Falha de contrapressão e detecção da produção de água em operação de osmose reversa

EU. Membrana de Osmose Reversa estrutura e mecanismo de formação de contrapressão
Os elementos típicos de membrana de osmose reversa adotam uma estrutura composta de três camadas: a camada inferior é uma camada de suporte não tecida com cerca de 100 μm de espessura, a camada intermediária é uma camada funcional de poliamida (camada PA) com 45 μm de espessura e a camada superior é revestida com uma camada protetora de polissulfona de 0,2 μm. A camada PA forma uma estrutura de rede densamente reticulada através do processo de polimerização interfacial, sendo esta a camada central responsável pela função de dessalinização. Em condições normais de operação, a pressão de entrada deve ser mantida entre 1,0 e 1,5 MPa (dependendo da qualidade da água), e o fluxo de água deve permear da superfície da membrana para o tubo de produção.
Quando o sistema é desligado ou o tubo de produção de água está bloqueado, se a contrapressão (pressão no lado da produção de água) exceder a pressão de entrada de 0,05 MPa, ocorrerá osmose reversa.
Os dados experimentais mostram que, quando a contrapressão atinge 0,1 MPa, a resistência da ligação entre a camada de PA e a camada de suporte diminui em 40%, resultando em um aumento significativo no risco de descolamento entre as camadas. Esse fenômeno é particularmente pronunciado na extremidade do sistema — o acúmulo de pressão osmótica no elemento de membrana final pode ser até 2 a 3 vezes maior que o do elemento inicial, de modo que aproximadamente 78% dos danos causados ​​pela contrapressão ocorrem primeiro no elemento de membrana final do último segmento.

II. Características dos danos por contrapressão e métodos de detecção
Quando ocorre dano por contrapressão, o sistema apresenta as seguintes características típicas:
Diminuição anormal na taxa de dessalinização: a taxa de dessalinização de elementos de membrana danificados pode cair de 99,5% para menos de 95%.
Aumento na produção de água: Devido a danos na estrutura da membrana, a produção de água de uma única membrana pode aumentar em 30-50%.
Flutuação da diferença de pressão: a diferença de pressão entre os segmentos flutua mais de 0,02 MPa/h.
A inspeção no local pode ser realizada de duas maneiras:
Método de isolamento de segmentos: Isolar a tubulação de produção seção por seção, monitorar a variação na taxa de dessalinização e bloquear a seção danificada (margem de erro ±5%).
Método da sonda condutiva: Uma corrente contínua de 500V é usada para detectar o valor condutivo do elemento da membrana, e o valor condutivo do ponto danificado aumentará de 3 a 5 vezes o valor normal.
Ao dissecar o elemento de membrana danificado, observaram-se danos físicos óbvios: vincos paralelos (com espaçamento de cerca de 2 a 3 mm) apareceram na parte externa do tubo de produção, a camada de PA apresentou descamação em "escamas de peixe" (área de descamação > 30% foi considerada dano por contrapressão) e rachaduras radiais apareceram na camada de suporte.

III. A prevenção e o tratamento de lesões por pressão
De acordo com a Associação Americana de Tecnologia de Membranas (AMTA), 80% das lesões por pressão nas costas são causadas por defeitos no projeto do sistema, principalmente refletidos em:
Diâmetro inadequado da tubulação de produção (vazão recomendada Não há possibilidade de reparo completo dos elementos de membrana danificados. No entanto, reforçando o processo de colagem das bordas (com 20% a mais de epóxi), o novo elemento de película antirretorno pode aumentar sua capacidade de resistência para 0,15 MPa, com um aumento de custo correspondente de cerca de 15%.
Ao otimizar o projeto do sistema e reforçar o monitoramento da operação, a taxa de falhas por contrapressão do sistema reverso é reduzida. Sistema de Osmose A taxa de variação anual da pressão pode ser reduzida de 12% para menos de 3%, estendendo significativamente a vida útil do elemento de membrana para mais de 5 anos. Isso requer o estabelecimento de um sistema de proteção completo no pré-tratamento da qualidade da água, controle de pressão, manutenção programada e outras etapas para garantir a operação contínua e eficiente da tecnologia de osmose reversa.