Limpeza de membrana: os produtos químicos e como a frequência é definida

A limpeza de membrana é programada pela pressão, não pelo calendário

A limpeza de membrana em MBR mantém uma propriedade hidráulica. Uma membrana não está suja no sentido em que um filtro está sujo; ela acumulou resistência, e a limpeza é como essa resistência é removida. O intervalo entre limpezas, portanto, não é uma data, mas uma resposta à tendência de pressão transmembrana, o mesmo registro que nomeia o mecanismo de incrustação no artigo complementar sobre os quatro mecanismos de incrustação de membrana.

Um regime de calendário é conveniente e errado nas duas direções. Limpe com muita frequência e a estação gasta vida útil da membrana, porque cada limpeza química consome parte da tolerância que o módulo tem; limpe com pouca frequência e um depósito que uma limpeza leve teria removido se compactou em um que só uma limpeza de recuperação alcança, o que custa ainda mais vida útil. Nenhum dos erros aparece no registro de limpeza. Ambos aparecem na data de substituição.

Dois tipos de limpeza: manutenção e recuperação

Um programa de limpeza de membrana tem duas camadas químicas, e elas fazem trabalhos diferentes. A limpeza física corre entre elas e não é uma etapa química.

• Limpeza de manutenção — uma limpeza leve, com baixa força química, executada com frequência e mantida curta. Ela mantém a taxa de incrustação baixa e adia a limpeza mais pesada, em vez de substituí-la.
• Limpeza de recuperação — uma limpeza mais pesada, com concentração mais alta, executada quando o desempenho hidráulico caiu o suficiente para justificá-la. Sua função é trazer a permeabilidade de volta à linha de base limpa, e é a limpeza cujo resultado é medido.
• Limpeza física entre elas — relaxação, retrolavagem ou lavagem com ar. Em um trem de membrana submersa, a etapa de rotina costuma ser uma relaxação, em que a produção de permeado para enquanto a lavagem com ar continua, e não uma verdadeira retrolavagem reversa. Onde se usa retrolavagem, ela corre por um tempo mais curto, a um múltiplo modesto do fluxo de filtração. Qual das duas o módulo aceita é uma propriedade do módulo, e não uma preferência.

As duas camadas costumam ser confundidas, e a confusão é cara. Uma limpeza de manutenção executada na força de recuperação queima exposição ao oxidante por um resultado que o intervalo de manutenção não precisava; uma limpeza de recuperação executada na força de manutenção devolve pouca permeabilidade e depois é registrada como uma limpeza fracassada, quando o que fracassou foi a dose. A camada de manutenção existe para proteger a camada de recuperação, e a camada de recuperação existe para redefinir a linha de base a partir da qual a camada de manutenção trabalha.

Os produtos químicos de limpeza de membrana, em três famílias

Quase todo regime é construído a partir de três famílias, e a maioria das estações usa mais de uma.

• Oxidantes — o hipoclorito de sódio é a escolha usual. Ele ataca depósitos orgânicos e biológicos: oxida os polímeros extracelulares que mantêm um biofilme unido e rompe as células dentro dele. É também a família de maiores consequências, porque o oxidante ataca a membrana tanto quanto o depósito, e todo módulo tem uma exposição cumulativa para a qual é classificado.
• Ácidos — o ácido cítrico é a escolha comum, com ácido clorídrico ou fosfórico onde a incrustação é pesada. Eles dissolvem incrustação de carbonato, depósitos de hidróxido e os óxidos de ferro e manganês. Não tocam sulfato de cálcio nem sílica, que precisam de um sequestrante e não de um ácido.
• Álcalis e surfactantes — soda cáustica, muitas vezes com um surfactante ou um agente quelante. Uma limpeza alcalina saponifica gorduras, dispersa o gel orgânico e remove o que um oxidante já quebrou. É uma etapa separada da limpeza com oxidante, e não um substituto dela.

Os valores normalmente citados para essas limpezas — da ordem de 0.05 a 0.5 por cento de cloro ativo para uma limpeza de manutenção e até cerca de 1 por cento para uma limpeza de recuperação, da ordem de um por cento para uma limpeza com ácido cítrico, tempos de contato da ordem de uma hora ou mais, e soluções aquecidas a algo em torno de 30 a 40 °C — devem ser lidos como um método de partida, e não como uma especificação. A faixa útil depende do depósito, do módulo e da água, e as concentrações e os tempos de contato que servem ao seu módulo de membrana são confirmados com a fábrica para o seu módulo de membrana e o seu depósito.

Duas regras ficam fora dessa flexibilidade. Um oxidante e um ácido nunca são misturados no mesmo tanque, porque a mistura libera gás cloro; e nenhuma limpeza ultrapassa a exposição química para a qual o módulo é classificado, porque essa exposição é consumida permanentemente, funcione a limpeza ou não.

Limpeza no local: o que a sequência faz

Uma sequência de limpeza no local em um trem de membrana tem a mesma forma qualquer que seja a química, e as etapas que são puladas costumam ser as que decidem o resultado.

• Isole e drene o módulo ou o tanque, para que a solução de limpeza não seja diluída pela água de processo ao redor.
• Prepare a solução na concentração e na temperatura que o módulo permite, em água que não venha a incrustar a própria membrana.
• Deixe de molho ou recircule pelo tempo de contato, mantendo a solução em contato com toda a área da membrana; alguns projetos recirculam através do módulo, outros enchem o tanque e deixam de molho.
• Drene e enxágue até o ponto em que o permeado seja quimicamente neutro e livre de resíduo, porque o oxidante residual continua agindo sobre a membrana depois que a limpeza terminou.
• Retorne ao serviço e meça a permeabilidade recuperada, que é o número que decide se a limpeza é repetida, alterada ou registrada como tendo fracassado.

Alguns projetos fazem a limpeza de recuperação fora do local, retirando o cassete e limpando-o em um vaso que a estação pode aquecer e dosar adequadamente. Qual caminho o módulo segue é uma propriedade do módulo, e a limpeza de recuperação é a que vale a pena fazer bem, porque é a única que redefine a linha de base.

Como a frequência de limpeza de membrana é definida a partir da tendência de TMP

A frequência vem do registro de pressão, e defini-la é uma sequência, e não um palpite.

• Estabeleça uma linha de base limpa. Após a primeira limpeza de recuperação, registre a permeabilidade que a membrana alcança e use-a como referência; uma linha de base tomada em uma membrana nova que nunca foi limpa é otimista.
• Escolha um gatilho como um afastamento da linha de base. Uma queda da ordem de 20 a 40 por cento na permeabilidade, ou uma subida até o teto de pressão que o projeto permite, é a faixa comumente usada para convocar uma limpeza de recuperação.
• Dispare pelo declive tanto quanto pelo nível. Uma taxa de incrustação acelerada pede uma olhada a montante, e não simplesmente uma limpeza mais cedo.
• Deixe o intervalo de manutenção seguir o mesmo registro: quando a taxa de incrustação entre limpezas de recuperação sobe, encurte o intervalo em vez de acrescentar uma segunda química.
• Exija um resultado de cada limpeza. Uma limpeza que não devolve permeabilidade consumiu exposição e ensinou à estação apenas que a química estava errada.

Um trem de membrana submersa normalmente é projetado para operar dentro de alguns décimos de bar de pressão transmembrana, e esse teto é uma decisão de projeto, e não um número universal. A permeabilidade que conta como limpa, o teto que se aplica e o intervalo que decorre deles são confirmados com a fábrica para o seu módulo de membrana e a sua água.

O que a química de limpeza não tolera

Todo módulo de membrana é classificado para uma faixa de pH, uma temperatura máxima e uma exposição cumulativa ao oxidante, geralmente expressa como concentração multiplicada pelo tempo. As duas primeiras são recuperáveis se forem excedidas brevemente; a terceira não. A exposição ao oxidante é consumida permanentemente, e é por isso que um procedimento de limpeza que funciona não é automaticamente um procedimento a repetir indefinidamente, e por que uma limpeza que tem de ser executada a uma concentração mais alta a cada vez está dizendo à estação algo sobre o depósito, e não sobre a dose.

A faixa de pH, o limite de temperatura e a exposição cumulativa são publicados para cada módulo, e vale lê-los junto com o registro de limpeza, e não uma vez na partida, porque o registro é o que diz quanto da margem já foi gasto.

Erros comuns

• Limpar por calendário enquanto o registro de pressão não está corrigido para temperatura. Uma subida de inverno que uma correção de viscosidade explica não é motivo para uma limpeza química.
• Escolher a química por hábito e não pelo depósito. Uma limpeza ácida sobre um gel orgânico, ou uma limpeza com oxidante sobre uma incrustação de carbonato, ambas deixam o depósito onde estava e cobram da membrana pela tentativa.
• Misturar um oxidante e um ácido no mesmo tanque, ou em uma mesma sequência sem um enxágue intermediário.
• Responder a uma limpeza que não funcionou com uma versão mais forte da mesma limpeza, em vez de com uma família diferente.
• Esperar pelo teto de pressão antes da primeira limpeza de recuperação, quando o depósito já teve meses para compactar.
• Julgar uma limpeza pela leitura de pressão no instante em que ela termina. A permeabilidade precisa de um dia de operação para se estabilizar, e uma limpeza avaliada cedo demais costuma ser julgada como tendo fracassado.

Autoverificação antes de fixar o regime de limpeza

• A permeabilidade é calculada a partir da pressão e da vazão em conjunto, e corrigida para temperatura?
• Há uma linha de base limpa registrada após uma limpeza de recuperação, e não após a partida?
• O gatilho de recuperação é um afastamento dessa linha de base, e está registrado por escrito?
• O depósito é identificado — orgânico, biológico, carbonato, sulfato — antes de a química ser escolhida?
• O procedimento de limpeza de membrana é registrado com concentração, temperatura e tempo de contato, para que uma troca de operador não mude a dose?
• A exposição ao oxidante gasta até agora está sendo contabilizada em relação àquela para a qual o módulo é classificado?

De um regime de limpeza a uma função da membrana

Um regime de limpeza é a metade operacional de uma estação de membrana, e a metade de limpeza do seu custo operacional. O artigo complementar sobre os quatro mecanismos de incrustação de membrana explica o que a tendência de pressão está mostrando e a qual mecanismo cada forma pertence. A página de equipamento MBR integrado apresenta como a membrana, a biologia e a lavagem com ar são empacotadas juntas, e a sequência, a concentração e a frequência que servem ao seu módulo de membrana são confirmados com a fábrica para o seu módulo de membrana e a sua água, e não copiados de uma tabela geral.