Vận hành và khắc phục sự cố màng RO

Trouble Shooting Khắc Phục sự cố Chemical Technical Seminar INDEX Membrane Trouble Trouble Shooting Guide (Sự cố màng) (Hướng dẫn khắc phục sự cố) Membrane Trouble (Sự cố màng) • Loss of salt rejection Loss of permeate flow Increase of pressure drop ( Giảm khử muối Giảm lưu lượng thu hồi Tăng độ ch.

Trouble Shooting

Khắc Phục sự cố

Membrane Trouble Trouble Shooting Guide (Sự cố màng)

(Hướng dẫn khắc phục sự cố)

Membrane Trouble

(Sự cố màng)

• Loss of salt rejection / Loss of permeate flow / Increase of pressure drop

( Giảm khử muối / Giảm lưu lượng thu hồi / Tăng độ chênh áp

• Charged (+, -) and/ or Non Charge

Foulants (hạt mang điện và không

mang điện tích)

• Organic / Colloidal Matters (chất hữu

cơ / chất keo

• Oxidizer / Debris (chất oxi hóa / vôi)

• Hydraulic Shock (shock nước)

• Loss in Flowrate (Giảm lưu lượng)

• Loss in Salt Rejection (Giảm khửmuối)

• Increase in differential pressure (Tăng độ chênh áp)

Problems during Membrane Operation

(Các vấn đề trong hoạt động của màng)

Problems during Membrane Operation

(Các vấn đề trong vận hành của màng)

P1: Differential Pressure in 1st stage (chênh áp ở giai đoạn 1)

P2: Differential Pressure in 2nd stage (chênh áp ở giai đoạn 2)

Problems during Membrane Operation

Fouling (tắt nghẽn)

 Coagulation

• Use of unsuitable polymer

• Over feeding or shortage of coagulant

• Shortage of reaction time

• Existence of interfering substance

• Carry-over of Al by poor pH control

Sử dụng polyme không phù hợpNước đầu vào vượt quá mức hoặc thiếuchất keo tụ

Thiếu thời gian cho phản ứngTồn TạI các chất khó xử lýMang theo hôm do việc kiểm soát kém

Chứa loại hiếu khíKích thước hạt lọc không phù hợp

 Corrosion of system (sự ăn mòn trong hệ thống)

• Corrosion of piping

• Carry-over of piping coating matter

Ăn mòn đường ốngLớp phủ bảo vệ đường ống bị bào mòn

Fouling (tắt nghẽn)

 Water Quality Guidelines to minimize RO membrane fouling

(Bảng chỉ tiêu chất lượng nước để giảm tắc nghẽn màng RO

Fouling Index – SDI ( Chỉ số tắt nghẽn)

 Indication of the quantity of particulate matter in water

(Chỉ số này cho thấy số lượng các tạp chất trong nước)

 Water is passed through a 0.45 µm membrance filter at a constant applied pressure

of 30 psi

(Nước đi qua một màng lọc 0.45 µm ở áp suất ổn định 30 psi)

 It is not based on the filtration mechanism and is not proportional with particle

concentration

(Chỉ số này không dựa trên cơ chế lọc và tỉ lệ với nồng độ tạp chất)

SDI = 1 – Ti / Tf X 100

T

Ti : time to collect initial 500mL of sample

Tf : time to collect final 500mL of sample

T: total running time of test

Đóng cặn

 Hiện tượng đóng cặn xảy ra khi muối hòa tan

trong màng vượt quá giới hạn hòa tan của màng

− Tỉ lệ thu hồi của hệ thống cao

 Đóng cặn thường bắt đầu ở giai đoạn cuối

− Khó để làm sạch CaSO4 , BaSO4 ,SrSO4 , SiO2

− Nhiễm bẩn (chất nhờn & bùn) có thể gây ra cấu cặn do tăng độ phân cực

Hình ảnh của cặn bẩn

Đóng cặn

A phenomenon that occurs when the concentration of a

salt’s cation and associated anion concentration exceeds

the solubility of that salt, there by causing precipitation of

that salt to the membrane surface.

Dissolved Salts

Na+, Cl-, Ca2+, Mg2+, CO32-, SO4

2-Saturation

Super-saturationCrystal Formation (Scale)

Scale on the Membrane

SCALE

Slightly Soluble Salts in Naturally Occurring Water

Sources

Carbonate Scale Calcium Carbonate CaCO3 Easily

Occur Sulfate Scale

Calcium Sulfate CaSO4

Hard to redissolve Scale

Strontium Sulfate SrSO4Barium Sulfate BaSO4Fluoride Scale Calcium Fluoride CaF2

Silica Scale

Silica Si(OH)4 Calcium Silicate CaSiO3 pH> 8

Dự đoán khả năng đóng cặn

Carbonate

Scale

LSI angelier Saturation Index LSI = pH - pHs

When Feed TDS

< 10,000 mg/L

SDSI Stiff and Davis Stability Index SDSI = pH – pCa – pAlK - K When Feed TDS < 10,000 mg/L

Others Scale Solubility Product Ksp = [Cation]x x [Anion]y Compare to IP (Ion product)

• Tái hòa tan CaCO3

thoát khỏi dung dịch

• Tăng độ hòa tan

của SiO2 .

Nhược điểm

• Làm keo tụ các chất rắn lơ lửng

• Hình thành axit cacbonic

Giải pháp

• Cần phải tiêm axit tại thượng nguồn bắt đầu từ các bộ lọc media để loại bỏ nồng

độ cao của các chất rắn lơ lửng

Scale (Kiểm soát cặn)

Speacies SHMP, Organophosphonates, Higher-molecular-weight polyacrylates, Blend inhibitor

Injection Rate The scale inhibitor should be maintained ~20mg/L on the concentrate side

• Hút các cation mang điện tích dương

vi tinh thể đang phát triển

• Ảnh hưởng đến cấu trúc tinh thể

Dispersion

(Phân tán)

Bằng cách sử dụng nhóm hạt mang điệntích âm Hiệu quả hơn để ngăn ngừacặn

Scale (Kiểm soát cặn)

Châm Axit Chất ức chế cặn

và chất phân tán Làm mềm nước Điều chỉnh tỉ lệ nướcthu hồi

R

Strong Acid CationExchange Resin

Sulfonatefunctional group

Phục hồi bằng dung dịch NaCl

Các vấn đề về môitrường và kinh tế

Weak Acid Cation

Exchange Resin

Carboxylicfunctional group -COOH

Can remove

Ca2+, Ba2+,

Sr2+

Làm mềmtừng phầnhoặc nướcvới nồng độHCO3 cao

Giảm chi phí hoạtđộng và tác đôngmôi trường

Giảm TSDLàm mềm một phầnGiảm pH

Limesoftening

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2  2CaCO3 + 2H2O Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2  2Mg(OH)2 +

2CaCO3 + 2H2O

Lime soda ashprecipitate CaCO3Large plant

Scale control (Kiểm soát cấu cặn)

Châm Axit Chất ức chế cặn

và chất phân tán Làm mềm nước Điều chỉnh tỉ lệ nướcthu hồi

Recovery Concentration at downstream

Biofouling (Nhiễm bẩn vi sinh)

− Vi sinh vật có thể tái sinh và tạo thành một màng sinh học trong phạm vi

cả hệ thống.

− Rất khỏ để loại bỏ màng sinh học này vì nó bảo vệ các vi sinh vật chống lại lực cắt và hóa chất diệt sinh vật

− Có thể xuất hiện khi nước cấp:

+ Giàu dưỡng chất, TOC, COD cao

+ Kiểm soát diệt khuẩn kém

Membrane Degradation (thoái hóa màng)

Increase of Permeate flux (tăng lưu lượng nước thu hồi)

Oxi hóa/ Thủy phân

Oxidation

 Free chlorine, Hydrogen peroxide, Potassium Permanganate, Ozone,

Chloramine

 SBS changes to Sodium Per-Sulfite under presence of Cu, Co, and

can lead membrane oxidation

 Free chlorine <0.0ppm

 ORP < 250mV

Membrane hydrolysis

 High pH (above 12)

Exposure to other chemical

 Solvent: dimethyl formamide, dimethyl acdimide, n-methyl pyrrolidone

 Aromatic: benzene, toluene, xylene, phenol, gasoline

 Other: ketons, aldehydes, ester

Free chlorine, Hydrogen peroxide, Potassium Permanganate, Ozone, Chloramine

 Residual free chlorine can be reduced by SBS

 175 – 200mV of ORP is typically applied

Oxidation (Oxi hóa)

Cartridge Filter

RO Stack

Need 15 sec

Feed tank

Filter Feed pump

High pressure pump

Sodium Sulfite (SBS) Cl 2 = 0.0mg/L Cl

Bi-2 = 0.0 Residual = 5ppm

Cl 2 = 0.4mg/L

Biocide

Cartridge Filter

RO Stack

Need 15 sec

Feed tank

Filter Feed pump

High pressure pump

Sodium Bi-Sulfite

In the case that feed water contains trace

of heavy metal even 1ppb of Cu or Co

Heavy metal and SBS concentration become 5 times at the concentrate water outlet for 80% water recovery rate

Cl2 = 0.0mg/L

Cl2 = 0.0 Residual = 5ppm

Cl2 = 0.4mg/L

SBS changes to Sodium Per-Sulfite under presence of Cu and Co, and can lead

membrane oxidation (SBS chuyển thành Na2SO3 có mặt Cu và Co, làm oxi hóa màng)

Oxidation (Oxi hóa)

Sodium Bi-Sulfite becomes Sodium Per Sulfite in the presence of Heavy metal which radically attacks PA membranes 2 nd Bank membranes are

exposed more for the Sodium Per Sulfite attack.

O-ring Leak (Rò rỉ O-ring)

• Việc rò rỉ O-rings có thể được phát hiện

Áp lực ngược nước thu hồi

• Khi áp suất thu hồi vượt quá áp suất

nước thải 5 psi, màng có thể bị phồng

lên

• Có thể phát hiện được bằng việc thăm

dò và thấy được bằng mắt thường khi

cắt màng ra.

• Màng hư hại cần phải được thay ngay.

Nhận dạng xu hướng thay đổi chất

lượng của màng

Nhiễm bẩn do dầu hoặc chất hữu cơ Oxi hóa/ Thủy phân màng

Pflowrate

Salt rejction

flowrate

Nhận dạng xu hướng thay đổi chất

lượng của màng

Trouble Shooting Guide

(Khắc phục sự cố)

Đánh giá hệ thống

• Tiêu chuẩn dữ liệu:

So sánh dữ liệu hoạt động thực tế với dữ liệu tham chiếu (dữ liệu ban đầu) để dự đoán tắc nghẽn màng và hư hại về hóa học, hư tổn.

Thông số tiêu chuẩn:

Khả năng khử muối; có thể bị tác động bởi

áp suất, nhiệt độ, tỉ lệ thu hồi,v.v…

Tỉ lệ lưu lượng; có thể bị tác động bởi áp

suất, nhiệt độ,pH, v.v…

Độ chênh áp: tác động bởi áp suất và lưu

lượng dòng chảy.

Đánh giá hệ thống

If the normalized performance show severe deterioration, the

following should be checked

• Calibration of all meters, sensors and pressure gauges

• Stablization of system at least for 24 to 72 hours in continuous operation

• Consideration of permeate pressure

• Significant pressure loss from the feed to the concentrate

• Check of the start-up and shut-down procedure for hydraulic shock,

permeate backpressure and back-flow of permeate

• Check of CIP procedure and chemical

• Check of CIP frequency

• Water Analysis: Carbon dioxide can increase the permeate conductivity

• Check of the potential oxidation problem by chlorine and oxidizing chemicals

• Check of replacement rate of prefilters

• Check of the SDI

• Check of the scaling calculations and dosage rates of chemicals

Kiểm tra toàn bộ hệ thống

Kiểm tra sự phát triển của vi sinh

và nấm mốc trong bồn chứa

nước và đường ống

Kiểm tra sự rò rỉ của vỏ màng, tại

đó sẽ hút không khí trong quátrình đóng máy và dẫn đến sốcthủy lực

Kiểm tra toàn bộ hệ thống

Kiểm tra mặt nước đầu vào bằng cách

mở đầu vỏ: chất bẩn, mùi, chèn Kiểm tra mặt nước đầu ra bằngcách mở vỏ: cấu cặn

Kiểm tra toàn bộ hệ thống

Rút màng ra khỏi vỏ,kiểm tra

khớp nối xem thử có rách, hư hại

hay O-ring bị lệch không

Kiểm tra kỹ màng xem có bị nhiểmbẩn cấu cặn hay bị hư tổn vật lýnào không

• Nếu trong hệ thống có đường ống nước

nào có nồng độ chất tan cao, cần phải

kiểm tra TDS của tất cả các vỏ hoặc độ

dẫn hoặc các chỉ số chất lượng có liên

quan)

• Nếu có vỏ nào đó có lượng nước thu hồi cao hơn đáng kể so với các vỏ khác ở

cùng một khâu, cần kiểm tra độ dẫn

điện tại mỗi màng của vỏ đó.

Thank you!