Pembersihan membran: bahan kimia yang dipakai dan cara menetapkan frekuensinya

Pembersihan membran dijadwalkan menurut tekanan, bukan menurut kalender

Pembersihan membran MBR memelihara sifat hidraulis. Membran tidak kotor dalam pengertian filter kotor; ia telah mengakumulasi hambatan, dan pencucian adalah cara hambatan itu disisihkan. Karena itu selang waktu antar pencucian bukanlah tanggal, melainkan tanggapan terhadap tren tekanan transmembran (TMP), catatan yang sama yang menyebutkan mekanisme fouling pada artikel pendamping tentang empat mekanisme fouling membran.

Rezim kalender itu praktis dan salah di kedua arah. Terlalu sering mencuci dan IPAL menghabiskan umur membran, karena setiap pencucian kimia memakan sebagian toleransi yang dimiliki modulnya; terlalu jarang mencuci dan endapan yang seharusnya terangkat oleh pencucian ringan sudah memadat menjadi endapan yang hanya dapat dijangkau pencucian pemulihan, yang memakan umur lebih banyak lagi. Tidak ada dari kedua kesalahan itu yang muncul di log pencucian. Keduanya muncul pada tanggal penggantian.

Dua jenis pencucian: pemeliharaan dan pemulihan

Program pembersihan membran memiliki dua lapisan kimia, dan keduanya mengerjakan tugas yang berbeda. Pencucian fisik berjalan di antara keduanya dan sama sekali bukan langkah kimia.

• Pencucian pemeliharaan — pencucian ringan pada kekuatan kimia rendah, dijalankan sering dan dijaga tetap singkat. Ia menahan laju fouling tetap rendah dan menunda pencucian yang lebih berat alih-alih menggantikannya.
• Pencucian pemulihan — pencucian yang lebih berat pada konsentrasi yang lebih tinggi, dijalankan ketika kinerja hidraulis sudah turun cukup jauh untuk membenarkannya. Tugasnya adalah mengembalikan permeabilitas ke arah baseline bersih, dan inilah pencucian yang hasilnya diukur.
• Pencucian fisik di antaranya — relaksasi, pencucian balik, atau penggosokan udara. Pada rangkaian membran terendam, langkah rutinnya biasanya relaksasi, yaitu produksi permeat berhenti sementara penggosokan udara terus berjalan, bukan pencucian balik yang sesungguhnya. Bila pencucian balik dipakai, ia berjalan lebih singkat pada kelipatan yang moderat dari fluks filtrasinya. Mana dari keduanya yang dipakai modulnya adalah sifat modul itu, bukan preferensi.

Kedua lapisan itu sering tertukar, dan kekeliruannya mahal. Pencucian pemeliharaan yang dijalankan pada kekuatan pemulihan membakar paparan oksidan untuk hasil yang tidak dibutuhkan selang pemeliharaannya; pencucian pemulihan yang dijalankan pada kekuatan pemeliharaan hanya mengembalikan sedikit permeabilitas lalu dicatat sebagai pencucian yang gagal, padahal yang gagal adalah dosisnya. Lapisan pemeliharaan ada untuk melindungi lapisan pemulihan, dan lapisan pemulihan ada untuk mengatur ulang baseline tempat lapisan pemeliharaan bekerja.

Bahan kimia pembersihan membran, dalam tiga keluarga

Hampir setiap rezim dibangun dari tiga keluarga, dan sebagian besar IPAL memakai lebih dari satu.

• Oksidan — natrium hipoklorit adalah pilihan yang lazim. Ia menyerang endapan organik dan biologis: ia mengoksidasi polimer ekstraseluler yang merekatkan biofilm dan mengganggu sel-sel di dalamnya. Ia juga keluarga yang paling besar konsekuensinya, karena oksidannya menyerang membrannya sekaligus endapannya, dan setiap modul membawa paparan kumulatif yang menjadi ratingnya.
• Asam — asam sitrat adalah pilihan yang umum, dengan asam klorida atau asam fosfat di tempat keraknya berat. Keduanya melarutkan kerak karbonat, endapan hidroksida, dan oksida besi serta mangan. Keduanya tidak menyentuh kalsium sulfat atau silika, yang memerlukan sequestran alih-alih asam.
• Alkali dan surfaktan — soda kaustik, sering dengan surfaktan atau agen pengkelat. Pencucian alkali menyabunkan lemak, menyebarkan gel organik, dan mengangkat apa yang sudah dipecah oleh oksidan. Ia langkah terpisah dari pencucian oksidan, bukan penggantinya.

Nilai yang biasanya dikutip untuk pencucian ini — pada kisaran 0.05 sampai 0.5 persen klorin aktif untuk pencucian pemeliharaan dan sampai sekitar 1 persen untuk pencucian pemulihan, pada kisaran satu persen untuk pencucian asam sitrat, waktu kontak pada kisaran satu jam atau lebih, dan larutan yang dihangatkan sampai sekitar 30 sampai 40 °C — harus dibaca sebagai metode awal alih-alih spesifikasi. Kisaran yang berguna bergantung pada endapannya, pada modulnya, dan pada airnya, dan konsentrasi serta waktu kontak yang cocok untuk modul membran Anda dikonfirmasi dengan pabrik untuk modul membran dan endapan Anda.

Dua aturan berada di luar keluwesan itu. Oksidan dan asam tidak pernah dicampur dalam tangki yang sama, karena campurannya melepaskan gas klorin; dan tidak ada pencucian yang melebihi paparan kimia yang menjadi rating modulnya, karena paparan itu terpakai secara permanen entah pencuciannya berhasil atau tidak.

Pencucian di tempat: apa yang dikerjakan urutannya

Urutan pencucian di tempat (CIP) pada rangkaian membran memiliki bentuk yang sama apa pun kimianya, dan langkah yang dilewati biasanya justru langkah yang menentukan hasilnya.

• Isolasi dan kuras modul atau tangkinya, agar larutan pencucinya tidak diencerkan oleh air proses di sekitarnya.
• Siapkan larutannya pada konsentrasi dan suhu yang diizinkan modulnya, dengan air yang tidak akan sendirinya mengerakkan membran.
• Rendam atau sirkulasikan ulang selama waktu kontaknya, dengan larutan tetap bersentuhan dengan seluruh luas membran; sebagian desain menyirkulasikan ulang melalui modulnya, sebagian lain mengisi tangki lalu merendam.
• Kuras dan bilas sampai permeatnya netral secara kimia dan bebas residu, karena oksidan yang tersisa terus bekerja pada membran setelah pencuciannya selesai.
• Kembalikan ke layanan dan ukur permeabilitas yang pulih, yaitu angka yang menentukan apakah pencuciannya diulang, diubah, atau dicatat sebagai gagal.

Sebagian desain justru melakukan pencucian pemulihan di luar tempat, dengan melepas kasetnya dan mencucinya di bejana yang dapat dipanaskan dan didosisi IPAL dengan benar. Jalur mana yang ditempuh modulnya adalah sifat modul itu, dan pencucian pemulihan adalah yang layak dikerjakan dengan benar, karena hanya itulah yang mengatur ulang baseline-nya.

Bagaimana frekuensi pembersihan membran ditetapkan dari tren TMP

Frekuensinya keluar dari catatan tekanan, dan menetapkannya adalah sebuah urutan, bukan tebakan.

• Tetapkan baseline bersih. Setelah pencucian pemulihan pertama, catat permeabilitas yang dicapai membrannya dan pakai itu sebagai acuan; baseline yang diambil pada membran baru yang belum pernah dicuci itu optimistis.
• Pilih pemicu berupa penyimpangan dari baseline. Penurunan permeabilitas pada kisaran 20 sampai 40 persen, atau kenaikan sampai plafon tekanan yang diizinkan desainnya, adalah kisaran yang umum dipakai untuk memanggil pencucian pemulihan.
• Picu berdasarkan kemiringannya juga, bukan hanya tingkatnya. Laju fouling yang makin cepat menuntut pemeriksaan ke hulu alih-alih sekadar pencucian yang lebih awal.
• Biarkan selang pemeliharaannya mengikuti catatan yang sama: ketika laju fouling di antara pencucian pemulihan naik, perpendek selangnya alih-alih menambahkan kimia kedua.
• Wajibkan hasil dari setiap pencucian. Pencucian yang tidak mengembalikan permeabilitas telah memakan paparan dan hanya mengajari IPAL bahwa kimianya salah.

Rangkaian membran terendam biasanya dirancang untuk berjalan dalam kisaran beberapa persepuluh bar tekanan transmembran, dan plafon itu adalah keputusan desain, bukan angka universal. Permeabilitas yang dianggap bersih, plafon yang berlaku, dan selang waktu yang mengikutinya dikonfirmasi dengan pabrik untuk modul membran dan air Anda.

Apa yang tidak dapat ditoleransi oleh kimia pencuciannya

Setiap modul membran memiliki rating untuk rentang pH, suhu maksimum, dan paparan oksidan kumulatif, yang biasanya dinyatakan sebagai konsentrasi dikalikan waktu. Dua yang pertama masih dapat dipulihkan bila dilampaui sebentar; yang ketiga tidak. Paparan oksidan terpakai secara permanen, dan itulah sebabnya prosedur pencucian yang berhasil tidak otomatis menjadi prosedur yang boleh diulang tanpa batas, dan mengapa pencucian yang harus dijalankan pada konsentrasi lebih tinggi setiap kali sedang memberi tahu IPAL tentang endapannya, bukan tentang dosisnya.

Rentang pH, batas suhu, dan paparan kumulatifnya diterbitkan untuk setiap modul, dan sebaiknya dibaca bersama catatan pencuciannya, bukan sekali saat uji jalan, karena catatan itulah yang menyatakan berapa banyak jatahnya yang sudah terpakai.

Kesalahan yang umum

• Mencuci menurut kalender sementara catatan tekanannya belum dikoreksi terhadap suhu. Kenaikan musim dingin yang dijelaskan oleh koreksi viskositas bukan alasan untuk pencucian kimia.
• Memilih kimianya berdasarkan kebiasaan alih-alih berdasarkan endapannya. Pencucian asam pada gel organik, atau pencucian oksidan pada kerak karbonat, keduanya membiarkan endapannya di tempatnya dan membebani membrannya untuk percobaan itu.
• Mencampur oksidan dan asam dalam satu tangki, atau dalam satu urutan tanpa pembilasan di antaranya.
• Menanggapi pencucian yang tidak berhasil dengan versi yang lebih kuat dari pencucian yang sama, alih-alih dengan keluarga yang berbeda.
• Menunggu plafon tekanan sebelum pencucian pemulihan pertama, dan pada titik itu endapannya sudah punya waktu berbulan-bulan untuk memadat.
• Menilai pencucian dari bacaan tekanan pada saat pencuciannya baru selesai. Permeabilitas memerlukan satu hari operasi untuk stabil, dan pencucian yang dinilai terlalu dini biasanya dinyatakan gagal.

Pemeriksaan mandiri sebelum rezim pencuciannya ditetapkan

• Apakah permeabilitasnya dihitung dari tekanan dan debit secara bersamaan, dan dikoreksi terhadap suhu?
• Apakah ada baseline bersih yang dicatat setelah pencucian pemulihan, bukan setelah uji jalan?
• Apakah pemicu pemulihannya berupa penyimpangan dari baseline itu, dan apakah tertulis?
• Apakah endapannya sudah diidentifikasi — organik, biologis, karbonat, sulfat — sebelum kimianya dipilih?
• Apakah prosedur pembersihan membrannya dicatat beserta konsentrasi, suhu, dan waktu kontaknya, agar pergantian operator tidak mengubah dosisnya?
• Apakah paparan oksidan yang sudah terpakai sejauh ini dihitung terhadap rating modulnya?

Dari rezim pencucian ke tugas membran

Rezim pencucian adalah separuh operasi dari IPAL membran, dan separuh biaya operasinya yang berasal dari pencucian. Artikel pendamping tentang empat mekanisme fouling membran menjelaskan apa yang ditunjukkan tren tekanannya dan mekanisme mana yang dimiliki setiap bentuk. Halaman peralatan MBR terintegrasi menguraikan bagaimana membran, biologi, dan penggosokan udara dikemas menjadi satu, dan urutan, konsentrasi, serta frekuensi yang cocok untuk modul membran Anda dikonfirmasi dengan pabrik untuk modul membran dan air Anda alih-alih disalin dari tabel umum.