التنظيف الكيميائي
قد تتلوث أنظمة الترشيح الفائق (UF) بملوثات مختلفة في مياه التغذية، مثل المواد الصلبة العالقة والغرويات والمواد العضوية والكائنات الحية الدقيقة وأكاسيد المعادن المائية. يشير التلوث إلى ترسبات مختلفة تغطي سطح الغشاء وتلتصق في مسام الغشاء، بما في ذلك المواد المتكلسة في المياه.
الهدف من المعالجة السابقة هو تقليل الملوثات التي تسبب تلوث الغشاء إلى أدنى حد ممكن. يمكن تحقيق هذا الهدف عن طريق تركيب معدات معالجة سابقة مناسبة (مثل المرشحات الأولية، وأجهزة التخثر/التوضيح أو الترشيح)، واختيار ظروف تشغيل مناسبة.
يعتبر تلوث غشاء UF عمومًا مزيجًا من نوع واحد أو أكثر من الأنواع التالية:
▬التلوث غير العضوي/التكلس
▬التلوث الجسيمي/الغروي
▬التلوث الميكروبيولوجي/الحيوي
▬التلوث العضوي
▬تشمل الأسباب المحتملة لمشاكل التلوث المذكورة أعلاه:
▬نظام المعالجة السابقة غير كافٍ
▬تشغيل غير طبيعي لنظام المعالجة السابقة
▬تغيرات في تركيب مياه التغذية أو ظروف أخرى
▬تشغيل وتحكم غير صحيحين
▬تراكم طويل الأمد للرواسب على سطح الغشاء
▬تلوث بسبب ازدهار الطحالب الموسمي
▬عطل في أنظمة ضخ المواد الكيميائية
▬غسل عكسي غير صحيح والغسل العكسي المعزز كيميائيًا (CEB)
▬إجراءات إيقاف التشغيل غير المناسبة وتدابير الحفاظ على النظام
▬اختيار غير مناسب للمواد المستخدمة في النظام (مثل المضخات والأنابيب)
سيؤدي تلوث الغشاء إلى تدهور أداء النظام، مثل انخفاض إنتاج المياه والتدفق، وارتفاع فرق الضغط عبر الغشاء (TMP)، وكذلك زيادة استهلاك المواد الكيميائية والطاقة.
التنظيف الكيميائي هو الطريقة الأكثر فعالية لحل مشاكل تلوث الغشاء. فقط من خلال اعتماد طرق تنظيف مناسبة لأنواع التلوث المحددة يمكن تحقيق نتائج مثلى. قد يؤدي الاختيار الخاطئ للمواد الكيميائية والطرق المستخدمة للتنظيف إلى تفاقم الوضع أحيانًا. لذلك، من الضروري تحديد نوع الملوثات الموجودة على سطح الغشاء قبل التنظيف. عادةً ما تُستخدم الطرق التحليلية التالية لهذا الغرض:
▬تحليل بيانات أداء النظام؛ راجع تعليمات استكشاف الأخطاء وإصلاحها بالتفصيل في العدد السابق.
▬تحليل تركيب مياه التغذية؛ غالبًا ما يمكن تحديد احتمال وجود ملوثات مسببة للتلوث بوضوح من خلال مراجعة تقرير جودة المياه الخام.
▬فحص سجلات التنظيف السابقة ومدى فعاليتها.
▬تحليل المواد المحتبسة على ورق الترشيح المستخدم لقياس مؤشر كثافة الطمي (SDI) لمياه التغذية.
▬فحص الملوثات في مياه الصرف الناتجة عن عمليتي الغسيل الهوائي والغسيل العكسي لـ UF.
▬فحص الملوثات عند نهاية مدخل الغشاء: اللون البني المحمر يشير إلى احتمال وجود تلوث حديدي؛ الرواسب الطينية أو الغروية عادةً ما تشير إلى تلوث ميكروبيولوجي أو عضوي.
شروط التنظيف الكيميائي
خلال التشغيل العادي لنظام UF، قد يتلوث سطح ألياف غشاء UF بجزيئات عالقة أو جسيمات غروية أو كائنات حية دقيقة أو مواد عضوية غير قابلة للذوبان. عندما يتراكم هذا التلوث بشكل مستمر ولا يمكن عكسه بواسطة الغسيل العكسي الروتيني أو الغسيل العكسي المعزز كيميائيًا، سيؤدي ذلك إلى انخفاض إنتاج المياه المعياري وزيادة فرق الضغط عبر الغشاء المعياري. يجب تنظيف وحدات الغشاء لاستعادة أداء النظام عند حدوث أي من الشروط التالية:
▬انخفاض إنتاج المياه المعياري بمقدار 25%.
▬ارتفاع فرق الضغط عبر الغشاء المعياري بمقدار 1.0 بار.
▬ارتفاع فرق الضغط التشغيلي عبر الغشاء إلى الحد الأقصى وهو 2.1 بار.
▬إذا لم تكن قد عدّلت بيانات التشغيل الخاصة بك، راجع القيم المذكورة أعلاه لتقرر ما إذا كان التنظيف الكيميائي ضروريًا.
من الضروري مراقبة أداء نظام UF بدقة أثناء العمليات اليومية، بما في ذلك فرق الضغط التشغيلي ومعدل تدفق إنتاج المياه. مع تقدم تلوث الغشاء، سيزيد فرق الضغط وسيقل معدل تدفق المياه. يجب الانتباه إلى أن انخفاض معدل تدفق المياه في غشاء UF بسبب انخفاض درجة حرارة مياه التغذية هو ظاهرة طبيعية وليس دليلًا على تلوث الغشاء، مما يعني أنه قد لا يكون هناك حاجة لتنظيف الغشاء في مثل هذه الحالات.
اختيار مخططات التنظيف الكيميائي
المواد المنظفة الحمضية والقلوية هي مواد كيميائية شائعة الاستخدام للتنظيف. يجب اختيار مخطط التنظيف المناسب بناءً على نوع الملوثات.
3.1 مخطط التنظيف الحمضي
تُستخدم المحاليل الحمضية لتنظيف أنظمة UF عندما يتجاوز محتوى الحديد أو المنغنيز في مياه التغذية المعايير التصميمية، أو عندما يكون محتوى المواد الصلبة العالقة في مياه التغذية لوحدات غشاء UF مرتفعًا للغاية، مما يؤدي إلى تلوث غير عضوي على جانب التغذية من الغشاء.
3.2 مخطط التنظيف القلوي
تُعتمد محاليل المؤكسدات القلوية لتنظيف أنظمة UF عندما يكون محتوى المواد العضوية في مياه التغذية مرتفعًا، مما قد يؤدي إلى تلوث عضوي للغشاء. بالإضافة إلى ذلك، في ظروف مواتية لنمو الميكروبات، ستتكاثر بعض البكتيريا والطحالب في وحدات غشاء UF، مما يؤدي إلى تلوث حيوي.
ملاحظات:
أ) يجب إدخال جميع المواد المنظفة إلى وحدات غشاء UF من جانب التغذية لمنع الملوثات المحتملة في المواد المنظفة من الدخول إلى داخل جدران ألياف الغشاء عبر الجانب الخلفي لطبقة الترشيح الكثيفة.
ب) قبل إجراء التنظيف الكيميائي لنظام UF، يجب أولاً إجراء غسيل هوائي متكرر وغسيل عكسي شامل.
ج) تستغرق عملية التنظيف الكيميائي الكاملة لنظام UF حوالي 2–4 ساعات؛ في حالات التلوث الشديد، يجب تمديد وقت النقع لأكثر من 12 ساعة.
د) إذا تم إيقاف تشغيل نظام UF لأكثر من ثلاثة أيام بعد التنظيف، يجب صيانته وفقًا لمتطلبات الإيقاف طويل الأمد.
هـ) يجب تحضير محاليل التنظيف باستخدام ماء الترشيح من UF أو مياه ذات جودة أعلى.
و) يجب إزالة الملوثات المحتملة في المواد المنظفة قبل تدوير محلول التنظيف في وحدات الغشاء.
ز) يمكن عمومًا التحكم في درجة حرارة محلول التنظيف ضمن نطاق 10℃–40℃؛ زيادة درجة حرارة محلول التنظيف يمكن أن تحسن كفاءة التنظيف.
ح) إذا لزم الأمر، يمكن استخدام أنواع متعددة من المواد المنظفة، لكن المواد المنظفة والمطهرة يجب ألا تسبب تلفًا لمواد الغشاء والوحدات. بعد كل عملية تنظيف، يجب تصريف جميع المواد المنظفة، وشطف النظام جيدًا بماء الترشيح من UF أو التناضح العكسي (RO) قبل استخدام نوع آخر من المواد المنظفة.
إجراءات التنظيف الكيميائي
4.1 التنظيف الحمضي
محلول HCl بتركيز 0.2% أو محلول حامض الستريك بتركيز 1–2% مناسب للتلوث الحديدي والتكلس الكربوني.
الإجراء الأساسي لتنظيف غشاء UF بالحمض هو كما يلي: أ) إعداد نظام التنظيف؛ ب) تدوير محلول التنظيف الحمضي في وحدات غشاء UF؛ ج) شطف وحدات غشاء UF واستعادتها للعملية الإنتاجية الطبيعية.
1) أعمال التحضير
- أ) إيقاف النظام وفقًا لإجراءات الإيقاف. ب) إغلاق جميع صمامات النظام. ج) تحضير محلول حامض الستريك بتركيز 1–2% أو محلول HCl بتركيز 0.2% في خزان محلول التنظيف، وتحريكه جيدًا لضمان خلط متجانس.
2) عملية التنظيف
- أ) إجراء غسيل هوائي عالي التردد وقصير المدة (عمومًا من 3 إلى 8 مرات، مدة كل مرة من 10 إلى 15 ثانية)، ثم غسيل مائي عكسي؛ كرر هذه العملية عدة مرات حتى يصبح ماء التصريف من الغسيل الهوائي واضحًا بشكل أساسي. صرف جميع المياه من وحدات الغشاء (ملاحظة: يجب ضخ محلول التنظيف إلى الوحدات فور تصريف المياه لمنع تلف لا رجعة فيه بسبب جفاف الغشاء).
- ب) تشغيل مضخة المياه للتنظيف، وفتح صمام مخرج مضخة التنظيف وصمامات مدخل ومخرج محلول التنظيف لنظام UF ببطء. تحكم في معدل تدفق التنظيف لكل وحدة غشاء حسب المتطلبات، واسمح للمحلول بالتدفق إلى وحدات الغشاء والعودة إلى خزان محلول التنظيف. مدة التنظيف بالتدوير هي 30 دقيقة.
- ج) أطفئ مضخة التنظيف واترك وحدات الغشاء تنقع بشكل ثابت لمدة 60 دقيقة؛ قم بتمديد وقت النقع وفقًا لذلك في حال وجود تلوث شديد.
- د) بعد النقع، أعد تشغيل الدورة لمدة 30 دقيقة أخرى بنفس معدل التدفق.
- هـ) صبّ محتوى خزان محلول التنظيف والفلتر الخاص بالتنظيف، واشطفهما جيدًا بالماء النقي.
3) شطف نظام التناضح العكسي
4.2 التنظيف القلوي
تُستخدم محلول مختلط من 0.2% NaClO و0.1% NaOH لتنظيف وحدات غشاء التناضح العكسي الملوثة بالمواد العضوية والكائنات الحية الدقيقة.
إجراءات التشغيل للتنظيف القلوي لوحدات غشاء التناضح العكسي هي كما يلي:أ) تحضير نظام التنظيف؛ب) تنظيف وحدات الغشاء بمحلول مؤكسد قلوي؛ج) شطف وحدات الغشاء وإعادة تشغيلها إلى ظروف التشغيل الطبيعية.
أ) أوقف تشغيل نظام التناضح العكسي وفقًا لإجراء الإيقاف.ب) أغلق جميع صمامات النظام.ج) حضر محلولًا مختلطًا من 0.2% NaClO و0.1% NaOH في خزان التنظيف، وحرّكه جيدًا لضمان خلط متجانس.
1) أعمال التحضير
- 2) عملية التنظيف و3) عملية الشطف
نفس خطوات التنظيف الحمضي.
Same as the steps for acidic cleaning.