Технология обратного осмоза (RO) широко использована в индустрии водоочистки, особенно в опреснении морской воды, очищении питьевой воды, и промышленных полях водоочистки. Мембрана обратного осмоса является основным компонентом этого процесса. Он избирательно позволяет молекулам воды проходить, сохраняя при этом растворенные соли, органические вещества, коллоиды и другие примеси. Однако по мере работы системы неизбежно происходит обрастание поверхности мембраны, что приводит к снижению мембранного потока, увеличению энергопотребления системы и ухудшению качества сточных вод. Для поддержания стабильной работы системы,Очистка онлайн (CIP) Стал эффективным методом обслуживания.
Основные факторы обрастания мембраны
- Конвективное осаждение
В системе обратного осмоса, когда вода проходит через мембрану под давлением, растворенные вещества (такие как соли, коллоиды, микроорганизмы, органические вещества и т. д.) и взвешенные частицы удерживаются мембраной. Во время этого процесса конвективное движение воды на поверхности мембраны приводит к тому, что эти удерживаемые вещества постепенно осаждаются на поверхности мембраны. Это осаждение вещества, вызванное конвекцией, называется конвективным осаждением. Это основная причина обрастания мембраны обратного осмоса.
- Концентрация Поляризация
Поляризация концентрации ссылается на явление где, во время процесса разъединения, решение в жидкости питания проходит через мембрану под давлением, и solutes (ионы или solutes различных молекулярных весов) сохранены, причиняя концентрацию на мембране и оптовом интерфейсе решения или около области интерфейса мембраны увеличить. Под воздействием градиента концентрации растворенные вещества будут диффундировать от поверхности мембраны к объемному раствору, образуя пограничный слой, что увеличивает сопротивление жидкости и местное осмотическое давление, тем самым приводя к уменьшению потока проникновения растворителя. Поляризация концентрации ускоряет обрастание мембраны. Из-за поляризации концентрации концентрация растворенного вещества вблизи поверхности мембраны быстро увеличивается, вызывая увеличение сопротивления жидкости пограничного слоя (или локального осмотического давления), что приводит к снижению движущей силы массопереноса и приводит к загрязнению осаждения.
- Удержание перехваченных веществ
Перехваченные вещества ускоряют обрастание мембраны. Например, в спиральн-обмотанных мембранах и мембранах плоск-листа, слой пластиковой сетки между каналами питания, который поддерживает мембрану и увеличивает турбулентность, но также причиняет перехват. Загрязняющие вещества блокируются сеткой и быстро осаждаются.
При каких обстоятельствах требуется уборка?
Система обратного осмоса должна быть очищена до того, как обрастание мембраны станет серьезным, так как это увеличит сложность очистки. Мембрана обратного осмоса должна быть очищена немедленно при возникновении следующих условий во время работы:
- При нормальном давлении питательной воды поток пермеата уменьшается на 10%–15% от нормального значения;
- Для поддержания нормального потока пермеата давление питательной воды увеличивается на 10%–15% после температурной коррекции;
- Качество воды в пермеате уменьшается на 10%–15%, а солевой проход увеличивается на 10%–15%;
- Разница в давлении между различными ступенями системы значительно увеличивается.
Как провести онлайн-уборку?
Онлайн-очистка-это метод очистки мембранных элементов без разборки, обычно включающий следующие этапы:
Анализ загрязнений
Обычные загрязнители обратного осмоса включают неорганическую накипь, оксиды металлов, нерастворимую в кислоте накипь, накипь кремнезема и т. Д. Чтобы эффективно устранить эти различные загрязнения, необходимо использовать соответствующие методы очистки. Неправильный выбор чистящих химикатов и методов иногда может усугубить загрязнение мембранной системы. Поэтому перед очисткой необходимо определить тип обрастания на поверхности мембраны. Доступны следующие методы анализа:
- Проведите тест на потерю при воспламенении, чтобы рассчитать соотношение органических и неорганических веществ в загрязняющих веществах на основе изменения веса до и после сжигания, чтобы определить тип загрязнения.
- Анализировать типы и содержание элементов с помощью рентгеновской флуоресцентной спектроскопии (XRF) и рентгеновской дифракционной спектроскопии (XRD) для определения основных компонентов неорганических загрязнителей.
- Объедините инфракрасную спектроскопию Фурье-преобразования (FTIR) и газовую хроматографию-масс-спектрометрию (GC-MS) для характеристики и идентификации химических видов загрязняющих веществ, тем самым получая информацию об органическом составе мембранных загрязняющих веществ.
Выбор чистящего раствора
Тип чистящего раствора определяется на основе анализа загрязняющих веществ, присутствующих перед очисткой. Для достижения оптимальных результатов очистки, иногда используется комбинация различных химических чистящих средств.
Кислотные чистящие растворы могут использоваться для удаления неорганического накипи, нанесенного на мембрану обратного осмоса, в то время как щелочные чистящие растворы могут использоваться для удаления органического вещества и коллоидных загрязнений. Ниже приведены некоторые распространенные схемы выбора химических чистящих средств:
| Загрязнители |
Предпочтительный химический чистящий агент |
Условия очистки |
Альтернативный раствор химической очистки |
| Неорганическая шкала |
0,2% Раствор HCL |
PH: 1–2; температура <38 °C |
2% лимонная кислота; 1% |
| Оксиды металлов |
Решение 1% |
Температура <35 °C |
0,5% фосфорная кислота; 2% лимонная кислота |
| Кислотно-нерастворимая шкала (CaF2, БаСО4) |
0,1% НаОХ + 1% На4 ЭДТА (тетранатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты) |
PH: 11–12; температура <30 °C |
1% гексаметафосфат натрия |
| Шкала кремнезема |
0,1% Раствор NaOH + 0,025% Na-SDS (додецилсульфат натрия) |
PH: 11–12; температура <30 °C |
0,1% НаОХ + 1% На4 Решение ЭДТА |
| Микроорганизм |
0,1% НаОХ + 0,025% На-СДС |
PH: 11–12; температура <30 °C |
0,1% НаОХ + 1% На4 Решение ЭДТА |
| Органическое вещество |
0,1% Раствор NaOH + 0,025% Na-SDS, используемый в качестве первого этапа очистки |
PH: 11–12; температура <30 °C |
0. Решение ХКЛ 2% обычно использовано как второй шаг чистки после алкалической стирки |
Расчет объема чистящего раствора
Существует два метода расчета объема моющего раствора для системы обратного осмоса:
Процесс очистки
Онлайн-очистка выполняется с мембранными элементами, удерживаемыми в сосуде под давлением. Оборудование для очистки обычно включает в себя очистку фильтров резервуаров, циркуляционных насосов, манометров, термометров, манометров, клапанов, точек отбора проб и трубопроводов. Объем очистки резервуара должен обеспечивать, чтобы он соответствовал требованиям по количеству воды, используемой для замещения воды в соединительных шлангах, трубопроводах и сосудах обратного осмоса под давлением.
- Составление плана уборки
① В этой статье мы используем комбинацию щелочных и кислотных чистящих средств для очистки мембранной системы обратного осмоса, которая содержит CaF2 и неорганическую накипь. Соляная кислота и растворы гидроксида натрия используются для регулировки значения pH чистящего растворителя.
- Подготовительные работы перед уборкой
② Раскройте клапан входа прибора обратного осмоза и впрысните некоторое количество пермеате в танк чистки обратного осмоза. Начните циркуляционный насос обратного осмоса для того чтобы обеспечить циркуляцию и очистить трубопровод чистки обратного осмоса, обеспечивающ что трубопровод чист и свободен от мусора.
③ Поверните насос циркуляции обратного осмоза, опорожните танк чистки обратного осмоза, и впрысните пермеате обратного осмоза к некоторой высоте (учитывая емкость всего трубопровода). Запустите нагреватель, чтобы нагреть воду в резервуаре для очистки примерно до 40 °C.
④ Подготовьте растворы соляной кислоты и гидроксида натрия для регулировки значения рН чистящего растворителя. Подготовьте pH-метр, измерьте и запишите изменения значения pH чистящего раствора в процессе очистки.
- Подготовьте щелочной чистящий раствор
Начните циркуляционный насос обратного осмоза для циркуляции, добавьте алкалическое средство чистки в танк чистки, тогда добавьте соотвествующее количество решения алкалиа (НаОХ), и измерьте значение пэ-аш решения для обеспечения что оно достигает около 11.
- Щелочная очистка мембраны обратного осмоса
① Чистка обратного осмоза алкалическая: Отрегулируйте циркуляционный насос обратного осмоза для поддержания давления выхода на около 0,2–0.25 Мпа. Позвольте щелочному чистящему средством обратного осмоса циркулировать в системе обратного осмоса. Измеряйте значение pH щелочного раствора каждые 10 минут. Если она уменьшается, это указывает на то, что загрязняющие вещества на поверхности мембраны растворяются чистящим раствором. Добавьте соответствующее количество щелочного (NaOH) раствора для поддержания значения рН раствора около 11. Продолжайте циркулировать до тех пор, пока значение pH чистящего раствора больше не изменится (как правило, он должен циркулировать более 30 минут).
② Замачивание щелочным чистящим средством: После того как мембрана обратного осмоса была очищена с щелочным раствором, остановите циркуляционный насос обратного осмоса и закройте все клапаны системы обратного осмоса, позволяющ мембране обратного осмоса быть выдержанным в щелочном растворе на некоторый период (вообще больше чем 5 часов).
③ Рециркуляция щелочного чистящего средства: Откройте впускной клапан очистки устройства обратного осмоса, выпускной клапан и пермеатный боковой обратный клапан, чтобы щелочное чистящее средство проходило через мембрану последовательно. Запишите любые изменения в значении рН раствора (обычно рециркулируют в течение более 1 часа).
④ Тщательно промойте щелочной раствор: Выключите циркуляционный насос обратного осмоса и закройте выпускной клапан. Откройте сливной клапан бака для очистки, чтобы опорожнить щелочной чистящий раствор обратного осмоса. Закройте устройство обратного осмоса, очистив впускной клапан и выпускной клапан. Откройте выпускной клапан концентрата и проникнуть в боковой сливной клапан, чтобы очистить щелочное чистящее средство от устройства обратного осмоса. Затем откройте промывочный впускной клапан и запустите промывочный насос обратного осмоса для промывки системы обратного осмоса. Как только проводимость пермеата обратного осмоза под 30 μs/cm, раскройте клапан входа чистки обратного осмоза и клапан выхода чистки соответственно к backwash трубопровод и бак чистки до тех пор пока алкалический агент чистки в трубопроводе совершенно не будет потоплен вне.
- Подготовьте кислотный чистящий раствор
Впрысните некоторую высоту пермеате обратного осмоза в танк чистки обратного осмоза. Откройте циркуляционный клапан насоса очистки обратного осмоса, запустите циркуляционный насос обратного осмоса для циркуляции, добавьте соответствующее количество кислотного чистящего средства и раствора соляной кислоты до тех пор, пока значение pH раствора не достигнет 2,0.
- Очистка и замачивание, полоскание кислотным чистящим раствором
Процесс стирки кислоты мембраны обратного осмоза в основном такой же, как щелочной процесс. Во время процесса очистки необходимо часто проверять значение pH раствора. Если значение pH повышается, это указывает на то, что есть отложения, нейтрализующие кислотным чистящим средством. Необходимо добавить соответствующее количество раствора соляной кислоты, чтобы поддерживать чистящий раствор на уровне около 2,0. После очистки также необходимо замачивать более чем на 5 часов, а затем снова циркулировать в течение 1 часа и записывать изменения значения pH. Затем запустите всю систему очистки обратного осмоса, чтобы очистить устройство обратного осмоса.
- Перезагрузите систему
После того, как компоненты и система стабилизировались, запишите рабочие параметры после перезапуска системы.
Меры предосторожности онлайн уборки
- Температура чистящего раствора должна поддерживаться в пределах 25–35 °C. Раствор чистки необходимо подготовить с пермеатом обратного осмоза или деионизированной водой, и решение должно быть смешано равномерно.
- Во время чистки, остаточная вода в сосуде под давлением обратного осмоза и трубопроводах должна быть стечена, и концентрат произведенный во время процесса чистки должен быть обеспечен циркуляцию назад к танку решения чистки. Если возвращенный чистящий раствор становится заметно обесцвеченным или мутным, следует подготовить новый чистящий раствор. Если изменение pH рециркулирующего чистящего раствора превышает 0,5, pH следует скорректировать или заменить чистящий раствор.
- После того как чистка завершена согласно указанному времени, ее следует немедленно промыть с пермеатом обратного осмоза или деионизированной водой. Время полоскать вообще 30–60 минут, и вода выхода обратного осмоза должна быть стечена. После подтверждения того, что полоскание завершено, лучше всего немедленно ввести его в нормальную работу. Время от химической очистки до эксплуатации не должно превышать 24 часов.
- Персонал по подготовке очищающего раствора должен обратить внимание на безопасность, надеть защитные перчатки, очки и защитную одежду, а также подготовить аварийную воду и аварийные лекарства на месте.
- Приборы и трубопроводная арматура, не связанная с работой по очистке, должны быть закрыты для обеспечения эффективной изоляции.
