역삼투(RO) 시스템 작동 중에 부적절한 작동 조건으로 인해 RO 멤브레인 요소가 손상될 수 있습니다. 일부 손상 유형은 화학적 세척을 통해 복원할 수 있지만, 일부 손상은 영구적이어서 수리할 수 없습니다. 영구적인 손상이 발생하면 유일한 해결책은 손상된 RO 멤브레인 요소를 교체하는 것입니다.
일반적으로 이러한 유형의 손상은 물리적 손상과 화학적 손상의 두 가지 범주로 분류됩니다.
1. 물리적 손상이란 무엇입니까?
물리적 손상이란 기계적 또는 물리적 힘에 의해 막의 담수화 층이 파괴되는 것을 의미합니다. 일단 발생하면 일반적으로 되돌릴 수 없으며 손상된 멤브레인 요소를 교체해야 합니다.
일반적인 유형의 물리적 손상은 다음과 같습니다.
1. 고체입자에 의한 긁힘
1.1 카트리지 필터 고장으로 인한 입자 손상
카트리지 필터(보안 필터)가 제대로 밀봉되지 않거나 필터 요소가 높은 차압에서 장시간 작동하여 손상되면 고체 입자가 필터를 통과하여 RO 시스템에 유입될 수 있습니다.
고압 펌프에 의해 가압된 후- 이러한 입자는 빠른 속도로 멤브레인 표면에 충돌할 수 있습니다. 이러한 충격으로 인해 RO 멤브레인 요소 표면의 담수화 층이 긁힐 수 있으며, 결과적으로 염 제거 성능이 크게 저하될 수 있습니다. 심한 경우에는 멤브레인 요소를 완전히 사용할 수 없게 될 수도 있습니다.
해결책:
카트리지 필터 엘리먼트의 밀봉 상태를 정기적으로 점검하고 과도한 차압 하에서 장기간 작동하지 마십시오.
1.2 화학 세척 중 입자 긁힘
RO 시스템의 화학적 세척 공정 중에 세척 유속이 너무 높으면 용해되거나 분리된 고체 입자와 스케일 침전물이 시스템 내에서 순환하여 멤브레인 표면을 긁을 수 있습니다.
해결책:
화학 세척의 초기 단계에서는 시스템을 낮은 순환 유량으로 작동해야 합니다. 오염 물질이 점차적으로 용해된 후에는 멤브레인 표면 손상 위험을 최소화하면서 세척 효율성을 향상시키기 위해 유속을 단계적으로 증가시킬 수 있습니다.
2. 워터해머
2.1 워터해머란 무엇인가?
수격 현상은 배관 내 유체 압력의 급격한 변화나 압력 변동으로 인해 발생하는 현상입니다. 긴 관로에 물이 흐르고 하류의 밸브가 갑자기 닫히면 흐르는 물은 관성에 의해 계속 앞으로 이동합니다. 이로 인해 파이프 내부의 압력이 급격히 증가하여 파이프라인 및 관련 장비에 영향을 미치는 충격이 발생합니다.
수격 현상의 강도는 파이프라인의 유속 및 수두 차이(파이프라인 양단 사이의 압력 차이)와 관련이 있습니다. 유량과 압력 차이가 클수록 충격 압력이 강해집니다. 심한 경우 장비 손상으로 이어질 수 있습니다. 이러한 이유로 시스템에는 일반적으로 수격 현상의 영향을 줄이기 위해 압력 완화 장치 또는 완충 시스템이 장착되어 있습니다.
수격 현상은 수자원 시스템에만 국한되지 않습니다. 파이프라인 내에서 압력이 급격하게 변할 때 액체, 기체, 기체-액체 혼합물을 포함한 모든 유체 흐름에서 유사한 현상이 발생할 수 있습니다.
RO 시스템에서는 고압 펌프가 너무 빨리 시작하거나 정지하는 경우에도 수격 현상이 발생할 수 있습니다.- RO 고압-압력 펌프의 헤드는 일반적으로 1 MPa 이상입니다. 펌프에 가변-주파수 구동(VFD) 또는 부드러운-시작 시스템이 장착되어 있지 않은 경우 갑작스러운 시작-또는 종료로 인해 급격한 압력 변화가 발생할 수 있습니다. 이러한 압력 충격은 RO 멤브레인 요소와 밀봉 구성 요소에 영향을 미쳐 잠재적으로 멤브레인을 손상시키고 염 제거 성능을 크게 저하시킬 수 있습니다.
해결책:
밸브를 열거나 닫을 때 밸브의 급격한 작동을 피하십시오. 수격 현상의 위험을 최소화하려면 파이프라인의 유속이 갑자기 변하지 않아야 합니다.
3. 멤브레인 텔레스코핑
3.1 텔레스코핑 효과의 형성
멤브레인 텔레스코핑(Membrane Telescoping)이란 공급측과 농축측의 과도한 압력차로 인해 역삼투막 요소가 구조적으로 변형되는 현상을 말합니다. 차압이 멤브레인 요소의 설계 한계를 초과하면 멤브레인 시트 사이 또는 멤브레인 시트와 중앙 투과관 사이에서 미끄러짐이 발생할 수 있습니다. 이로 인해 요소 내부의 멤브레인 층이 축 방향으로 변위됩니다.
RO 멤브레인이 0.35 MPa를 초과하는 단계 간 압력 차이에서 장기간 작동하는 경우, 멤브레인 요소는 흐름 방향(공급 측에서 농축 측으로)을 따라 강한 압력을 받게 됩니다. 결과적으로 멤브레인 요소의 한쪽 끝은 안쪽으로 압축되고 다른 쪽 끝은 바깥쪽으로 돌출될 수 있습니다.
전체적인 모습은 아래 그림과 같이 한쪽 끝은 오목하고 다른 쪽 끝은 볼록한 확장된 망원경과 유사합니다.
정상적인 조건에서 표준 8040 RO 멤브레인 요소의 끝은 아래 그림과 같이 편평하고 구조적으로 안정적으로 유지됩니다.
아래 그림은 8040 크기의 YIME 초-압력 멤브레인 요소를 보여줍니다. 도시된 바와 같이 엘리먼트의 양쪽 끝이 돌출 없이 편평하여 정상적인 상태의 멤브레인 엘리먼트임을 나타냅니다. 이 이미지는 적절하게 제조된 멤브레인 제품의 측면도를 보여줍니다.
3.2 시스템 시작 및 종료 중 압력 차이-
RO 시스템을 시작하는 동안-고압 펌프가 이미 작동 중인 동안 농축물 배출 밸브가 열리면, 공급측은 상대적으로 높은 압력을 유지하는 동안 농축물 측의 압력이 0에 가깝게 떨어질 수 있습니다. 이러한 상황은 멤브레인 요소 전체에 큰 순간적인 압력 차이를 생성할 수 있습니다.
마찬가지로, 시스템 정지 전, 고압 펌프가 작동 중인 상태에서 농축액 배출 밸브를 미리 열어 놓으면 비슷한 압력 충격이 발생할 수 있습니다.- 그러한 조건에서 장기간-작동하면 쉽게 멤브레인 텔레스코픽으로 이어질 수 있습니다.
해결책:
RO 시스템을 시작하거나 종료할 때 표준 작동 절차를 따르고 공급 압력을 점진적으로 높여 멤브레인 요소에 대한 갑작스러운 압력 차이의 영향을 최소화하십시오.
4. 배압
배압은 시스템의 출구 또는 하류 부분에서 생성되는 역압을 의미합니다. 이는 일반적으로 배관 시스템의 장애물이나 구조적 변화로 인해 폐쇄된 파이프라인에서 유체 흐름 방향과 반대 방향으로 작용하는 압력을 나타냅니다. 이는 또한 지역 대기압보다 높은 시스템 배출구의 압력 조건을 나타낼 수도 있습니다.
4.1 시스템 간 교차-흐름으로 인한 배압
두 개 이상의 RO 시스템이 동일한 투과 헤더 또는 농축 헤더를 공유하는 경우 시스템에 체크 밸브가 없거나 체크 밸브가 제대로 밀봉되지 않으면 교차-흐름이 발생할 수 있습니다.
투과 파이프라인에 교차 흐름이 발생하면 작동하지 않는 RO 장치의 투과 측에 배압이 발생할 수 있습니다. 이러한 상황에서는 투과측의 압력이 농축측의 압력보다 높아질 수 있습니다. 이러한 조건에서 장기간- 작동하면 막의 담수화 층이 박리될 수 있습니다.
농축관에 교차 흐름이 발생하면 작동하지 않는 RO 장치가 가압된 상태로 유지될 수 있으며, 이는 멤브레인 요소에도 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.
해결책:
투과 및 농축 파이프라인에 신뢰할 수 있는 체크 밸브를 설치하여 시스템 간의 역류를 방지합니다. 체크 밸브의 밀봉 상태를 정기적으로 검사하여 올바르게 작동하는지 확인하십시오.
4.2 정삼투
매립 침출수 처리 시스템, 염수 재사용 시스템 또는 폐수 재생 시스템과 같이 급수 염도가 높은 시스템에서 저압 세척을 수행하지 않고 RO 장치를 종료하면 농축측의 염도가 높은- 물이 완전히 치환되지 않을 수 있습니다.
이러한 조건에서는 유기물과 무기염이 막 표면에 침전될 수 있을 뿐만 아니라 정삼투 현상도 발생할 수 있습니다.
정지 후에는 투과수 쪽의 염도가 상대적으로 낮기 때문에 투과수는 삼투압으로 인해 염도가 높은 농축수 쪽으로 다시 이동할 수 있습니다.- 이 흐름 방향은 RO 시스템의 일반적인 투과물 생산 방향과 반대입니다. 장기간의-정삼투는 막 담수화 층의 구조를 손상시킬 수 있으며 박리로 이어질 수도 있습니다.
해결책:
RO 시스템을 종료한 후 깨끗한 물이나 전처리된 공급수로 저압 세척을 수행하여 농축측의 염도가 높은 물을 교체합니다.- 이는 막 오염을 방지하고 정삼투 위험을 줄이는 데 도움이 됩니다.
5. 막 건조 및 균열
5.1 사이펀 효과
농축 파이프라인이나 침투 파이프라인에 사이펀 방지 보호 장치가 장착되어 있지 않으면{0}} 시스템 배수 중에 사이펀 효과가 발생할 수 있습니다. 이러한 현상은 RO 멤브레인 시스템 내부의 물을 부분적으로 또는 완전히 배수할 수 있습니다.
멤브레인 요소가 장기간 물이 고갈된 상태로-남아 있으면 멤브레인 표면이 건조해지고 갈라져 담수화 층이 영구적으로 손상될 수 있습니다.
해결책:
사이펀 방지 장치 또는 에어 브레이크 보호 장치를 투과 및 집중 파이프라인에 설치하여-사이펀을 방지하세요.- 또한 가능하면 정기적인 시스템 종료 중에 멤브레인 요소가 완전히 배수되지 않도록 하십시오.
5.2 인적 오류 또는 제어 시스템 오류
작업자 오류나 제어 시스템 오작동으로 인해 멤브레인 건조가 발생할 수도 있습니다. 예를 들어, 농축물 배출 밸브와 투과수 배출 밸브가 열렸지만 제때 닫히지 않으면 멤브레인 요소에 장기간 물이 없어 건조 및 균열이 발생할 수 있습니다.
일부 RO 멤브레인 요소는 공장에서 건조한 상태로 공급되며 이 경우 초기 작동 전에는 건조 손상이 발생하지 않습니다. 그러나 멤브레인이 처음으로 수화되고 작동된 후에도 장기간 탈수되면 여전히 균열과 구조적 손상이 발생할 수 있습니다.
실제 RO 시스템 운영에서 많은 멤브레인 고장은 멤브레인 제품 자체로 인해 발생하는 것이 아니라 부적절한 시스템 설계나 잘못된 작동 절차로 인해 발생합니다.
시스템 압력차를 적절하게 제어하고, 표준 시작 및 종료 절차를 따르고, 전처리 성능을 개선하고, 중요 장비를 정기적으로 검사함으로써 RO 멤브레인의 물리적 손상을 크게 줄이고 멤브레인 요소의 서비스 수명을 연장할 수 있습니다.
이러한 실질적인 운영 문제를 고려하여 YIME은 RO 시스템 솔루션을 설계할 때 지능형 제어 시스템을 통합하여 운영 오류의 위험을 줄입니다. 또한 고객이 YIME RO 멤브레인 제품을 구매할 때 당사 팀은 적절한 설치 및 작동을 보장하기 위해 전문적인 기술 지침도 제공합니다.
