Промывка мембран: реагенты и как назначается периодичность

Промывка мембран назначается по давлению, а не по календарю

Промывка мембран в MBR поддерживает гидравлическое свойство. Мембрана не грязная в том смысле, в каком грязен фильтр; она накопила сопротивление, и очистка — это способ снять это сопротивление. Поэтому интервал между очистками — не дата, а отклик на тренд трансмембранного давления, тот же журнал, который называет механизм загрязнения в парной статье о четырёх механизмах загрязнения мембран.

Календарный режим удобен и неверен в обе стороны. Очищайте слишком часто — и станция расходует ресурс мембраны, потому что каждая химическая очистка потребляет часть запаса прочности модуля; очищайте слишком редко — и отложение, которое сняла бы лёгкая очистка, уплотнилось до такого, до которого доберётся только восстановительная, а это стоит ещё больше ресурса. Ни одна из ошибок не видна в журнале очисток. Обе видны в дате замены.

Два вида очистки: обслуживающая и восстановительная

Программа промывки мембран имеет два химических слоя, и они делают разную работу. Физическая очистка идёт между ними и вообще не является химической ступенью.

• Обслуживающая очистка — лёгкая очистка при низкой концентрации реагента, проводимая часто и коротко. Она удерживает скорость загрязнения низкой и откладывает более тяжёлую очистку, а не заменяет её.
• Восстановительная очистка — более тяжёлая очистка при более высокой концентрации, проводимая тогда, когда гидравлические показатели упали достаточно, чтобы её оправдать. Её задача — вернуть проницаемость к чистой базовой линии, и именно у неё измеряют результат.
• Физическая очистка между ними — релаксация, обратная промывка или аэрационная продувка. В погружной мембранной цепочке штатной ступенью обычно служит релаксация, при которой производство пермеата останавливается, а аэрационная продувка продолжается, а не настоящая обратная промывка. Там, где применяется обратная промывка, она идёт более короткое время при умеренной кратности к фильтрационному потоку. Какую из двух берёт модуль — свойство модуля, а не предпочтение.

Эти два слоя часто путают, и путаница дорого обходится. Обслуживающая очистка, проведённая при восстановительной концентрации, сжигает экспозицию окислителя ради результата, которого обслуживающий интервал не требовал; восстановительная очистка, проведённая при обслуживающей концентрации, возвращает мало проницаемости и затем записывается как неудачная, тогда как неудачной была доза. Обслуживающий слой существует, чтобы защищать восстановительный, а восстановительный — чтобы обнулить базовую линию, от которой работает обслуживающий.

Реагенты для промывки мембран: три семейства

Почти любой режим строится из трёх семейств, и большинство станций используют больше одного.

• Окислители — обычный выбор, гипохлорит натрия. Он атакует органические и биологические отложения: окисляет внеклеточные полимеры, которые скрепляют биоплёнку, и разрушает клетки внутри неё. Это ещё и семейство с наибольшими последствиями, потому что окислитель атакует мембрану так же, как отложение, и у каждого модуля есть накопленная экспозиция, на которую он рассчитан.
• Кислоты — обычный выбор, лимонная кислота, а при тяжёлом солеотложении — соляная или фосфорная. Они растворяют карбонатное отложение, гидроксидные отложения и оксиды железа и марганца. Они не трогают сульфат кальция и кремнезём, которым нужен комплексообразователь, а не кислота.
• Щёлочи и поверхностно-активные вещества — едкий натр, часто с ПАВ или хелатирующим агентом. Щелочная очистка омыляет жиры, диспергирует органический гель и снимает то, что уже раздробил окислитель. Это отдельная ступень от очистки окислителем, а не её замена.

Значения, которые обычно приводят для этих очисток, — порядка 0.05–0.5 % активного хлора для обслуживающей очистки и до примерно 1 % для восстановительной, порядка одного процента для очистки лимонной кислотой, время контакта порядка часа и более и растворы, подогретые примерно до 30–40 °C, — следует читать как отправный метод, а не как спецификацию. Полезный диапазон зависит от отложения, от модуля и от воды, а концентрации и время контакта, подходящие вашему мембранному модулю, подтверждаются с заводом для вашего мембранного модуля и вашего отложения.

Два правила стоят вне этой гибкости. Окислитель и кислоту никогда не смешивают в одном резервуаре, потому что смесь выделяет хлор; и никакая очистка не превышает химическую экспозицию, на которую рассчитан модуль, потому что эта экспозиция расходуется необратимо независимо от того, сработает очистка или нет.

Очистка на месте: что делает последовательность

Последовательность очистки на месте в мембранной цепочке имеет одну и ту же форму при любой химии, и пропущенные ступени обычно и решают результат.

• Изолируйте и слейте модуль или резервуар, чтобы раствор для очистки не разбавлялся технологической водой вокруг него.
• Приготовьте раствор при концентрации и температуре, которые допускает модуль, на воде, которая сама не даст отложения на мембране.
• Замочите или рециркулируйте в течение времени контакта, поддерживая раствор в контакте со всей площадью мембраны; одни конструкции рециркулируют через модуль, другие заполняют резервуар и замачивают.
• Слейте и промойте до того момента, когда пермеат химически нейтрален и свободен от остатка, потому что остаточный окислитель продолжает действовать на мембрану после окончания очистки.
• Верните в работу и измерьте восстановленную проницаемость — это число решает, повторяют очистку, меняют её или записывают как неудачную.

Некоторые конструкции вместо этого проводят восстановительную очистку вне установки, извлекая кассету и очищая её в сосуде, который станция может как следует нагреть и дозировать. Какой маршрут берёт модуль — свойство модуля, и восстановительная очистка — та, которую стоит делать как следует, потому что только она обнуляет базовую линию.

Как периодичность промывки мембран назначается по тренду давления

Периодичность вытекает из журнала давления, и её назначение — это последовательность, а не догадка.

• Установите чистую базовую линию. После первой восстановительной очистки запишите проницаемость, которой достигает мембрана, и используйте её как отсчёт; базовая линия, снятая на новой мембране, которую никогда не очищали, оптимистична.
• Выберите порог как отклонение от базовой линии. Падение проницаемости порядка 20–40 % или подъём до потолка давления, который допускает проект, — обычно применяемый диапазон, чтобы назначить восстановительную очистку.
• Срабатывайте и по наклону, а не только по уровню. Ускоряющаяся скорость загрязнения требует взглянуть выше по потоку, а не просто очистить раньше.
• Пусть обслуживающий интервал следует тому же журналу: когда скорость загрязнения между восстановительными очистками растёт, сокращайте интервал, а не добавляйте вторую химию.
• Требуйте результата от каждой очистки. Очистка, не вернувшая проницаемости, израсходовала экспозицию и научила станцию лишь тому, что химия была неверной.

Погружную мембранную цепочку обычно проектируют на работу в пределах нескольких десятых бара трансмембранного давления, и этот потолок — проектное решение, а не универсальная цифра. Проницаемость, которая считается чистой, применимый потолок и следующий из них интервал подтверждаются с заводом для вашего мембранного модуля и вашей воды.

Чего не допускает химия очистки

Каждый мембранный модуль рассчитан на диапазон pH, максимальную температуру и накопленную экспозицию окислителя, обычно выражаемую как концентрация, умноженная на время. Первые два восстанавливаемы, если их кратко превысить; третья — нет. Экспозиция окислителя расходуется необратимо, поэтому работающая процедура очистки не обязательно является процедурой, которую можно повторять бесконечно, и поэтому очистка, которую приходится проводить при всё более высокой концентрации, сообщает станции кое-что об отложении, а не о дозе.

Диапазон pH, предел температуры и накопленная экспозиция публикуются для каждого модуля, и их стоит читать вместе с журналом очисток, а не один раз при пусконаладке, потому что именно журнал говорит, сколько запаса уже израсходовано.

Типичные ошибки

• Очистка по календарю, когда журнал давления не приведён к температуре. Зимний подъём, который объясняется поправкой на вязкость, — не повод для химической очистки.
• Выбор химии по привычке, а не по отложению. Кислотная очистка по органическому гелю или очистка окислителем по карбонатному отложению обе оставляют отложение на месте и списывают стоимость попытки на мембрану.
• Смешивание окислителя и кислоты в одном резервуаре или в одной последовательности без промежуточной промывки.
• Ответ на не сработавшую очистку более сильной версией той же очистки вместо другого семейства.
• Ожидание потолка давления до первой восстановительной очистки, к тому моменту у отложения уже были месяцы, чтобы уплотниться.
• Оценка очистки по давлению, снятому в момент её окончания. Проницаемости нужны сутки работы, чтобы стабилизироваться, и очистка, оценённая слишком рано, обычно признаётся неудачной.

Самопроверка перед фиксацией режима очистки

• Рассчитывается ли проницаемость из давления и расхода вместе и приводится ли к температуре?
• Записана ли чистая базовая линия после восстановительной очистки, а не после пусконаладки?
• Является ли порог восстановительной очистки отклонением от этой базовой линии и записан ли он?
• Определено ли отложение — органическое, биологическое, карбонатное, сульфатное — до выбора химии?
• Записывается ли процедура промывки мембран с концентрацией, температурой и временем контакта, чтобы смена оператора не меняла дозу?
• Считается ли израсходованная на данный момент экспозиция окислителя против того, на что рассчитан модуль?

От режима очистки к задаче мембраны

Режим очистки — эксплуатационная половина мембранной станции и половина её эксплуатационных затрат, связанная с очисткой. Парная статья о четырёх механизмах загрязнения мембран объясняет, что показывает тренд давления и какому механизму принадлежит каждая форма. Страница интегрированного оборудования MBR показывает, как мембрана, биология и аэрационная продувка собраны вместе, а последовательность, концентрация и периодичность, подходящие вашему мембранному модулю, подтверждаются с заводом для вашего мембранного модуля и вашей воды, а не копируются из общей таблицы.