La technologie d'osmose inverse (RO) est largement utilisée dans l'industrie du traitement de l'eau, en particulier dans le dessalement de l'eau de mer, la purification de l'eau potable et les domaines de traitement de l'eau industrielle. La membrane d'osmose inverse est le composant de base de ce processus. Il permet aux molécules d'eau de passer sélectivement tout en retenant les sels dissous, la matière organique, les colloïdes et autres impuretés. Cependant, lorsque le système fonctionne, l'encrassement de la surface de la membrane se produit inévitablement, ce qui entraîne une diminution du flux membranaire, une augmentation de la consommation d'énergie du système et une détérioration de la qualité de l'eau des effluents. Pour maintenir un fonctionnement stable du système,Nettoyage en ligne (CIP) Est devenu une méthode de maintenance efficace.
Principaux facteurs d'encrassement de la membrane
- Dépôt convectif
Dans un système d'osmose inverse, lorsque l'eau traverse la membrane sous pression, les substances dissoutes (telles que les sels, les colloïdes, les micro-organismes, les matières organiques, etc.) et les particules en suspension sont retenues par la membrane. Au cours de ce processus, le mouvement convectif de l'eau sur la surface de la membrane provoque le dépôt progressif de ces substances retenues sur la surface de la membrane. Ce dépôt de substance causé par convection est appelé dépôt convectif. C'est la principale cause de l'encrassement de la membrane d'osmose inverse.
- Polarisation de concentration
La polarisation de concentration se rapporte au phénomène où, pendant le processus de séparation, la solution dans le liquide d'alimentation traverse la membrane sous pression, et des solutés (ions ou solutés de différents poids moléculaires) sont maintenus, faisant augmenter la concentration à l'interface de membrane et de solution en vrac ou près de la région d'interface de membrane. Sous l'influence du gradient de concentration, les solutés diffuseront de la surface de la membrane à la solution en vrac, formant une couche limite, ce qui augmente la résistance au fluide et la pression osmotique locale, conduisant ainsi à une diminution du flux de perméation du solvant. La polarisation de concentration accélère l'encrassement de membrane. En raison de la polarisation de la concentration, la concentration de soluté près de la surface de la membrane augmente rapidement, provoquant une augmentation de la résistance aux fluides de la couche limite (ou pression osmotique locale), conduisant à une diminution de la force motrice de transfert de masse et entraînant un dépôt d'encrassement.
- Conservation des substances interceptées
Les substances interceptées accélèrent l'encrassement des membranes. Par exemple, dans les membranes enroulées en spirale et les membranes en feuille plate, il existe une couche de maille en plastique entre les canaux d'alimentation, qui soutient la membrane et augmente la turbulence, mais provoque également une interception. Les polluants sont bloqués par la maille et se déposent rapidement.
Dans quelles circonstances le nettoyage est-il nécessaire?
Le système d'osmose inverse doit être nettoyé avant que l'encrassement de la membrane ne devienne grave, car cela augmentera la difficulté du nettoyage. La membrane d'osmose inverse doit être nettoyée immédiatement lorsque les conditions suivantes se produisent pendant le fonctionnement:
- Sous une pression d'eau d'alimentation normale, le débit de perméat diminue de Ni par rapport à la valeur normale;
- Pour maintenir un débit de perméat normal, la pression de l'eau d'alimentation augmente de mil après correction de température;
- La qualité de l'eau de perméat diminue par le Ca, et le passage de sel augmente par le Ca;
- La différence de pression entre les différents étages du système augmente de manière significative.
Comment effectuer le nettoyage en ligne?
Le nettoyage en ligne est une méthode de nettoyage des éléments de la membrane sans démontage, comprenant généralement les étapes suivantes:
Analyse des contaminants
Les contaminants communs d'osmose inverse incluent l'échelle inorganique, les oxydes métalliques, l'échelle acide-insoluble, l'échelle de silice, etc. Pour traiter efficacement ces différents contaminants, des méthodes de nettoyage appropriées doivent être employées. Une sélection incorrecte des produits chimiques et des méthodes de nettoyage peut parfois exacerber la contamination du système membranaire. Par conséquent, il est nécessaire de déterminer le type d'encrassement sur la surface de la membrane avant le nettoyage. Les méthodes d'analyse suivantes sont disponibles:
- Effectuer un test de perte au feu pour calculer le rapport entre la matière organique et la matière inorganique dans les polluants en fonction du changement de poids avant et après la combustion, afin de déterminer le type de pollution.
- Analyser les types et le contenu des éléments en utilisant la spectroscopie de fluorescence de rayons X (XRF) et la spectroscopie de diffraction des rayons X (XRD) pour déterminer les principaux composants des polluants inorganiques.
- Combiner la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (IRTF) et la chromatographie en phase gazeuse-spectrométrie de masse (GC-MS) pour caractériser et identifier les espèces chimiques des polluants et ainsi obtenir des informations sur la composition organique des polluants membranaires.
Sélection de la solution de nettoyage
Le type de solution de nettoyage est déterminé en fonction de l'analyse des polluants présents avant le nettoyage. Pour obtenir des résultats de nettoyage optimaux, une combinaison de différents agents de nettoyage chimiques est parfois utilisée.
Des solutions de nettoyage acides peuvent être utilisées pour éliminer le tartre inorganique déposé sur la membrane d'osmose inverse, tandis que des solutions de nettoyage alcalines peuvent être utilisées pour éliminer la matière organique et les contaminants colloïdaux. Voici quelques schémas courants de sélection des agents de nettoyage chimiques:
| Polluants |
Agent de nettoyage chimique préféré |
Conditions de nettoyage |
Solution de nettoyage chimique alternative |
| Échelle inorganique |
0.2% Solution de HCL |
PH: 1–2; température <38 °C |
2% acide citrique; 1% |
| Oxydes métalliques |
1% solution |
Température <35 °C |
0,5% acide phosphorique; 2% acide citrique |
| Échelle insoluble dans l'acide (CaF)2, BaSO4) |
0.1% NaOH + 1% Na4 EDTA (sel tétrasodique de l'acide éthylènediaminetétraacétique) |
PH: 11–12; température <30 °C |
1% hexamétaphosphate de sodium |
| Échelle de silice |
0.1% NaOH solution + 0.025% Na-SDS (sodium dodécyl sulfate) |
PH: 11–12; température <30 °C |
0.1% NaOH + 1% Na4 Solution d'EDTA |
| Microorganisme |
0.1% NaOH + 0.025% Na-SDS |
PH: 11–12; température <30 °C |
0.1% NaOH + 1% Na4 Solution d'EDTA |
| Matière organique |
0.1% NaOH solution + 0.025% Na-SDS, utilisé comme première étape de nettoyage |
PH: 11–12; température <30 °C |
0. La solution de 2% HCL est généralement utilisée comme deuxième étape de nettoyage après le lavage alcalin |
Calcul du volume de la solution de nettoyage
Il existe deux méthodes pour calculer le volume de solution de nettoyage pour le système d'osmose inverse:
Processus de nettoyage
Le nettoyage en ligne est effectué avec les éléments membranaires retenus dans le récipient sous pression. L'équipement de nettoyage comprend généralement le nettoyage des filtres de réservoir, des pompes de circulation, des manomètres, des thermomètres, des manomètres, des vannes, des points d'échantillonnage et des pipelines. Le volume du réservoir de nettoyage doit garantir qu'il répond aux exigences relatives à la quantité d'eau utilisée pour remplacer l'eau dans les tuyaux de raccordement, les canalisations et les récipients sous pression à osmose inverse.
- Formulation du plan de nettoyage
① Dans cet article, nous utilisons une combinaison d'agents de nettoyage alcalins et acides pour nettoyer le système de membrane d'osmose inverse, qui contient du CaF2 et de l'échelle inorganique. Des solutions d'acide chlorhydrique et d'hydroxyde de sodium sont utilisées pour ajuster la valeur du pH du solvant de nettoyage.
- Travaux préparatoires avant le nettoyage
② Ouvrez la vanne d'entrée du dispositif d'osmose inverse et injectez une certaine quantité de perméat dans le réservoir de nettoyage par osmose inverse. Démarrez la pompe de circulation par osmose inverse pour faire circuler et nettoyer le pipeline de nettoyage par osmose inverse, en veillant à ce que le pipeline soit propre et exempt de débris.
③ Éteignez la pompe de circulation par osmose inverse, videz le réservoir de nettoyage par osmose inverse et injectez le perméat d'osmose inverse à une certaine hauteur (compte tenu de la capacité de l'ensemble du pipeline). Démarrer l'appareil de chauffage pour chauffer l'eau dans le réservoir de nettoyage à environ 40 °C.
④ Préparer des solutions d'acide chlorhydrique et d'hydroxyde de sodium pour ajuster la valeur du pH du solvant de nettoyage. Préparer un pH-mètre, mesurer et enregistrer les changements dans la valeur du pH de la solution de nettoyage pendant le processus de nettoyage.
- Préparer la solution alcaline de nettoyage
Démarrez la pompe de circulation par osmose inverse pour la circulation, ajoutez l'agent de nettoyage alcalin dans le réservoir de nettoyage, puis ajoutez une quantité appropriée de solution alcaline (NaOH) et mesurez la valeur du pH de la solution pour vous assurer qu'elle atteint environ 11.
- Nettoyage alcalin de la membrane d'osmose inverse
① Nettoyage alcalin par osmose inverse: Réglez la pompe de circulation à osmose inverse pour maintenir la pression de sortie à environ 0,2–0,25 Mpa. Laisser l'agent de nettoyage alcalin par osmose inverse circuler dans le système d'osmose inverse. Mesurer le pH de la solution alcaline toutes les 10 minutes. Si elle diminue, cela indique que les contaminants sur la surface de la membrane sont dissous par la solution de nettoyage. Ajouter une quantité appropriée de solution alcaline (NaOH) pour maintenir la valeur du pH de la solution autour de 11. Continuez à circuler jusqu'à ce que le pH de la solution de nettoyage ne change plus (en général, elle doit circuler pendant plus de 30 minutes).
② Trempage avec un agent de nettoyage alcalin: Après que la membrane d'osmose inverse a été nettoyée avec la solution alcaline, arrêtez la pompe de circulation d'osmose inverse et fermez toutes les vannes du système d'osmose inverse, permettant à la membrane d'osmose inverse d'être trempée dans la solution alcaline pendant une certaine période (généralement plus de 5 heures).
③ Recirculation de l'agent de nettoyage alcalin: Ouvrez la soupape d'admission de nettoyage du dispositif d'osmose inverse, la soupape de sortie et la soupape de retour côté perméat pour permettre à l'agent de nettoyage alcalin de circuler à travers la membrane en série. Enregistrez tout changement dans la valeur du pH de la solution (généralement recirculer pendant plus d'une heure).
④ Rincer soigneusement la solution alcaline: Éteignez la pompe de circulation d'osmose inverse et fermez la vanne de sortie. Ouvrez le robinet de vidange du réservoir de nettoyage pour vider la solution de nettoyage alcaline par osmose inverse. Fermez le dispositif d'osmose inverse nettoyage vanne d'entrée et la vanne de sortie. Ouvrez la soupape d'évacuation du concentré et la soupape de vidange latérale du perméat pour vider l'agent de nettoyage alcalin du dispositif d'osmose inverse. Ensuite, ouvrez la soupape d'admission de rinçage et démarrez la pompe de rinçage par osmose inverse pour rincer le système d'osmose inverse. Une fois que la conductivité du perméat d'osmose inverse est inférieure à 30 μs/cm, ouvrez respectivement la vanne d'entrée de nettoyage par osmose inverse et la vanne de sortie de nettoyage pour laver à contre-courant le pipeline et le réservoir de nettoyage jusqu'à ce que l'agent de nettoyage alcalin dans le pipeline soit complètement rincé.
- Préparer une solution de nettoyage acide
Injectez une certaine hauteur de perméat d'osmose inverse dans le réservoir de nettoyage d'osmose inverse. Ouvrez la vanne de circulation de la pompe de nettoyage par osmose inverse, démarrez la pompe de circulation par osmose inverse pour la circulation, ajoutez une quantité appropriée d'agent de nettoyage acide et de solution d'acide chlorhydrique jusqu'à ce que la valeur du pH de la solution atteigne 2,0.
- Nettoyage et trempage, rinçage avec une solution de nettoyage acide
Le processus de lavage acide de la membrane d'osmose inverse est fondamentalement le même que le processus alcalin. Pendant le processus de nettoyage, la valeur du pH de la solution doit être fréquemment testée. Si la valeur du pH augmente, cela indique qu'il existe des dépôts neutralisant avec l'agent nettoyant acide. Il est nécessaire d'ajouter une quantité appropriée de solution d'acide chlorhydrique pour maintenir la solution de nettoyage à environ 2,0. Après le nettoyage, il est également nécessaire d'être trempé pendant plus de 5 heures, puis de circuler à nouveau pendant 1 heure et d'enregistrer les changements de valeur du pH. Ensuite, démarrez tout le système de nettoyage par osmose inverse pour rincer le dispositif d'osmose inverse.
- Redémarrer le système
Une fois les composants et le système stabilisés, enregistrez les paramètres de fonctionnement après le redémarrage du système.
Précautions de nettoyage en ligne
- La température de la solution de nettoyage doit être maintenue à 25–35 °C. La solution de nettoyage doit être préparée avec du perméat d'osmose inverse ou de l'eau désionisée, et la solution doit être mélangée uniformément.
- Pendant le nettoyage, l'eau résiduelle dans le récipient sous pression d'osmose inverse et les pipelines doit être drainée, et le concentré généré pendant le processus de nettoyage doit être redistribué dans le réservoir de solution de nettoyage. Si la solution de nettoyage retournée devient sensiblement décolorée ou trouble, une nouvelle solution de nettoyage doit être préparée. Si le changement de pH de la solution de nettoyage recyclée dépasse 0,5, le pH doit être réajusté ou la solution de nettoyage doit être remplacée.
- Une fois le nettoyage terminé selon le temps spécifié, il doit être immédiatement rincé avec un perméat d'osmose inverse ou de l'eau désionisée. Le temps de rinçage est généralement de 30–60 minutes et l'eau de sortie d'osmose inverse doit être drainée. Après avoir confirmé que le rinçage est terminé, il est préférable de le mettre immédiatement en fonctionnement normal. Le temps entre le nettoyage chimique et l'opération ne doit pas dépasser 24 heures.
- Le personnel de préparation des solutions de nettoyage doit faire attention à la sécurité, porter des gants de protection, des lunettes et des vêtements de protection, et préparer de l'eau d'urgence et des médicaments d'urgence sur place.
- Les instruments et les vannes de la canalisation sans rapport avec les travaux de nettoyage doivent être fermés pour assurer une isolation efficace.
