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【图解】离子交换设备在运行中出现的故障一般表现 关于反渗透装置背压的一点看法

来源:http://www.kmscl.com/news/111.html  更新时间:2017-12-13

沙市超滤器公司是一家专业的离子交换器设备、沙市超滤器公司,今天我们的专家会为大家带来“离子交换设备在运行中出现的故障一般表现 关于反渗透装置背压的一点看法”,希望通过我们的介绍让您对关于反渗透装置背压的一点看法等问题有更深入的了解

【图解】离子交换设备在运行中出现的故障一般表现 关于反渗透装置背压的一点看法

离子交换设备在运行中出现的故障一般表现为:设备出力降低、出水质量恶化或运行经济指标的下降。

设备出现上述故障后,首先应检查水质的测定方法和结果是否正确,以及运行、再生操作中是否发生异常现象,以确定这种现象是偶然发生的,还是稳定出 现的。偶然的失误,其现象时隐时现,没有明显的规律,需要长期、细致地进行观察才能查出原因。

出现故障的判断与分析

离子交换器投入运行后,1~3个月内应进行启动调整试验,6个月内应进行运行调整试验,以确定正常运行工况下的出水质量、设备出力、水流阻力、再生剂耗量、自用水率以及再生条件,作为设备检查的依据。明显偏离上述指标并经常出现时,可以认为该设备发生了故障。

1. 出水质量恶化

出水质量是衡量化学除盐设备运行工况的主要指标。出水质量恶化是指运行周期中间,除盐水的电导率和SiO2含量明显高于调试结果,不论其水质指标是否合格,都可以认为是发生了出水质量恶化现象。

当除盐水的电导率或SiO2含量明显增高时,为确定发生问题的原因,需要测定除盐水的pH值。根据测定结果,按表52判断除盐设备出水质量恶化故障,查找发生问题的原因。

下列的情况在除盐系统中是比较典型的:

1.1 弱酸阳床

(1)出水碱度漏泄比规定值为高。

这是由于再生不合适,再生剂应为理论交换容量的110%,如采用串联再生, 则须检查再生强酸树脂后的酸量是否足够再生弱酸树脂。

(2)出水硬度高于规定值。

如用硫酸再生,可能会有硫酸钙沉淀,这时硫酸钙渐渐水解,将产生钙硬,因此,当用硫酸再生时,须采用分步再生方法,并实行先低浓度、高流速,后高浓度、低流速的方法再生。如串联再生,则应检查强酸阳树脂的再生废液是否已稀释。

1.2 强酸阳床

(1)出水钠漏泄高于规定值。

这不太发生,如有,则应检查再生步骤,有时阳床用混床再生废液串联再生,这时须注意混床废液最初的15~30%须弃去,否则将有钠离子进入阳床,此外,混床废液中的酸量须检查是否足够。

(2)出水漏硬度

如果用硫酸再生,那时由于硫酸钙沉淀,应检查酸的浓度(从系统中取样分析)及再生流速,如水中钙离子量超过总离子的50%,须采用分级再生,最初浓度应不大于2%,流速为12升/小时/升树脂。

1.3 弱碱阴床。

(1)出水矿物酸漏泄增加:

这问题可分为矿物酸漏泄真实增加和矿物酸漏泄表象增加。

①矿物酸漏泄真实增加。

一般出水电导率应为50μs/cm或以下,如再生不足,电导率曲线将缓慢上升,那就是出水酸度将逐步上升。

建议同时测定pH值,以校核矿物酸漏泄是否真实增加,而不是表象增加。

最后,如果弱碱树脂是串联再生,那么再生强碱树脂后的碱液是否足够,它应为理论交换容量的120~130%。

②矿物酸漏泄表象增加。

弱碱树脂是作为矿物酸的中和剂,真正的弱碱树脂(有90%以上的弱碱基)不会分解中性盐如氯化钠或硫酸钠,因此阳床必须运行正常,其出水钠漏泄很小,并须维持一定的pH。如pH大于3.5,那就是阳床未能完全去除阳离子,这些中性盐流经弱碱阴床将增加电导率。

(2)高pH、漏钠、电导率增高:

这是由于阴树脂床中混入了阳树脂,在碱再生时,阳树脂呈钠型,在运行中逐渐放钠。阴床出水有钠,是由于强酸阳床出水漏钠。

(3)二氧化硅问题:

如阴床串联再生,尤为容易产生此问题,强碱阴床再生后的碱液中含有二氧化硅,经弱碱阴床后,又进行了碱性中和,而使pH下降,当达到碱液中二氧化硅等电点时,二氧化硅就在树脂上沉淀下来。在以后运行中,由于水解而使出水中二氧化硅增加。

解决这问题的方法是,再生强碱阴床后的碱液先排除15~30%,或将碱液稀释至2%,还须保证NaOH有理论工作交换容量的130%。

1.4 强碱阴床。

不论是Ⅰ型还是Ⅱ型,关键问题是二氧化硅漏泄,与强酸阳树脂及弱碱阴树脂不同,强碱阴树脂的热稳定性较低,只有60℃及40℃,否则树脂会发生降解。

如因热及氧化作用,使强碱基团损失,这样就造成二氧化硅漏泄,因此,在运行中须保持在温度极限范围内。此外,强碱阴树脂易受有机物污染,产生如下后果:

①pH降低;

②电导率增高;

③二氧化硅漏泄增加;

④淋洗水量增加。

其中:①和②是由于在树脂上的有机物再生后部分水解所造成的,③是由于污染物的位阻效应使NaOH再生不完全,④是由于污染物的两性作用。

1.5 混床系统

(1)淋洗水量增大:

混床系统淋洗水量增大是由于树脂的交叉污染,如NaOH与混入阴床的强酸阳树脂作用,将钠盐存在于阳树脂上,或HCl(H2SO4)与混入阳床的强碱阴树脂作用,将氯根(硫酸根)存在于阴树脂上。

交叉污染主要是由于树脂在分界面上的混杂。在这情况下,钠及氯根(硫酸根)漏泄增大,使淋洗时间增加。经验显示,虽然冲洗钠漏泄很麻烦,但其影响不及硫酸根离子漏泄严重,后者在凝结水净化系统中的后果尤为突出,常用的方法是将出水进行再循环,这方法是很耗时的。

采用三层混床树脂,可减少再生剂对阳、阴树脂的交叉污染,使混床淋洗水量过大的弊病得到改善。

(2)出水质量下降:

混床系统要求阳、阴树脂须充分混合。如果阳、阴树脂混合不好,在很多部位还是呈分层状态,出水质量就会降低。一个重要的事项是,在空气混合时,树脂床层上部的水层必须小于5厘米,如果树脂床不先疏水至上述水位,那么不管空气搅拌多么激烈,当搅拌停止时,树脂就按密度差别重力沉降,使阳、阴树脂分层,而产生上述问题。

建议采用反常规混床树脂,它既能使阳、阴树脂在反洗时彻底分层,又能在再生后均匀混合,解决了混床树脂的混合问题。

2. 设备出力降低

除盐设备出力的降低可以分别表现为周期离子交换量的降低和单位时间制水量的降低。周期制水量的增减与原水中离子含量有直接关系,当使用原水水质多变的地表水或多个水源时,尤其应注意原水水质对周期制水量的影响。单位时间制水量的降低一般是离子交换设备水流阻力过大的结果,应及时检查交换器内部的进、出水的 布水装置和树脂层是否发生偏斜或污堵,并及时予以消除。

当除盐设备发生故障时,首先表现为周期交换量的降低,然后才是出水水质的恶化。串联式除盐系统可以根据失效时除盐水的指标,确定交换量低的交换器。失效 时,出水SiO2含量增加,电导率变化不大者为阴床失效;电导率增加,SiO2含量变化不大者为阳床失效。并联式除盐系统(母管式)应根据每台设备的周期制水量与原水水质计算设备的周期交换量,发现周期交换量明显降低,可以认为该设备发生了故障。

发现阳床(或阴床)出力降低时,可按照表53除盐设备出力降低故障判断、查找可能的原因。

3. 运行经济指标降低

在离子交换器发生出水水质恶化或出力降低时,采用重复再生或以增加再生剂用量的方法使之恢复是正常的。这里所说的运行经济指标的降低主要是指再生剂的比耗明显地超过表54所列各种床型的数值。

表54 不同床型的再生剂比耗

离子交换器

的床型 顺流再生 逆流再生 浮

床 强、弱型树脂联合应用移动床

再生剂比耗①离子交换,离子交换设备在运行中出现的故障一般表现

理论量的倍数 1.8~2.0 1.4~1.6 1.3~1.5 1.1~1.3 2.0~3.0

注:① 阳床使用HCl再生。

造成离子交换器再生剂比耗高的主要原因有:

①树脂性能劣化;

②再生剂质量差;

③树脂流失;

④交换器内再生液分配装置损坏;

⑤再生操作不当;

⑥原水水质明显变化。

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在反渗透系统运行的过程中,有的时候会出现产水电导率突然升高、产水不合格,经各种处理后,性能仍无法恢复的情况。最后,只有送到膜厂家去检验,而经过检验,有的时候膜厂家会得出由于反渗透装置产生了背压从而导致膜元件损坏的情况,出现此情况,膜厂家是不负任何责任的,所有的损失都由我们自己承担。

“背压”?什么是背压?背压是如何产生的?如何避免背压/

在反渗透水处理领域,背压指的是产品水侧的压力大于给水侧的压力的情况. 卷式膜元件类似一个长信封状的膜口袋,开口的一边粘接在含有开孔的产品水中心管上。将多个膜口袋卷绕到同一个产品水中心管上,使给水水流从膜的外侧流过,在给水压力下,使淡水通过膜进入膜口袋后汇流入产品水中心管内。为了便于产品水在膜袋内流动,在信封状的膜袋内夹有一层产品水导流的织物支撑层;为了使给水均匀流过膜袋表面并给水流以扰动,在膜袋与膜袋之间的给水通道中夹有隔网层。膜口袋的三面是用粘结剂粘接在一起的,如果产品水侧的压力大于给水侧的压力,那么这些粘接线就会破裂而导致膜元件脱盐率的丧失或者明显降低。而我们知道,在正常的反渗透运行过程中,进水侧的压力是远远高于产水侧的,所以说在正常运行过程中背压是不会产生的,那么背压应该是在非正常运行或者停机情况下产生的,也就是说要么是设计失误,要么是操作失误。

根据反渗透膜技术手册的规定,反渗透膜最高能承受的背压是0.1MPa,也就是约1bar的压力,约等于10米水柱产生的压力。反渗透在停机时,产水管中存在的水势必会对反渗透膜产水侧产生一定的压力,而产水管爬高越高,压力就越大,而如果产水管爬高超过10米,那么产水侧产水生的背压就足够造成膜的损坏了。所以,在我们反渗透设计过程中通常会规定8米为产水管的最高爬升高度,并且在产水管上加装止回阀以防止产水管中的水产生压力。有的时候可能会出现止回阀不严或者产水管爬升高度必须做高的情况,在这种情况下,我们也可以采取在产水管止回阀后加装排空管的方法来防止背压的产生。

另一种背压的产生是由于操作失误造成的。在反渗透的操作过程中,如果操作失误。在产水阀以及产水排放阀都未打开的情况下开启水泵,就会造成系统压力不断升高、产水侧压力不断升高却产不出水来的情况。产水管道一般是UPVC材质的,如果压力过高管道一旦爆掉有可能造成安全事故。这时操作人员如果紧急打开产派阀泄压的话,可以避免事故发生。而如果操作人员采取的方式是停水泵的话,那么进水侧压力突然降低,产水侧压力很高,如此高的背压立刻就会造成膜的损坏。当然,我们的设计人员在设计过程中已经考虑到这一点,会在产排阀边加装旁路,并在旁路上安装爆破膜,爆破膜的爆破压力为0.3MPa,一旦系统憋压,产水侧压力超过0.3MPa时就会自动爆破泄压,防止产生更大损失。

而在之前的项目中,我们的爆破膜由于不规范,不到爆破压力乱爆,到了爆破压力不爆的情况都发生过,有的时候,现场人员为了省事,也曾经拿铁板或者其他材料替换爆破膜,这样,一旦发生憋压,就真的无法挽回了。而现在售后服务部已经在做爆破膜实验了,希望以后类似因爆破膜造成设备损坏的事情不再发生。

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本文关键词:离子交换 设备 再生 树脂 1. 出水 压力

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