Umkehrosmosemembranen

Anwendung von Umkehrosmosemembranen

So verlängern Sie die Lebensdauer von Umkehrosmosemembranen

Ein teilweiser Membranaustausch kann ausreichend sein
In vielen Fällen kann der Membranersatz chirurgisch erfolgen. Bei dauerhafter Verschmutzung ist es möglich, dass die Reinigung nur bei den am stärksten verschmutzten Membranen, wie z. B. den Membranen am Einlassende, wirkungslos war und nur diese ausgetauscht werden müssen.

Wenn Kalkablagerungen zu einem Anstieg des Druckunterschieds in der letzten Umkehrosmosestufe führen, der durch die Reinigung nicht wiederhergestellt werden kann, müssen nur die Membranelemente am Konzentratende ausgetauscht werden, um die ursprüngliche Leistung wiederherzustellen.

Es kann schnell zur Bildung von Ablagerungen kommen, wenn die Mittel zur Verhinderung dieser Ablagerungen fehlerhaft sind oder wenn sich die Wasserbedingungen ändern. Zu den häufigsten Ursachen gehören der Ausfall einer chemischen Einspritzpumpe oder eine schlechte Regeneration eines vorgeschalteten Enthärters. Viele Arten von Ablagerungen führen zu einem Anstieg der Druckdifferenz in der letzten Stufe. Eine saure Reinigung vor Ort ist oft erfolgreich, wenn die Ablagerungen hauptsächlich aus Kalziumkarbonat bestehen, was deutlich wird, wenn die Permeatleitfähigkeit der betroffenen Membrangefäße deutlich ansteigt. Sulfat- und Silikatablagerungen sind weitaus weniger löslich als Carbonate, und ihr Vorhandensein kann dazu führen, dass die Membranen am Konzentratende ausgetauscht werden müssen.

Möglichkeiten zur Verlängerung der Membranlebensdauer
Die Polyamid-Dünnschichtmembran, die üblicherweise für die Umkehrosmose verwendet wird, verträgt viele aggressive Chemikalien, weist jedoch nur eine minimale Toleranz gegenüber der Anwesenheit starker chemischer Oxidationsmittel im Speisewasser auf – das häufigste Problem ist freies Chlor. Selbst Konzentrationen von nur 0,05 Milligramm pro Liter (mg/L) an freiem Chlor schädigen das Membranpolymer mit der Zeit. Dieser oxidative Schaden ist kumulativ, da jede Einwirkung zu einem weiteren Bruch der Polymerverbindungen führt, da sich Chloratome im Polymer anlagern. Eine zunehmende normalisierte Permeatflussrate, gefolgt von einer abnehmenden Salzrückhaltung, bedeutet normalerweise, dass eine Membranoxidation stattgefunden hat.

Ozon ist ein weiteres besorgniserregendes Oxidationsmittel, wenn es in das Speisewasser der Umkehrosmose gelangt. Selbst Spurenkonzentrationen reagieren schnell mit der Membran. Doch während die Membranen am Einlassende schnell zerstört werden und ausgetauscht werden müssen, wird das Ozon vollständig erschöpft sein, bevor es die Membranen am Konzentratende erreicht.

Da freies Chlor weniger aggressiv ist, ist der Abbau der Umkehrosmosemembranen in der gesamten Umkehrosmoseanlage tendenziell gleichmäßiger, und alle Umkehrosmosemembranen müssen ausgetauscht werden, wenn das Problem nicht schnell behoben wird. Membranen am Einlassende können aufgrund einer geringen Konzentration an freiem Chlor oder Chloraminen anfälliger für Oxidation sein, wenn sich Eisen oder andere Übergangsmetalle im Einlasswasser befinden, die dazu neigen, sich in diesen Membranen abzulagern und die Oxidation zu katalysieren.

Wenn im Umkehrosmose-Einlasswasser keine nennenswerten Metalle vorhanden sind, kann es möglich sein, eine angemessene Membranlebensdauer zu erreichen, selbst wenn Chloramine im Umkehrosmose-Einlasswasser vorhanden sein dürfen. Abhängig vom pH-Wert des Wassers können Chloramine stabil und nur minimal oxidativ für die Membran sein. Sofern nicht bereits in der Wasserquelle vorhanden, können Chloramine dem Umkehrosmose-Zulaufwasser zur biologischen Kontrolle zugesetzt werden. Bei Wasser mit einem hohen Potenzial für biologische Aktivität verhindert die Zugabe von Chloraminen eine hohe Umkehrosmose-Verschmutzungsrate, die andernfalls dazu führen könnte, dass häufige Umkehrosmose-Reinigungen erforderlich werden.

Injizieren Sie nicht zu viel Natriumbisulfit
Eine übliche Methode zum Abbau des Chlors im Umkehrosmose-Zulaufwasser besteht darin, ein chemisches Reduktionsmittel wie Natriumbisulfit einzupumpen. Ein Ausfall der Einspritzpumpe oder einfach das Fehlen der Bisulfitlösung kann innerhalb weniger Stunden zu erheblichen Leistungseinbußen bei der Umkehrosmose führen, wenn er nicht früher erkannt und behoben wird. Eine unvollständige Vermischung des Bisulfits im Einlassstrom oder eine nicht geeignete Einstellung der Pumpeneinspritzrate für die einströmende Chlorkonzentration kann über einen längeren Zeitraum zu kumulierten Leistungsverlusten führen.

Bedenken hinsichtlich einer Chlorschädigung können dazu führen, dass das Betriebspersonal dazu neigt, die Bisulfit-Einspritzpumpe auf eine übermäßig hohe Einspritzkonzentration einzustellen, um sicherzustellen, dass das Chlor vollständig abgebaut wird. Eine Überinjektion ist wahrscheinlich, wenn das Kontrollziel für die Einstellung der Bisulfit-Injektionspumpe darauf basiert, ein 0.00-Analyseergebnis für freies Chlor zu erzielen, insbesondere angesichts der besten analytischen Empfindlichkeit für viele dieser Testmethoden beträgt 0,02 mg/L. Die gezielte Messung eines niedrigen Oxidations-Reduktions-Potenzials (ORP) für die Einspritzeinstellung kann ebenfalls zu einer Übereinspritzung führen, da eine erhöhte Bisulfit-Einspritzung den pH-Wert des Speisewassers senken kann und zu einem Anstieg des ORP-Werts führt. Die beste Vorgehensweise wäre, die Bisulfit-Injektion auf der Grundlage eines Sulfit-Restgehalts einzustellen, das eine vollständige Bisulfit-Zerstörung ohne unnötigen Überschuss gewährleistet. Wenn die Konzentration des eingehenden Chlors sowie die Konzentration der Natriumbisulfitlösung konsistent sind, kann es sicher sein, eine angestrebte Natriumbisulfitkonzentration von 2 mg/L für den Rest aufrechtzuerhalten1, ohne dass die Gefahr besteht, dass diese Bisulfitkonzentration jemals auf Null sinkt.

Eine Überinjektion von Natriumbisulfit kann zu einer Verringerung der Konzentration an gelöstem Sauerstoff im Umkehrosmosewasser führen, was wiederum dazu führt, dass das Wasser ein stärkeres Wachstum schleimbildender Bakterienarten begünstigt, die das Umkehrosmosesystem schnell verunreinigen können stabile biologische Materialien, die mit chemischer Reinigung nur schwer zu entfernen sind. Biologisches Fouling ist eines der häufigsten Fouling-Probleme, das die Lebensdauer von Membranen verkürzen kann. Wenn die Quelle der biologischen Materialien vor der Umkehrosmose liegt, sind die Membranelemente am Einlassende am stärksten betroffen und müssen möglicherweise ausgetauscht werden.

Schlecht funktionierende Membranen, die ausgetauscht werden müssen
Wenn die Salzrückhaltung der Umkehrosmose abnimmt, kann der Anstieg der Permeatleitfähigkeit häufig auf eine bestimmte Stelle innerhalb der Umkehrosmoseanlage beschränkt werden, indem zunächst die Leitfähigkeit des Permeatwassers aus jedem Druckbehälter gemessen wird – eine Methode, die als Profilierung bezeichnet wird. Wenn die Permeatleitfähigkeit eines einzelnen Behälters hoch ist, liegt das Problem möglicherweise an einem beschädigten O-Ring.

Durch die Untersuchung der minderwertigen Gefäße können die Bereiche weiter isoliert werden, in denen übermäßig viel Salz in den Permeatstrom gelangt. Dabei werden Schläuche in die Permeatverbindungen innerhalb des Druckbehälters eingeführt, um Wasser vom Massenstrom wegzuleiten und die Wasserleitfähigkeit zu messen, die von bestimmten Stellen innerhalb des Behälters kommt. Durch die Prüfung des Permeatwassers, das aus unterschiedlichen Entfernungen innerhalb des verdächtigen Druckbehälters kommt, kann es möglich sein, das Problem auf eine bestimmte Verbindungsleitung oder ein bestimmtes Membranelement innerhalb dieses Behälters einzugrenzen. Der Austausch der O-Ringe der Verbindungsleitung oder eines verdächtigen Membranelements kann dann ausreichen, um die ursprüngliche Leistung wiederherzustellen.