1. Хімічна промивка мембранних елементів систем зворотнього осмосу
Протягом терміну експлуатації мембранні елементи систем зворотнього осмосу піддаються впливу розчинних і малорозчинних сполук, що містяться у воді. Найбільш поширеними забрудниками води яка обробляється зворотнім осмосом є:
- карбонат кальцію (крейда)
- сульфати кальцію (гіпс), барію і стронцію
- окисли заліза, марганцю, міді, нікелю, алюмінію тощо
- полімеризований кремній
- неорганічні/органічні або змішані колоїдні відкладення
- органічні відкладення природного походження
- штучні органічні сполуки, такі як антискаланти, дисперганти, катіонітні поліелектроліти
- мікробіологічні відкладення, такі як водорості, пліснява, гриби тощо.
Від чого залежить швидкість появи відкладень?
- від якості води, яка проходить обробку
- ступеня вилучення очищеної води (пермеата)
Зазвичай вплив відкладень швидко прогресує і впливає на режим роботи системи, якщо не проводити профілактичну промивку обладнання. Рекомендується виконувати профілактичну промивку мембран без тривалої зупинки в роботі для уникнення поширення мікробіологічного забруднення в тілі мембрани. Виключенням є замочування мембран в розчинах хімічних реагентів з метою очистки.
Показники при яких доцільно виконувати промивку мембран:
- зниження продуктивності по продукту (пермеату) на 10-15%
- відхилення від номінального значення якості пермеату на 10-15%
- збільшення номінального тиску на мембранах на 10-15%
Таким чином постійний контроль показників режиму роботи обладнання є основним фактором у визначенні характеру і ступеня забруднення зворотньоосмотичних мембран.
Таблиця 1 допоможе у визначенні причини несправності системи зворотнього осмосу.
1. Таблиця несправностей систем зворотнього осмосу
Причина
Місце несправності
Перепад тисків на мембранах
Робочий тиск
Солевміст пермеата
Забруденння окислами металів (Fe, Mn, Cu, Ni, Zn)
Перші елементи першої ступені
Збільшується поступово
Збільшується поступово
Збільшується повільно
Колоїдні забруднення
Перші елементи першої ступені
Збільшується поступово
Збільшується поступово
Збільшується повільно
Мінеральні відкладення (Ca, Mg, Ba, Sr)
Останні елементи останньої ступені
Збільшується помірно
Збільшується повільно
Збільшується помітно
Полімеризований кремній
Останні елементи останньої ступені
Збільшується зі звичайною швидкістю
Збільшується
Збільшується зі звичайною швидкістю
Мікробіологічне забруднення
Будь-які елементи
Збільшується помітно
Збільшується помітно
Збільшується зі звичайною швидкістю
Органічні забруднення (розчинні природні речовини)
Будь-які елементи
Збільшується поступово
Збільшується
Зменшується
Забруднення антискалантами
Будь-які елементи
Збільшується зі звичайною швидкістю
Збільшується
Збільшується зі звичайною швидкістю
Окислення матеріалу мембрани (хлор, озон, перманганати, пероксиди)
Перші елементи першої ступені
Збільшується зі звичайною швидкістю
Зменшується
Збільшується
Гідролітичне зношення (показник рН перевищив допустимі параметри)
Будь-які елементи
Збільшується зі звичайною швидкістю
Зменшується
Збільшується
Абразивне зношення (вугільний пил тощо)
Перші елементи першої ступені
Збільшується зі звичайною швидкістю
Зменшується
Збільшується
Витік через ущільнюючі прокладки (в з’єднувальних патрубках чи перехідниках між мембранами і корпусом)
Будь-які елементи
Зменшується або без змін
Зменшується або без змін
Збільшується
Витік через клейові шви (противотиск зі сторони пермеата під час роботи чи простою)
Перші елементи першої ступені
Збільшується зі звичайною швидкістю
Збільшується зі звичайною швидкістю
Збільшується
Витік через клейові шви (закритий клапан пермеата під час хімпромивки)
Останні елементи останньої ступені
Збільшується (за рахунок початкового забруднення)
Збільшується (за рахунок початкового забруднення)
Збільшується
Частота промивки зворотнього осмосу
Частота промивок установки зворотнього осмосу може змінюватись, але оптимальним є промивка один раз протягом 3-12 місяців. Якщо є необхідність проведення хімічної промивки частіше, ніж один раз в місяць, необхідно модернізувати попередню очистку або змінити режим роботи устаткування.
Ефективність промивки
Важливо виконувати промивку мембран на початку виникнення проблеми, а не після сильного і тривалого впливу забрудників. Сильне забруднення знизить ефективність впливу очищаючих реагентів, оскільки вони не будуть проникати вглиб відкладень, а будуть працювати тільки по поверхні розділу фаз. Якщо продуктивність мембрани знижується до 30-50%, відновити працездатність в повній мірі неможливо.Одним із ефективних методів боротьби із забрудненнями мембранних елементів, при періодичній роботі установки зворотнього осмосу, є короткотривале консервування мембран в пермеаті, що буде сприяти розчиненню солей і розпушуванню відкладень.Процес промивки може відрізнятись в залежності від типу забруднень в кожному конкретному випадку. Складність ще полягає в тому, що частіше присутні забруднення різних типів в комплексі, що обумовлює використання послідовно розчинів з низьким і високим рН.
2. Процеси промивки мембранних елементів установки зворотнього осмосу
Для отримання хорошого результату промивки установки зворотнього осмосу потрібен правильний підхід до її проведення. При очистці багаторівневих систем (декілька мембранних корпусів), рекомендується проводити очистку кожного рівня окремо для оптимізації швидкості протоку хімічного розчину. Для розведення сухих реагентів чи концентратів слід використовувати чистий пермеат, тобто воду, яка не буде містити солей твердості, розчинених солей металів, таких як залізо, марганець тощо, будь-яких механічних домішок, і активних окисників (пероксиди, перманганати, вільний хлор і т.д.). Всі складові і трубопроводи для промивки мають бути корозійностійкими.
Насос для промивки
Насос має бути підібраний таким чином, щоб він міг забезпечити потрібний потік хімічного розчину. Максимально рекомендований тиск для промивки – до 4,0 бар на вході в корпус, з метою зменшення виділення пермеату під час промивки і зменшення конвективного повторного утворення відкладень на поверхні мембран.
2. Швидкість потоку хімічної промивки
Діаметр мембрани, дюйм
Швидкість потоку, м3/год
4
1,4-2,3
6
2,8-4,6
8
5,5-9,1
16
22,0-36,4
18
27,8-46,1
Ємність для промивки
Ємність для промивки має відповідати об’єму розчину, який заповнює мембранні корпуса, трубопроводи, фільтри і всі елементи установки зворотнього осмосу. Ємність має бути сконструйована таким чином, щоб вмістити в себе весь об’єм розчину із забезпеченням легкого доступу для додавання і перемішування реагентів, з лінією рециркуляції від насоса промивки. А також з відповідними патрубками для вентиляції, зливу і зворотної лінії, яка розміщена біля дна для зменшення піноутворення при використанні сурфактантів.
3. Об’єм розчину для хімічної промивки з розрахунку на одну мембрану
Типорозмір мембрани (діаметр/довжина), дюйм
Нормальне забруднення, л
Сильне забруднення, л
4х40
5
19
6х40
10
38
8х40
18
68
8х60
27
102
16х40
60
228
18х40
126
480
Значення не враховують об’єм розчину для заповнення трубопроводів і 20% об’єму для початкового скиду в дренаж
Фільтр зі змінним картриджем
Фільтр зі змінним картриджем для очистки системи зворотнього осмосу зазвичай використовується градієнтом 5-10 мкм для фільтрації забруднень, які були вилучені в ході реагентної промивки.
Нагрівач проточний
Нагрівач проточний або в ємності призначений для нагріву води для приготування концентратів реагентів. Нагрів води обов’язково має проводитись до розчинення концентратів, приготовані хімічні розчини ні в якому випадку підігрівати додатково не можна. Максимальне значення температури для промивки складає 45 C0. Також слід зазначити, що додаткове тепло виникає при роботі насоса промивки під час рециркуляції.
В якості приладів контролю за процесом промивки використовуються індикатори витрати подачі промивного розчину, тиску, температури і рівня рідини в ємності. Також потрібно забезпечити доступ до відбору проби для замірів рівня рН. Лінія пермеата під час промивки має бути завжди відкрита, щоб уникнути пошкодження зворотньоосмотичних мембран. Якщо лінія пермеата буде закрита, це може утворити надлишковий зворотній тиск, внаслідок чого буде пошкодження клейових швів в крайніх елементах.
3. Основні етапи процедури промивки
1 Етап
Наповнення ємності для приготування розчину і додавання в ємність необхідної кількості реагентів. В якості води для промивки може використовуватись пермеат або пом’якшена вода без механічних домішок, перехідних солей металів і оксидантів. Температуру і рівень рН необхідно відрегулювати, згідно встановлених значень.
2 Етап
Вмикання циркуляції промивного розчину через мембрани протягом розрахованого часу. При запуску воду з мембранних корпусів необхідно направити в дренаж, для попередження розбавлення промивного розчину і пониження його температури. Також необхідно перші 20% промивного розчину скинути в дренаж перед поверненням в ємність, оскільки він є найбільш забруднений. Протягом перших 5-ти хвилин потрібно змінювати швидкість потоку до 1/3 від максимального розрахункового. Це виконується для зменшення потенційного забруднення лінії подачі великою кількістю вилучених домішок. Протягом наступних 5-ти хвилин потік збільшують до 2/3 максимального розрахункового значення, а потім поступово доводять до максимального. При потребі потрібно відновити рівень рН, якщо він знизився більш ніж на 0,5 одиниць.
3 Етап
При потребі можна застосовувати замочування в розчині і повторювати циркуляції. Час замочування в розчинні може складати до 8 годин в залежності від рекомендацій виробників реагентів і характеру забруднення, при цьому слід забезпечити підтримання встановленого рівня рН.
4 Етап
Після завершення всіх етапів очистки потрібно пропустити чисту воду (пермеат) при низькому тиску через мембрани в дренаж для видалення всіх залишків хімічних речовин на мембранах, спорожнити промивну ємність. Якщо потрібна повторна промивка, або промивка іншими реагентами, її етапи слід починати з цього пункту.
5 Етап
Коли система зворотнього осмосу промита чистою водою від реагентів, завершальний етап промивки під низьким тиском виконується з використанням попередньо очищеної води. Лінія пермеата повинна бути відкрита на злив в дренаж, тиск не має перевищувати 4 бара. Ця промивка продовжується до тих пір, поки вода з лінії дренажу не стане чистою і не буде утворювати піни. Тривалість цього етапу може досягати 15-60 хвилин. Для оцінки вмісту хімічних реагентів можуть виконуватись заміри електропровідності і рівня рН: показники промивної води в напірній і дренажній лініях мають відрізнятись на 10-20%.
6 Етап
Після завершення промивки і запуску установки зворотнього осмосу в експлуатацію, для стабілізації якості пермеата може знадобитись від декількох годин до декількох днів, особливо якщо відбувалась промивка реагентами з високим рівнем рН.
Зверніть увагу!
При використанні матеріалів і / або комбінованих матеріалів Сайту обов’язковим є пряме відкрите для пошукових систем гіперпосилання на сторінку копійованого матеріалу Aqua Technical Systems