Kemisk rengöring

Ultrafiltrationssystem (UF) kan förorenas av olika impuriteter i tillförselvattnet, såsom suspenderade faststoffer, kolloider, organiskt material, mikroorganismer och hydrerade metalloxider. Förorening syftar på olika avlagringar som täcker membranets yta och adsorberar i membranets porer, inklusive skalbildande ämnen i vattnet.

Syftet med förbehandling är att minimera impuriteter som orsakar membranföroreningar. Detta målet kan uppnås genom att installera lämplig förbehandlingsutrustning (t.ex. förfilter, koagulation-/klarings- eller filtreringsenheter) och välja rätt driftsvillkor.

UF-membranföroreningar anses generellt vara en kombination av en eller flera av följande typer:

▬Oorganisk förorening/skalbildning

▬Partikelförorening/kolloidal förorening

▬Mikrobiologisk/bioförorening

▬Organisk förorening

▬De möjliga orsakerna till ovanstående föroreningsproblem inkluderar:

▬Ofullständig förbehandlingsanläggning

▬Avvikande drift av förbehandlingsanläggningen

▬Förändringar i tillförselvattens sammansättning eller andra förhållanden

▬Felaktig drift och styrning

▬Långvarig ackumulering av sediment på membranets yta

▬Säsongbunden algbloomsförorening

▬Felaktig funktion av kemiska doseringssystem

▬Felaktig bakspolning och kemiskt förstärkt bakspolning (CEB)

▬Felaktiga systemavstängningsrutiner och konserveringsåtgärder

▬Opassande materialval för systemet (t.ex. pumpar och rörledningar)

Membranföroreningar leder till försämring av systemets prestanda, såsom minskad vattenproduktion och flux, ökning av transmembrantryckskillnaden (TMP), samt högre kemikaliespendering och energiförbrukning.

Kemisk rengöring är den mest effektiva metoden för att lösa membranföroreningsproblem. Endast genom att använda lämpliga rengöringsmetoder för specifika föroreningsformer kan optimala resultat uppnås. Felaktigt val av rengöringsmedel och -metoder kan ibland förvärra situationen. Därför är det nödvändigt att bestämma typen av föroreningsämnen på membranets yta innan rengöring. Följande analytiska metoder används vanligtvis för detta ändamål:

▬Analysera systemets prestandadata; se detaljerade felsökninginstruktioner i tidigare nummer.

▬Analysera tillförselvattens sammansättning; möjligheten till föroreningskontaminanter kan ofta identifieras tydligt genom att granska rapporten om råvattenskvalitet.

▬Kontrollera tidigare rengöringsprotokoll och deras effektivitet.

▬Analysera ämnen som fastnar på filterpapperet som används för SDI-mätning (Silt Density Index) av tillförselvatten.

▬Inspektera kontaminanter i spillvattnet från UF-luftrengörings- och bakspolningsprocesser.

▬Undersök kontaminanter vid tillförseländen av membranmoduler: en rödbrun färg indikerar möjlig järnförorening; slamliknande eller kolloidala avlagringar indikerar vanligtvis mikrobiologisk eller organisk förorening.

Villkor för kemisk rengöring

Under normal drift av ett UF-system kan ytan på UF-membranfibrerna förorenas av suspenderade partiklar, kolloidala partiklar, mikroorganismer eller olösligt organiskt material. När sådana föroreningar ackumuleras kontinuerligt och inte kan återställas genom rutinmässig bakspolning eller kemiskt förstärkt bakspolning kommer det att resultera i minskad normaliserad vattenproduktion och ökad normaliserad transmembrantryckskillnad. Membranmoduler behöver rengöras för att återställa systemets prestanda när något av följande villkor inträffar:

▬Normaliserad vattenproduktion minskar med 25%.

▬Normaliserad transmembrantryckskillnad ökar med 1,0 bar.

▬Drifts-transmembrantryckskillnad stiger till maxvärde 2,1 bar.

▬Om du inte har normaliserat dina driftsdata, se över ovanstående värden för att avgöra om kemisk rengöring krävs.

Det är av yttersta vikt att strängt övervaka UF-systemets driftprestanda under daglig drift, inklusive driftstryckskillnad och vattenproduktionsflöde. I takt med att membranföroreningarna fortskrider kommer tryckskillnaden att öka och vattenproduktionsflödet att minska. Det bör noteras att en minskning av UF-membranets vattenproduktionsflöde orsakad av fall i tillförselvattentemperaturen är ett normalt fenomen och inte ett tecken på membranförorening, vilket innebär att UF-membranet kanske inte behöver rengöras under sådana förhållanden.

Val av kemiska rengöringsprogram

Syra- och alkaliska rengöringsmedel är allmänt använda rengöringsmedel. Det lämpliga rengöringsprogrammet ska väljas utifrån typen av föroreningsämnen.

3.1 Syrarengöringsprogram

Syrlösningar används för rengöring av UF-system när innehållet av Fe eller Mn i tillförselvatten överstiger designstandarderna, eller när halt av suspenderade fasta ämnen i UF-membranmodulernas tillförselvatten är extremt hög, vilket leder till oorganisk förorening på tillförselssidan av membranet.

3.2 Alkalisk rengöringsprogram

Alkaliska oxidationslösningar används för rengöring av UF-system när halten av organiskt material i tillförselvatten är hög, vilket kan orsaka organisk förorening av membranet. Dessutom, under förhållanden som är gynnsamma för mikrobiell tillväxt, kommer vissa bakterier och alger att fortplanta sig i UF-membranmodulerna, vilket resulterar i bioförorening.

Noter:

a) Alla rengöringsmedel måste matas in i UF-membranmoduler från tillförselssidan för att förhindra att eventuella impuriteter i rengöringsmedlen tränger in i membranfibers väggar via den tätta filtreringsskinnsytan på baksidan.

b) Innan kemisk rengöring av UF-systemet utförs måste upprepade luftrengöringar och grundlig bakspolning genomföras först.

c) Hela kemisk rengöringsprocessen av UF-systemet tar cirka 2–4 timmar; vid svår förorening behöver blötläggningstiden förlängas till mer än 12 timmar.

d) Om UF-systemet kommer att stängas ned i mer än tre dagar efter rengöringen måste det underhållas enligt kraven för långtidig nedstängning.

e) Rengöringslösningar måste beredas med UF-permeat eller vatten av högre kvalitet.

f) Möjliga kontaminanter i rengöringsmedlen måste tas bort innan rengöringslösningen cirkulerar in i membranmodulerna.

g) Temperaturen på rengöringslösningen kan generellt kontrolleras inom intervallet 10℃–40℃; att höja temperaturen på rengöringslösningen kan förbättra rengöringseffekten.

h) Vid behov kan flera typer av rengöringsmedel användas, men rengöringsmedlen och desinfektionsmedlen får inte skada membran- och modulmaterial. Efter varje rengöringsprocess ska alla rengöringsmedel dräneras, och systemet ska spolas grundligt med UF- eller omvänd osmos (RO)-permeat innan ett annat rengöringsmedel används.

Kemiska rengöringsprocedurer

4.1 Syrarengöring

En 0,2% HCl-lösning eller en 1–2% citronsyrelösning passar för järnföroreningar och karbonatskalbildning.

Den grundläggande proceduren för syrarengöring av UF-membranmoduler är följande:a) Förberedelse av rengöringssystemet;b) Cirkulation av den syrliga rengöringslösningen i UF-membranmoduler;c) Spolning av UF-membranmoduler och återställning till normal produktion.

1) Förberedelsearbete

  1. a) Stäng av systemet enligt nedstängningsproceduren.b) Stäng alla ventiler i systemet.c) Bereda en 1–2% citronsyrelösning eller 0,2% HCl-lösning i rengöringstanken, och rör om ordentligt för att säkerställa jämn blandning.

2) Rengöringsprocessen

  1. a) Utför högfrekvent, kortvarig luftrengöring (generellt 3–8 gånger, 10–15 sekunder varje gång) följt av vattenbakspolning; upprepa processen flera gånger tills utloppsvattnet från luftrengöringen är i princip klart. Dräner alla vatten ur membranmodulerna (Obs: Rengöringslösningen bör pumpas in i modulerna direkt efter dränering för att förhindra irreversibel skada orsakad av membranetysning).
  2. b) Starta rengöringsvattenpumpen, öppna sakta utloppsventilen för rengöringspumpen och UF-systemets rengöringslösningens in- och utloppsventiler. Kontrollera rengöringsflödet för varje membranmodul enligt behov, låt rengöringslösningen flöda in i membranmodulerna och återvända till rengöringslösningstanken. Cirkulationsrengöringstiden är 30 minuter.
  3. c) Stäng av rengöringspumpen och låt membranmodulerna ligga stilla i 60 minuter; förläng badtiden proportionellt om föroreningarna är allvarliga.
  4. d) Efter badet, starta cirkulationen igen i ytterligare 30 minuter med samma flödeshastighet.
  5. e) Töm rengöringslösningstanken och rengöringsfiltret, och skölj dem noggrant med rent vatten.

3) Sköljning av UF-systemet

Syftet med sköljningen är att ta bort resterande kemiska lösningar från UF-systemet.a) Öppna UF-systemets koncentratavloppsventil och permeatavloppsventil.b) Öppna UF-systemets tillförselsvattenventil för att låta tillförselsvattnet passera genom membranmodulerna tills skillnaden i ledningsförmåga mellan tillförselsvattnet och utloppsvattnet är inom 20 μS/cm.c) Återställ systemet till normal produktion.

4.2 Alkalisk rengöring

En blandad lösning av 0,2% NaClO och 0,1% NaOH används för rengöring av UF-membranmoduler som förorenats av organiskt material och mikroorganismer.

Förfarandet för alkalisk rengöring av UF-membranmoduler är följande:a) Förberedelse av rengöringssystemet;b) Rengöring av membranmoduler med alkalisk oxidationslösning;c) Sköljning av membranmoduler och återställning till normal driftsstatus.

1) Förberedelsearbete

  1. a) Stäng av UF-systemet enligt avstängningsproceduren.b) Stäng alla ventiler i systemet.c) Förbered en blandad lösning av 0,2% NaClO och 0,1% NaOH i rengöringstanken, och rör om ordentligt för att säkerställa jämn blandning.

2) Rengöringsprocessen och 3) Sköljprocessen

Samma steg som vid syrlig rengöring.