Обратное давление и обнаружение образования воды в системе обратного осмоса.

Я. Мембрана обратного осмоса структура и механизм образования противодавления
Типичные мембранные элементы обратного осмоса имеют трехслойную композитную структуру: нижний слой представляет собой нетканый опорный слой толщиной около 100 мкм, средний слой — функциональный слой из полиамида (ПА-слой) толщиной 45 мкм, а верхний слой покрыт защитным слоем полисульфона толщиной 0,2 мкм. ПА-слой образует плотную сшитую сетевую структуру посредством межфазной полимеризации, являясь основным слоем, обеспечивающим функцию обессоливания. В нормальных условиях работы входное давление должно поддерживаться на уровне 1,0–1,5 МПа (в зависимости от качества воды), а поток воды должен просачиваться от поверхности пленки к производственной трубе.
Если система отключена или водопроводная труба забита, и противодавление (давление на стороне водоподготовки) превышает входное давление 0,05 МПа, произойдет обратный осмос.
Экспериментальные данные показывают, что при достижении противодавления 0,1 МПа прочность сцепления между слоем полиамида и опорным слоем снижается на 40%, что приводит к значительному увеличению риска отслоения межслойного соединения. Это явление особенно выражено в конце системы — накопление осмотического давления на концевом мембранном элементе может быть в 2-3 раза выше, чем на переднем элементе, так что примерно 78% повреждений от противодавления сначала происходит на концевом мембранном элементе последнего сегмента.

II. Характеристики повреждений, вызванных противодавлением, и методы их обнаружения.
При возникновении повреждений, вызванных противодавлением, система демонстрирует следующие типичные характеристики:
Аномальное снижение скорости обессоливания: скорость обессоливания поврежденных мембранных элементов может упасть с 99,5% до менее 95%.
Резкое увеличение водопроизводства: из-за повреждения структуры мембраны водопроизводство одной мембраны может увеличиться на 30-50%.
Колебания разницы давлений: разница давлений между сегментами колеблется более чем на 0,02 МПа/ч.
Выездная инспекция может проводиться двумя способами:
Метод сегментной изоляции: изолировать участок производственного трубопровода поочередно, контролировать изменение скорости обессоливания и блокировать поврежденный участок (диапазон погрешности ±5%).
Метод токопроводящего зонда: для определения значения проводимости мембранного элемента используется постоянный ток напряжением 500 В, при этом значение проводимости в поврежденной точке увеличивается в 3-5 раз по сравнению с нормальным значением.
При вскрытии поврежденного мембранного элемента были обнаружены явные физические повреждения: на внешней стороне производственной трубы появились параллельные складки (с интервалом около 2-3 мм), слой полиамида отслоился по типу «рыбьей чешуи» (площадь отслоения > 30% была расценена как повреждение от обратного давления), а в опорном слое появились радиальные трещины.

III. Профилактика и лечение повреждений, вызванных давлением.
По данным Американской ассоциации мембранных технологий (AMTA), 80% травм, связанных с повышенным давлением в спине, вызваны дефектами конструкции системы, в основном проявляющимися в:
Недостаточный диаметр производственных труб (рекомендуемый расход Полного ремонта поврежденных мембранных элементов не существует. Однако, благодаря усилению процесса склеивания краев (на 20% больше эпоксидной смолы), новый элемент пленки, предотвращающий обратное давление, может увеличить свою способность противостоять обратному давлению до 0,15 МПа, что, соответственно, приведет к увеличению стоимости примерно на 15%.
Оптимизация конструкции системы и усиление контроля за ее работой позволяют снизить частоту отказов, связанных с обратным давлением. Система осмоса Ежегодный прирост может быть снижен с 12% до менее чем 3%, что значительно продлит срок службы мембранного элемента до более чем 5 лет. Для этого необходимо создать комплексную систему защиты на этапах предварительной обработки воды, контроля давления, планового технического обслуживания и других этапах, чтобы обеспечить непрерывную и эффективную работу технологии обратного осмоса.