RO VA KHAC PHUC SU CO MANG RO

2013 Woongjin Chemical Technical Seminar

L/O/G/O

Trouble
Trouble Shooting
Shooting
Khắc
Khắc Phục
Phục sự
sự cố
cố


2013 Woongjin Chemical Technical Seminar

INDEX

1

Membrane Trouble
(Sự cố màng)

2

Trouble Shooting Guide

(Hướng dẫn khắc phục sự cố)

L.O.G.O

2013 Woongjin Chemical Technical Seminar

L/O/G/O

1

Membrane Trouble
(Sự cố màng)


2013 Woongjin Chemical Technical Seminar

Problems during Membrane Operation
L/O/G/O

(Các vấn đề trong hoạt động của màng)

•

Loss of salt rejection / Loss of permeate flow / Increase of pressure drop

( Giảm khử muối / Giảm lưu lượng thu hồi / Tăng độ chênh áp

Cause

•

Charged (+, -) and/ or Non Charge Foulants (hạt mang
điện và khơng mang điện tích)

•
•
•

Common problems

Organic / Colloidal Matters (chất hữu cơ / chất keo
Oxidizer / Debris (chất oxi hóa / vơi)
Hydraulic Shock (shock nước)

•
•
•

Loss in Flowrate (Giảm lưu lượng)
Loss in Salt Rejection (Giảm khử muối)
Increase in differential pressure (Tăng độ chênh áp)


2013 Woongjin Chemical Technical Seminar

Problems during Membrane Operation
(Các vấn đề trong vận hành của màng)
Case 1. P1 ≥ P2 (Fouling)

1

st

Case 2. P1 ≤ P2 (Scaling)

Bank

Feed

nd
2 Bank

P 1

P2
P

P1: Differential Pressure in 1
P2: Differential Pressure in 2

st

nd

stage (chênh áp ở giai đoạn 1)
stage (chênh áp ở giai đoạn 2)

Permeate

Concentrate


2013 Woongjin Chemical Technical Seminar

Problems during Membrane Operation
(Các vấn đề trong vận hành của màng)
1

st

Bank

Feed
Permeate
nd
2 Bank

Concentrate
P 1

P2
P

P1 ≥ P2

P1 ≤ P2

Poor Pretreatment (Fouling)
P increase of cartridge
Scale


2013 Woongjin Chemical Technical Seminar

Fouling (tắt nghẽn)
 Coagulation

•
•
•
•
•

Use of unsuitable polymer

Sử dụng polyme không phù hợp

Over feeding or shortage of coagulant

Nước đầu vào vượt quá mức hoặc thiếu chất keo tụ

Shortage of reaction time

Thiếu thời gian cho phản ứng

Existence of interfering substance

Tồn TạI các chất khó xử lý

Carry-over of Al by poor pH control

Mang theo hơm do việc kiểm sốt kém

 Media

•
•
•
•

Shortage of media

Thiếu vật liệu lọc

Mud ball

Hạt bùn

Air trapped

Chứa loại hiếu khí

Unsuitable grain size

Kích thước hạt lọc khơng phù hợp

 Corrosion of system (sự ăn mịn trong hệ thống)

•
•

Corrosion of piping

Ăn mòn đường ống

Carry-over of piping coating matter

Lớp phủ bảo vệ đường ống bị bào mòn


2013 Woongjin Chemical Technical Seminar

Fouling (tắt nghẽn)
 Water Quality Guidelines to minimize RO membrane fouling
(Bảng chỉ tiêu chất lượng nước để giảm tắc nghẽn màng RO

Species

Measure

Value

Turbidity

< 1 NTU

Colloids

SDI

<5

Microbes

Dip Slides

< 1,000 CFU/mL

Organics

TOC

< 3 ppm

Color Units

< 3 APHA

Metals: Iron, Manganese, aluminum

Concentration

< 0.05 ppm

Hydrogen Sulfide

Concentration

< 0.1 ppm

Suspended Solids

Color

2013 Woongjin Chemical Technical Seminar

Fouling Index – SDI ( Chỉ số tắt nghẽn)


Indication of the quantity of particulate matter in water

(Chỉ số này cho thấy số lượng các tạp chất trong nước)



Water is passed through a 0.45 µm membrance filter at a constant applied pressure of 30 psi
(Nước đi qua một màng lọc 0.45 µm ở áp suất ổn định 30 psi)



It is not based on the filtration mechanism and is not proportional with particle concentration

(Chỉ số này không dựa trên cơ chế lọc và tỉ lệ với nồng độ tạp chất)

1 – Ti / Tf
X 100

SDI =
T

Ti : time to collect initial 500mL of sample
Tf : time to collect final 500mL of sample

T: total running time of test


2013 Woongjin Chemical Technical Seminar

Hình thành cặn
Di chuyển ngược

Hạt đồng nhất
Phân tử

Hạt nhân

Lắng đọng

Dung dịch siêu bão hòa

Lớp phủ
Hạt chất hỗn tạp

RO M e
m b ra
Species

ne

Tinh thể lớp mặt

Mesure

Value

Silica (Soluble)

ppm

200*

Barium, Strontium

ppm

< 0.05

LSI

< 0**

Calcium

*In RO reject stream
** Can go up to 1.8 with appropriate


2013 Woongjin Chemical Technical Seminar

Đóng cặn

Hiện tượng đóng cặn xảy ra khi muối hòa tan trong màng vượt quá giới hạn
hòa tan của màng

− Tỉ lệ thu hồi của hệ thống cao
− Thiếu chất ức chế cặn bổ sung
− Lưu lượng nước thấp so với lưu lượng nước tối thiểu cho mỗi vỏ
− Hở khóa U-cup nối giữa màng vị vỏ
− Nhiễm bẩn màng
Đóng cặn thường bắt đầu ở giai đoạn cuối
− Khó để làm sạch CaSO4 , BaSO4 ,SrSO4 , SiO2
− Nhiễm bẩn (chất nhờn & bùn) có thể gây ra cấu cặn do tăng độ phân cực


2013 Woongjin Chemical Technical Seminar

Hình ảnh của cặn bẩn


Đóng cặn

2013 Woongjin Chemical Technical Seminar

SCALE
A phenomenon that occurs when the concentration of a salt’s cation and associated

Sample of Scale

anion concentration exceeds the solubility of that salt, there by causing precipitation of
that salt to the membrane surface.

Slightly Soluble Salts in Naturally Occurring Water Sources

Dissolved Salts
+
2+
2+
22Na , Cl , Ca , Mg , CO3 , SO4

Saturation

Carbonate Scale

Sulfate Scale

Calcium Carbonate

CaCO3

Calcium Sulfate

CaSO4

Strontium Sulfate

SrSO4

Barium Sulfate

BaSO4

Calcium Fluoride

CaF2

Silica

Si(OH)4

Calcium Silicate

CaSiO3

Magnesium Silicate

MgSiO3

Super-saturation
Fluoride Scale

Easily Occur

Hard to
redissolve
Scale

Crystal Formation (Scale)
Silica Scale

Scale on the Membrane

pH> 8
at RO

Concentrate

Ferrous Silicate

FeSiO3


2013 Woongjin Chemical Technical Seminar

Dự đốn khả năng đóng cặn

LSI angelier
Saturation Index

LSI = pH - pHs

When Feed TDS < 10,000
mg/L

Carbonate Scale

SDSI Stiff and Davis
Stability Index

Others Scale

Solubility Product

SDSI = pH – pCa – pAlK - K

x
y
Ksp = [Cation] x [Anion]

When Feed TDS < 10,000
mg/L

Compare to IP (Ion product)


2013 Woongjin Chemical Technical Seminar

Scale (Kiểm sốt đóng cặn)
Chất ức chế cặn và chất

Châm Axit

Điều chỉnh tỉ lệ nước thu hồi

Làm mềm nước

phân tán

Công thức hiệu quả nhất để ngăn ngừa cặn CaCO3
2NaHCO3 + H2SO4  2H2CO3 (g) + Na2SO4
+
22H2O.CO2 + 2Na + SO4

Ưu điểm

•
•

Nhược điểm

•

Ngăn chặn hình thành CaCO3
Tái hịa tan CaCO3 thốt khỏi

•

dung dịch

•

Tăng độ hịa tan của SiO2 .

Injection Rate
Speacies

Giải pháp

•

Cần phải tiêm axit tại thượng
nguồn bắt đầu từ các bộ lọc
15

Làm keo tụ các chất rắn lơ

media để loại bỏ nồng độ cao của

lửng

các chất rắn lơ lửng

Hình thành axit cacbonic

•

LSI or SDSI < - 0.2
Sulfuric acid, Hydrochloric acid

Yêu cầu khử khí


2013 Woongjin Chemical Technical Seminar

Scale (Kiểm soát cặn)
Chất ức chế cặn và chất

Châm Axit

Làm mềm nước

Điều chỉnh tỉ lệ nước thu hồi

phân tán

•

Nồng độ chất ức chế căn thấp cùng với số lượng lớn
phân tử cặn

Threshold inhibition
(Bắt đầu sự ức chế cặn)

•
•
•

Crystal modification

Hút các cation mang điện tích dương
Hút các tinh thể

Hấp thụ vào bề mặt tinh thể những vi tinh thể đang
phát triển.

(Sự thay đổi của tinh thể)

•

Ảnh hưởng đến cấu trúc tinh thể

Bằng cách sử dụng nhóm hạt mang điện tích âm. Hiệu quả
Dispersion

hơn để ngăn ngừa cặn

(Phân tán)

Injection Rate
Speacies

The scale inhibitor should be maintained ~20mg/L on the concentrate side

SHMP, Organophosphonates, Higher-molecular-weight polyacrylates, Blend inhibitor


2013 Woongjin Chemical Technical Seminar

Scale (Kiểm soát cặn)
Chất ức chế cặn và chất

Châm Axit

Làm mềm nước

Điều chỉnh tỉ lệ nước thu hồi

phân tán
2+
Ca
+
Na
+
Na

Mg

2+

+
Na
+
Na

R

+
Na

Strong Acid

Sulfonate

Cation Exchange

functional group

Resin

+
Na

R-SO2O-

+

Na

2+
Ca

H
H

+
H

+

H

R
+

2+
Ba
+
H
H

H

+

Weak Acid

Carboxylic

Cation Exchange

functional group

Resin

-COOH

Can remove
2+
2+
Ca , Mg ,
2+
2+
Ba , Sr ,
2+
3+
Fe , Al

Hệ thống nước lợ

Phục hồi bằng dung dịch NaCl

cỡ vừa và nhỏ

Các vấn đề về môi trường và

Can remove

2+
2+
Ca , Ba ,
2+
Sr

Làm mềm từng

Giảm chi phí hoạt động và tác

phần hoặc nước với

đơng môi trường

nồng độ HCO3 cao

Giảm TSD

kinh tế

Làm mềm một phần

+

+

Giảm pH

Lime softening

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2  2CaCO3 + 2H2O

Lime soda ash precipitate

Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2  2Mg(OH)2 +

CaCO3

2CaCO3 + 2H2O

Large plant


2013 Woongjin Chemical Technical Seminar

Scale control (Kiểm soát cấu cặn)
Châm Axit

Chất ức chế cặn và chất

Làm mềm nước

phân tán

Recovery

50%

75%

87.5%

Concentration at downstream

2 times of feed

4 times of feed

8 times of feed

90%
10 times of feed

Điều chỉnh tỉ lệ nước thu hồi


2013 Woongjin Chemical Technical Seminar

Biofouling (Nhiễm bẩn vi sinh)

− Vi sinh vật có thể tái sinh và tạo thành một màng sinh học trong phạm vi cả hệ thống.
− Rất khỏ để loại bỏ màng sinh học này vì nó bảo vệ các vi sinh vật chống lại lực cắt và hóa chất diệt sinh vật
− Có thể xuất hiện khi nước cấp:
+ Giàu dưỡng chất, TOC, COD cao
+ Kiểm sốt diệt khuẩn kém

Giải pháp an tồn:



Làm sạch và vệ sinh toàn bộ hệ thống. Việc làm sạch và khử trùng khơng đầy đủ sẽ nhanh chóng làm
tái ơ nhiễm .





Ngâm và rửa sạch ở pH cao.
Lắp đặt màng chống cáu cặn.
Cài đặt hoạt tối ưu hóa hệ thống tiền xử lý.


2013 Woongjin Chemical Technical Seminar

Membrane Degradation (thối hóa màng)
1
2

Increase of Permeate flux (tăng lưu lượng nước thu hồi)
Decrease in salt rejection (giảm khả khử muối)

Case 3. General Trend Oxidation

Case 4. Oxidation with fouling


2013 Woongjin Chemical Technical Seminar

Oxi hóa/ Thủy phân

Oxidation
Oxidation
Free chlorine, Hydrogen peroxide, Potassium Permanganate, Ozone, Chloramine
Free chlorine, Hydrogen peroxide, Potassium Permanganate, Ozone, Chloramine
SBS changes to Sodium Per-Sulfite under presence of Cu, Co, and can lead membrane oxidation.
SBS changes to Sodium Per-Sulfite under presence of Cu, Co, and can lead membrane oxidation.
Free chlorine <0.0ppm
Free chlorine <0.0ppm
ORP < 250mV
ORP < 250mV






Membrane hydrolysis
Membrane hydrolysis
High pH (above 12)
High pH (above 12)



Exposure to other chemical
Exposure to other chemical
Solvent: dimethyl formamide, dimethyl acdimide, n-methyl pyrrolidone
Solvent: dimethyl formamide, dimethyl acdimide, n-methyl pyrrolidone
Aromatic: benzene, toluene, xylene, phenol, gasoline
Aromatic: benzene, toluene, xylene, phenol, gasoline
Other: ketons, aldehydes, ester

Other: ketons, aldehydes, ester






2013 Woongjin Chemical Technical Seminar

Oxidation (Oxi hóa)
Free chlorine, Hydrogen peroxide, Potassium Permanganate, Ozone, Chloramine




Residual free chlorine can be reduced by SBS
175 – 200mV of ORP is typically applied.

High pressure pump

Feed tank
Filter Feed pump

RO Stack
Cartridge Filter

Cl2 = 0.4mg/L
Need 15 sec
Biocide
Sodium Bi-Sulfite

(SBS)

Cl2 = 0.0mg/L
Cl2 = 0.0 Residual = 5ppm


2013 Woongjin Chemical Technical Seminar

Oxidation (Oxi hóa)
SBS changes to Sodium Per-Sulfite under presence of Cu and Co, and can lead membrane oxidation (SBS chuyển thành Na 2SO có
3
mặt Cu và Co, làm oxi hóa màng)

High pressure pump

Feed tank
Filter Feed pump

RO Stack
Cartridge Filter

Cl2 = 0.4mg/L
Need 15 sec

Sodium Bi-Sulfite

Cl2 = 0.0 Residual = 5ppm
Cl2 = 0.0mg/L

In the case that feed water contains trace of heavy metal even

Heavy metal and SBS concentration become 5 times at the

1ppb of Cu or Co

concentrate water outlet for 80% water recovery rate

Sodium Bi-Sulfite becomes Sodium Per Sulfite in the presence of Heavy metal which radically attacks PA
nd
membranes. 2
Bank membranes are exposed more for the Sodium Per Sulfite attack.


2013 Woongjin Chemical Technical Seminar

O-ring Leak (Rị rỉ O-ring)

•
•

Việc rị rỉ O-rings có thể được phát hiện bằng kỹ thuật thăm dị

•

Việc thay thế những O-ring cũ và hư hại là cần thiết.

Đôi khi đơn giản là do O-rings không được lắp đặt, hoặc được lắp
không chuẩn hoặc bị đẩy ra khỏi vị trí đúng trong q trình lắp
đặt RO.

2013 Woongjin Chemical Technical Seminar

Sự bào mịn bề mặt

•

Các hạt pha lê hoặc mảnh kim loại nhọn trong nước cấp có thể
làm trầy xước màng.

•
•

Hệ thống lọc tiền xử lý phải giải quyết vấn đề này.
Màng hỏng phải bị thay thế.