Химическая очистка
Системы ультрафильтрации (УФ) могут загрязняться различными примесями в исходной воде, такими как взвешенные твердые частицы, коллоиды, органические вещества, микроорганизмы и гидратированные оксиды металлов. Загрязнение относится к различным отложениям, покрывающим поверхность мембраны и адсорбирующимся в порах мембраны, включая известковые вещества, содержащиеся в воде.
Цель предварительной обработки — минимизировать количество примесей, вызывающих загрязнение мембраны. Эту цель можно достичь путем установки соответствующего оборудования для предварительной обработки (например, предфильтров, устройств коагуляции/осветления или фильтрации) и выбора оптимальных рабочих условий.
Загрязнение мембран УФ обычно рассматривается как сочетание одного или нескольких из следующих типов:
▬Неорганическое загрязнение/накипь
▬Частичное/коллоидное загрязнение
▬Микробиологическое/биозагрязнение
▬Органическое загрязнение
▬К возможным причинам вышеупомянутых проблем загрязнения относятся:
▬Недостаточная система предварительной обработки
▬Ненормальная работа системы предварительной обработки
▬Изменения в составе исходной воды или других условиях
▬Неправильная эксплуатация и управление
▬Долгосрочное накопление осадка на поверхности мембраны
▬Сезонное загрязнение водорослями
▬Неисправность систем дозирования химических веществ
▬Неправильная обратная промывка и обратная промывка с химическим усилением (CEB)
▬Неправильные процедуры остановки системы и меры по её консервации
▬Неподходящий выбор материалов для системы (например, насосов и трубопроводов)
Загрязнение мембраны приведет к ухудшению производительности системы, например, снижению производства воды и потока, увеличению разницы давлений через мембрану (TMP), а также повышенному расходу химикатов и энергии.
Химическая очистка — наиболее эффективный метод решения проблем загрязнения мембран. Только при применении соответствующих методов очистки для конкретных видов загрязнений можно добиться оптимальных результатов. Неправильный выбор чистящих химикатов и методов иногда может ухудшить ситуацию. Поэтому перед очисткой необходимо определить тип загрязнителей на поверхности мембраны. Для этого обычно используются следующие аналитические методы:
▬Анализ данных о производительности системы; обратитесь к подробным инструкциям по устранению неисправностей в предыдущем выпуске.
▬Анализ состава исходной воды; возможность загрязнения часто можно четко определить, просмотрев отчет о качестве сырой воды.
▬Проверьте предыдущие записи о чистке и их эффективность.
▬Анализ веществ, задерживающихся на фильтровальной бумаге, используемой для измерения SDI (индекса плотности ила) исходной воды.
▬Проверьте загрязнения в сточных водах, сбрасываемых в процессе воздушной промывки и обратной промывки УФ-системы.
▬Исследуйте загрязнения на входе мембранных модулей: красновато-коричневый цвет указывает на возможное железное загрязнение; грязеподобные или коллоидные отложения обычно свидетельствуют о микробиологическом или органическом загрязнении.
Условия для химической очистки
Во время нормальной эксплуатации системы УФ поверхность волокон мембраны УФ может загрязняться взвешенными частицами, коллоидными частицами, микроорганизмами или нерастворимыми органическими веществами. Когда такое загрязнение накапливается постоянно и не поддается обратному промыванию или обратной промывке с химическим усилением, это приводит к снижению нормализованного производства воды и увеличению нормализованной разницы давлений через мембрану. Мембранные модули необходимо очищать для восстановления производительности системы, когда возникает любое из следующих условий:
▬Нормализованное производство воды снижается на 25%.
▬Нормализованная разница давлений через мембрану увеличивается на 1,0 бар.
▬Рабочая разница давлений через мембрану повышается до максимального значения 2,1 бар.
▬Если вы не нормализовали свои рабочие данные, обратитесь к указанным выше значениям, чтобы решить, требуется ли химическая очистка.
Обязательно строго контролируйте рабочую производительность системы УФ в ежедневной эксплуатации, включая рабочую разницу давлений и скорость потока воды. По мере прогрессирования загрязнения мембраны разница давлений будет увеличиваться, а скорость потока воды — снижаться. Следует отметить, что снижение скорости потока воды через мембрану УФ из-за понижения температуры исходной воды является нормальным явлением и не свидетельствует о загрязнении мембраны, то есть в таких условиях мембрана УФ может не нуждаться в очистке.
Выбор схем химической очистки
Кислотные и щелочные чистящие средства являются широко используемыми химическими веществами для очистки. Соответствующую схему очистки следует выбирать на основе типа загрязнителей.
3.1 Кислотная схема очистки
Кислотные растворы применяются для очистки систем УФ, когда содержание Fe или Mn в исходной воде превышает проектные нормы, или когда содержание взвешенных твердых частиц в исходной воде мембранных модулей УФ чрезвычайно высокое, что приводит к неорганическому загрязнению со стороны подачи воды.
3.2 Щелочная схема очистки
Щелочные окисляющие растворы применяются для очистки систем УФ, когда содержание органических веществ в исходной воде высоко, что может вызвать органическое загрязнение мембраны. Кроме того, в благоприятных для роста микроорганизмов условиях некоторые бактерии и водоросли размножаются в мембранных модулях УФ, вызывая биозагрязнение.
Примечания:
а) Все чистящие средства должны подаваться в мембранные модули УФ со стороны подачи, чтобы предотвратить попадание возможных примесей из чистящих средств внутрь стенок мембранных волокон через обратную сторону плотного фильтрующего слоя.
б) Перед проведением химической очистки системы УФ необходимо сначала провести повторную воздушную промывку и тщательную обратную промывку.
в) Весь процесс химической очистки системы УФ занимает примерно 2–4 часа; при сильном загрязнении время замачивания необходимо продлить более чем до 12 часов.
г) Если система УФ будет остановлена на срок более трех дней после очистки, ее необходимо сохранять в соответствии с требованиями к длительной остановке.
д) Чистящие растворы необходимо готовить из пермеата УФ или воды более высокого качества.
е) Возможные загрязнения в чистящих средствах необходимо удалить перед циркуляцией чистящего раствора в мембранных модулях.
ж) Температуру чистящего раствора обычно можно контролировать в диапазоне 10℃–40℃; повышение температуры чистящего раствора может улучшить эффективность очистки.
з) При необходимости можно использовать несколько видов чистящих средств, но чистящие средства и дезинфицирующие вещества не должны повреждать материалы мембран и модулей. После каждого процесса очистки все чистящие средства должны быть слиты, а система должна быть тщательно промыта пермеатом УФ или обратного осмоса (RO) перед использованием другого вида чистящего средства.
Процедуры химической очистки
4.1 Кислотная очистка
Раствор HCl 0,2% или раствор лимонной кислоты 1–2% подходят для очистки от железного загрязнения и карбонатной накипи.
Основная процедура кислотной очистки мембранных модулей УФ выглядит следующим образом: а) подготовка системы очистки; б) циркуляция кислотного чистящего раствора в мембранных модулях УФ; в) промывка мембранных модулей УФ и восстановление нормальной производственной работы.
1) Подготовительные работы
- а) Остановите систему в соответствии с процедурой остановки. б) Закройте все клапаны системы. в) Подготовьте раствор лимонной кислоты 1–2% или раствор HCl 0,2% в баке для чистящего раствора и тщательно перемешайте, чтобы обеспечить равномерное смешивание.
2) Процесс очистки
- а) Проведите высокочастотную короткую воздушную промывку (обычно 3–8 раз, каждый раз по 10–15 секунд), затем выполните обратную промывку водой; повторите этот процесс несколько раз, пока вода, сбрасываемая после воздушной промывки, не станет практически чистой. Слейте всю воду из мембранных модулей (Примечание: чистящий раствор должен быть немедленно закачан в модули после слива, чтобы предотвратить необратимое повреждение из-за обезвоживания мембраны).
- б) Запустите насос для чистящей воды, медленно откройте выпускной клапан насоса для чистки и клапаны входа/выхода чистящего раствора системы УФ. Контролируйте требуемый расход чистящего раствора для каждого мембранного модуля, позволяйте чистящему раствору поступать в мембранные модули и возвращаться в бак для чистящего раствора. Время циркуляционной очистки составляет 30 минут.
- в) Выключите насос для очистки и оставьте мембранные модули в статическом состоянии замачиваться в течение 60 минут; при сильном загрязнении продлите время замачивания соответствующим образом.
- г) После замачивания снова запустите циркуляцию на протяжении еще 30 минут при той же скорости потока.
- д) Слейте раствор для очистки из бака и очистите фильтр для очистки, тщательно промыв их чистой водой.
3) Промывка системы УФ
Цель промывки — удалить остаточные химические растворы из системы УФ. а) Откройте клапан слива концентрата и клапан слива пермеата системы УФ. б) Откройте клапан подачи воды в систему УФ, чтобы вода проходила через мембранные модули до тех пор, пока разница в проводимости между подаваемой водой и сливаемой водой не станет менее 20 мкСм/см. в) Верните систему в режим нормальной производственной эксплуатации.
4.2 Щелочная очистка
Для очистки мембранных модулей УФ, загрязненных органическими веществами и микроорганизмами, используется смешанный раствор, содержащий 0,21 ТП3Т NaClO и 0,11 ТП3Т NaOH.
Процедура проведения щелочной очистки мембранных модулей УФ следующая: а) Подготовка системы очистки; б) Очистка мембранных модулей щелочным окислительным раствором; в) Промывка мембранных модулей и восстановление нормальных рабочих условий.
1) Подготовительные работы
- а) Закройте систему УФ в соответствии с процедурой остановки. б) Закройте все клапаны системы. в) Приготовьте в баке для очистки смешанный раствор, содержащий 0,21 ТП3Т NaClO и 0,11 ТП3Т NaOH, и тщательно перемешайте его для обеспечения однородного распределения.
2) Процесс очистки и 3) Процесс промывки
То же, что и шаги для кислотной очистки.