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【经验】离子交换设备在运行中出现的故障一般表现 反渗透结垢原因分析

来源:http://www.kmscl.com/news/55.html  更新时间:2017-08-23

袋式过滤器生产厂家公司是一家专业的离子交换器设备、袋式过滤器生产厂家公司,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 反渗透结垢原因分析”,希望通过我们的介绍让您对反渗透结垢原因分析等问题有更深入的了解

【经验】离子交换设备在运行中出现的故障一般表现 反渗透结垢原因分析

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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一、可能结垢原因分析:

1、 设计原因:

A、反渗透设计为三段运行,回收率为85%,这种运行方式使进入三段的水质含盐量就已经很大,所以三段浓水水质就更差了,所以三段运行的反渗透最后一段膜元件结垢倾向是比较大的。目前国内大多数反渗透设计为二段运行,回收率75%。

B、反渗透设计设备停运后冲洗为反渗透进水进行低压冲洗,这种运行方式冲洗时压力为0.3~0.4MPa,在这种压力下反渗透仍然有淡水产生所以浓水侧的水还是被浓缩了含盐量仍然很大,这就容易使停运的反渗透浓水侧出现结垢现象。现在大多数的反渗透停运后冲洗设计为反渗透的产水或采用除盐水进行冲洗,这种冲洗方式能够很好的把反渗透浓水置换出来,从而保证了反渗透停运后浓水侧的含盐量很低,能够有效地防止反渗透停运中出现浓水侧结垢现象的发生。

C、加药没有完全混合均匀,从而导致加药不匀,也容易引起反渗透膜结垢。

2、 设备原因:

A、经检查发现阻垢剂计量泵不出药且3台阻垢剂计量泵均出现故障后进行更换过,这就容易造成阻垢剂计量泵不出药或故障时没有及时发现而使运行中的反渗透出现短时的不加药现象。

B、反渗透加阻垢剂装置漏药较严重,可能影响反渗透加阻垢剂的加药量。

3、操作原因:

A、停机时快速降压没有进行彻底冲洗。由于膜浓水侧的无机盐的浓度高于原水,易结垢而污染膜。

B、用投加化学试剂的预处理水冲洗。因含化学试剂的水在设备停运期间可能引起膜污染。因此,在准备停机时,应停止投加化学试剂,逐步降压至3bar左右用预处理好的水冲洗10min,直至浓缩水的TDS (总溶解固体)与原水的TDS很接近为止。

二、如何防止反渗透膜结垢?

A、做好原水的预处理工作,特别应注意污染指数的合格,同时还应进行杀菌,防止微生物在器内滋生,注意氯离子对膜的伤害。

B、在反渗透设备运行中,要维持合适的操作压力,一般情况下,增加压力会使产水量增大,但过大又会使膜压实。

C、在反渗透设备运行中,应保持盐水侧的紊流状态,减轻膜表面溶液的浓差极化,避免某些难溶盐在膜表面析出。

D、在反渗透设备停运时,短期应进行加药冲洗,长期应加甲醛保护。

E、当反渗透设备产水量明显减少,表明膜结垢或污染,应进行化学清洗。

F、定期作好原水水质分析,根据水质情况,依据技术支持部提供的加药方案调节阻垢剂的加药量。

G、当反渗透系统出现异常时,马上停机进行处理,避免事故的扩大。

H、严防加药设备的跑、冒、滴、漏,将药液加到反渗透进水里,真正起到防止结垢的目的。

I、建议将反渗透设备停运后的冲洗方式改为用除盐水进行冲洗。

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