Curățare chimică

Sistemele de ultrafiltrare (UF) pot fi afectate de diferite impurități din apa de alimentare, cum ar fi solide suspendate, coloizi, materie organică, microorganisme și oxizi metalici hidrați. Închegarea se referă la depozite diverse care acoperă suprafața membranei și se adsorb în porii membranei, inclusiv substanțe care cauzează apărarea în apă.

Scopul pretratamentului este să minimizeze impuritățile care cauzează încăpățânarea membranei. Acest obiectiv poate fi atins prin instalarea echipamentelor adecvate de pretratament (de exemplu, prefiltre, dispozitive de coagulare/clarificare sau filtrare) și selectarea condițiilor de operare potrivite.

Încăpățânarea membranei UF este considerată în general o combinație a unui sau mai multor tipuri următoare:

▬Încăpățânare/inchegare anorganică

▬Încăpățânare particule/coloizală

▬Microbiologică/bioîncăpățânare

▬Încăpățânare organică

▬Cele mai posibile cauze ale problemelor de încăpățânare menționate includ:

▬Sistem de pretratament inadecvat

▬Funcționare anormală a sistemului de pretratament

▬Schimbări în compoziția apei de alimentare sau în alte condiții

▬Operare și control nesatisfăcătoare

▬Accumularea pe termen lung a sedimentelor pe suprafața membranei

▬Încăpățânare datorată algei în perioada sezonieră

▬Defectarea sistemelor de dozare chimică

▬Spălare inversă nesatisfăcătoare și spălare inversă cu ajutor chimic (CEB)

▬Proceduri nesatisfăcătoare de oprire a sistemului și măsuri de conservare

▬Selectarea inadecvată a materialelor pentru sistem (de exemplu, pompe și conducte)

Încăpățânarea membranei va duce la deteriorarea performanței sistemului, cum ar fi scăderea producției de apă și fluxului, creșterea diferenței de presiune transmembranară (TMP), precum și consumul crescut de chimicale și energie.

Curățarea chimică este cea mai eficientă metodă pentru rezolvarea problemelor de încăpățânare a membranei. Doar adoptând metodele corespunzătoare de curățare pentru tipurile specifice de încăpățânare se pot obține rezultate optime. Selectarea greșită a chimicalelor și metodelor de curățare poate uneori agrava situația. Prin urmare, este necesar să se determine tipul de contaminanți de pe suprafața membranei înainte de curățare. Pentru aceasta se folosesc de obicei următoarele metode analitice:

▬Analiza datelor privind performanța sistemului; consultați instrucțiunile detaliate pentru rezolvarea problemelor din numărul precedent.

▬Analiza compoziției apei de alimentare; posibilitatea contaminanților care cauzează încăpățânare poate fi adesea identificată clar prin revizuirea raportului de calitate a apei brute.

▬Verificați istoricul curățărilor anterioare și eficacitatea acestora.

▬Analiza substanțelor reținute pe hârtia filtrantă utilizată pentru măsurarea SDI (Indice de Densitate a Limonului) a apei de alimentare.

▬Inspectați contaminanții din apele uzate eliminate în urma proceselor de spălare cu aer și spălare inversă UF.

▬Examinați contaminanții la capătul de alimentare al modulelor de membrană: o culoare maro-roșiatică indică posibilă încăpățânare de fier; depozite sludge-like sau coloidale indică de obicei încăpățânare microbiologică sau organică.

Condiții pentru curățarea chimică

În timpul funcționării normale a unui sistem UF, suprafața fibrelor membranei UF poate fi afectată de particule suspendate, particule coloidale, microorganisme sau materie organică insolubilă. Când această încăpățânare se acumulează continuu și nu poate fi reversată prin spălare normală sau spălare inversă cu ajutor chimic, va duce la scăderea producției normale de apă și creșterea diferenței normale de presiune transmembranară. Modulele de membrană trebuie curățate pentru a restaura performanțele sistemului când apare oricare dintre următoarele condiții:

▬Producția normală de apă scade cu 25%.

▬Diferența normală de presiune transmembranară crește cu 1,0 bar.

▬Diferența de presiune transmembranară de funcționare crește până la valoarea maximă de 2,1 bar.

▬Dacă nu ați normalizat datele de operare, consultați valorile de mai sus pentru a decide dacă este necesară curățarea chimică.

Este imperativ să monitorizați strict performanțele de funcționare ale sistemului UF în operațiunile zilnice, inclusiv diferența de presiune de funcționare și debitul de producție a apei. Pe măsură ce încăpățânarea membranei progresează, diferența de presiune va crește și debitul de producție a apei va scădea. Trebuie remarcat că o scădere a debitului de producție a apei membranei UF cauzată de scăderea temperaturii apei de alimentare este un fenomen normal și nu indică încăpățânare membranară, ceea ce înseamnă că membrana UF poate nu necesita curățare în astfel de circumstanțe.

Selectarea schemelor de curățare chimică

Solvenții acidici și alcalini sunt chimicale de curățare larg folosite. Schema de curățare potrivită trebuie selectată în funcție de tipul contaminanților.

3.1 Schema de curățare acidă

Soluțiile acide se utilizează pentru curățarea sistemelor UF atunci când conținutul de Fe sau Mn în apa de alimentare depășește standardele de proiectare, sau când conținutul de solide suspendate în apa de alimentare a modulelor de membrană UF este extrem de ridicat, determinând încăpățânare anorganică pe partea de alimentare a membranei.

3.2 Schema de curățare alcalină

Soluțiile oxidante alcaline sunt adoptate pentru curățarea sistemelor UF atunci când conținutul de materie organică în apa de alimentare este ridicat, ceea ce poate cauza încăpățânare organică a membranei. De asemenea, în condiții favorabile creșterii microbilor, unele bacterii și alge vor se reproduce în modulele de membrană UF, determinând bioîncăpățânare.

Note:

a) Toate agenții de curățare trebuie introduceți în modulele de membrană UF de pe partea de alimentare pentru a preveni posibilele impurități din agenții de curățare de a intra în interiorul pereților fibrelor membranei prin partea din spate a stratului dens de filtrare.

b) Înainte de a efectua curățarea chimică a sistemului UF, trebuie întâi efectuată spălarea repetată cu aer și o spălare inversă completă.

c) Intregul proces de curățare chimică a sistemului UF durează aproximativ 2–4 ore; pentru încăpățânări severe, timpul de imersie trebuie extins la mai mult de 12 ore.

d) Dacă sistemul UF va fi oprit pentru mai mult de trei zile după curățare, trebuie să fie menținut conform cerințelor pentru oprirea pe termen lung.

e) Soluțiile de curățare trebuie preparate folosind permeat UF sau apă de calitate superioară.

f) Contaminanții posibili din agenții de curățare trebuie eliminați înainte ca soluția de curățare să fie circulată în modulele de membrană.

g) Temperatura soluției de curățare poate fi controlată în general în intervalul de 10℃–40℃; creșterea temperaturii soluției de curățare poate îmbunătăți eficiența curățării.

h) Dacă este necesar, pot fi folosite mai multe tipuri de agenți de curățare, dar agenții de curățare și dezinfectanții nu trebuie să cauzeze daune materialelor membranei și modulelor. După fiecare proces de curățare, toți agenții de curățare trebuie evacuați și sistemul trebuie clătit bine cu permeat UF sau osmoza inversă (RO) înainte de a utiliza alt tip de agent de curățare.

Proceduri de curățare chimică

4.1 Curățare acidă

O soluție de HCl 0,2% sau o soluție de acid citric 1–2% este potrivită pentru încăpățânarea de fier și calcare carbonatată.

Procedura de bază pentru curățarea acidă a modulelor de membrană UF este următoarea: a) Prepararea sistemului de curățare; b) Circulația soluției de curățare acidă în modulele de membrană UF; c) Spălarea modulelor de membrană UF și revenirea la operațiuni normale de producție.

1) Lucrări de pregătire

  1. a) Opriți sistemul conform procedurii de oprire. b) Închideți toate valvele sistemului. c) Preparați o soluție de acid citric 1–2% sau o soluție de HCl 0,2% în rezervorul de soluție de curățare și amestecați bine pentru a asigura uniformitatea amestecului.

2) Procesul de curățare

  1. a) Efectuați spălări cu aer de frecvență mare și durată scurtă (de obicei 3–8 ori, câte 10–15 secunde fiecare), urmate de spălări cu apă inversă; repetați acest proces de câteva ori până când apa de scurgere din spălările cu aer devine practic limpede. Evacuați toată apa din modulele de membrană (Nota: Soluția de curățare trebuie pompată imediat în module pentru a preveni daune ireversibile provocate de deshidratarea membranei).
  2. b) Porniți pompa de apă de curățare, deschideți lent valva de ieșire a pompei de curățare și valvele de intrare/ieșire ale soluției de curățare a sistemului UF. Controlați debitul de curățare al fiecărui modul de membrană conform cerințelor, permiteți soluției de curățare să curgă în modulele de membrană și să se întoarcă în rezervorul de soluție de curățare. Timpul de circulație pentru curățare este de 30 de minute.
  3. c) Opriți pompa de curățare și lăsați modulele de membrană să se macereze în stare statică timp de 60 de minute; extindeți durata de macerare corespunzător în cazul unei poluări severe.
  4. d) După macerare, relansați circulația pentru alte 30 de minute la aceeași rată de debit.
  5. e) Evacuați rezervorul soluției de curățare și filtrul de curățare, apoi clătiți-le bine cu apă curată.

3) Clătirea sistemului UF

Scopul clătirii este eliminarea soluțiilor chimice reziduale din sistemul UF. a) Deschideți valvula de evacuare a concentratului și valvula de evacuare a permeatului din sistemul UF. b) Deschideți valvula de alimentare cu apă a sistemului UF pentru a permite trecerea apei de alimentare prin modulele de membrană până când diferența de conductivitate dintre apa de alimentare și apa evacuată este în limita de 20 μS/cm. c) Restabiliți sistemul la operațiunea normală de producție.

4.2 Curățare alcalină

O soluție mixtă de 0,2% NaClO și 0,1% NaOH este utilizată pentru curățarea modulelor de membrană UF poluate de materie organică și microorganisme.

Procedura de operare pentru curățarea alcalină a modulelor de membrană UF este următoarea: a) Prepararea sistemului de curățare; b) Curățarea modulelor de membrană cu soluție oxidantă alcalină; c) Clătirea modulelor de membrană și restabilirea condițiilor normale de funcționare.

1) Lucrări de pregătire

  1. a) Opriți sistemul UF conform procedurii de oprire. b) Închideți toate valvulele sistemului. c) Preparați o soluție mixtă de 0,2% NaClO și 0,1% NaOH în rezervorul de curățare, amestecați bine pentru a asigura un amestec uniform.

2) Procesul de curățare și 3) Procesul de clătire

La fel ca pașii pentru curățarea acidă.