Análise e soluções para sifonagem em sistemas de osmose reversa e ultrafiltração

I. Causas de sifonagem

O efeito sifão em sistemas de membrana é normalmente causado por paradas não programadas do sistema ou desequilíbrio de pressão. As causas específicas são as seguintes:

1. Acionado pela diferença de nível de líquido durante o período de inatividade.

Quando o sistema está inativo, a bomba de entrada para de funcionar, causando uma queda repentina de pressão na entrada. Se houver um reservatório com nível alto na tubulação de água tratada ou se a saída estiver abaixo do nível da membrana (por exemplo, se o tanque de água tratada estiver acima da membrana), a diferença de nível do líquido criará uma força de sifonagem (ΔP = ρgh, onde ρ é a densidade do líquido, g é a aceleração da gravidade e h é a diferença de nível do líquido).

Por exemplo, se a diferença de nível do líquido entre o tanque de água do produto e o conjunto da membrana for de 5 metros, o diferencial de pressão de sifonagem pode atingir aproximadamente 0,5 bar (ρ ≈ 1000 kg/m³, g = 9,8 m/s², ΔP = 1000 × 9,8 × 5 ≈ 49.000 Pa ≈ 0,49 bar).

2. Falta de contrapressão

Se uma válvula de retenção ou um dispositivo de manutenção de pressão não for instalado no lado da água do produto, a pressão da água do produto poderá cair abaixo da pressão da água de entrada após o desligamento, causando a falha do sistema. Osmose reversa A membrana pode sofrer uma diferença de pressão reversa. Uma diferença de pressão reversa superior a 0,5 bar na membrana de osmose reversa pode causar a delaminação da camada de dessalinização da membrana.

3. Defeitos de projeto em dutos

Se a tubulação de água tratada apresentar curvas em forma de U ou pontos altos sem válvulas de ventilação, o gás pode se acumular durante a parada, criando um vácuo e agravando o efeito sifonador. Por exemplo, se o ponto mais alto da tubulação ultrapassar 2 metros, o risco de sifonagem aumenta significativamente.

4. Vazamento da válvula

Se a válvula de entrada ou de água do produto não estiver bem fechada, um pequeno vazamento pode levar a um diferencial de pressão constante. Uma taxa de vazamento da válvula superior a 1 L/min pode manter o sifonamento.

II. Dados sobre os perigos da sifonagem para sistemas de membrana

Membranas de osmose reversa: Uma diferença de pressão reversa de 0,5 bar durante uma hora reduzirá a taxa de dessalinização em 5% a 8%. Se atingir 1 bar, a membrana poderá ser danificada permanentemente.

Membrana UfA retro-sifonagem aumenta a taxa de quebra das fibras das membranas de fibra oca, com essa taxa triplicando a uma diferença de pressão de 0,3 bar.

III. Métodos-chave para a quebra de sifões

1. Instalação de um Quebra-Sifão

Instale uma válvula em um ponto alto da tubulação de permeado. Quando a pressão cair abaixo de um valor predefinido (por exemplo, 0,2 bar), ela aspirará ar automaticamente, quebrando o vácuo.

2. Instalação de uma válvula de retenção

Instale uma válvula de retenção dupla na saída do permeado para garantir que ela feche quando a diferença de pressão for inferior a 0,1 bar. Utilize uma válvula de retenção com mola e baixa diferença de pressão inicial (≤0,1 bar).

3. Sistema de Manutenção de Pressão

Utilize uma válvula reguladora elétrica ou uma válvula de contrapressão para manter uma pressão mais alta no lado do permeado do que no lado da entrada. Por exemplo, um sistema de ultrafiltração (UF) eliminou com sucesso a sifonagem instalando uma válvula de contrapressão para manter uma contrapressão acima de 0,3 bar.

4. Otimização do projeto de tubulações

Evite instalar a tubulação de permeado em um ponto alto. Recomenda-se que a diferença máxima de altura seja inferior a 1 metro. Caso seja necessário instalar em um ponto alto, adicione uma válvula de ventilação automática (diâmetro ≥ DN15) no ponto mais alto.

5. Controle do Programa

Durante o desligamento, a válvula de entrada de água é fechada com um atraso (por exemplo, mantida aberta por 10 segundos) e combinada com uma válvula de escape rápida (tempo de resposta