸、阻垢剂 :
设计时预留酸、阻垢剂的投加设备和管路;
(4)定期对反渗透系统一段二段的单支膜壳进行电导率检测,如果发现二段电导率异常升高,需要及时排查原因。
碳酸钙结垢的判定
(1)水质调查:
如果RO进水碱度、硬度较高,且测量浓水pH值计算LSI或S&DSI指数大于零,说明有结垢风险;
(2)运行数据调查:
一般系统会表现为二段压差较大、产水量降低、二段产水电导升高较多;
(3)酸洗效果明显:
采用盐酸或柠檬酸进行清洗时,清洗液pH升高较快,酸洗后产水量和脱盐率恢复;
(4)拆端盖:
末段最后一支膜元件或端板表面有白色或淡黄色无机垢,取无机垢可用酸溶解。
碳酸钙结垢的处理
碳酸钙结垢后,及时的化学清洗是必要的,常规推荐进行酸洗;
酸洗建议用盐酸,如结垢很严重在线清洗时须注意:
a)酸洗溶液pH≥3;
b)低流量循环溶解,严禁大流量循环,防止无机垢划伤脱盐层;
c)及时补充酸,保持清洗液pH。