Часть 4.- Как очищаются обратноосмотические мембраны.⁠⁠

Здравствуйте уважаемые читатели! Спасибо Вам за проявленный интерес к вопросам водоподготовки и очистки воды.

Продолжаем статью "Промышленные системы фильтрации воды. Обратный осмос"

Ссылки

Часть 1. - Что такое промышленный обратный осмос и из чего он состоит.

(https://pikabu.ru/story/promyishlennyie_sistemyi_filtratsii_... )

Часть 2.- Мембраны промышленного обратного осмоса.

(https://pikabu.ru/story/chast_2_membranyi_promyishlennogo_ob... )

Часть 3.- Виды загрязнений обратноосмотических мембран.

(https://pikabu.ru/story/chast_3_vidyi_zagryazneniy_obratnoos... )

Хочу предупредить, что статья обзорная и не будет подробного переписывания из книг и статей.

Содержание

Часть 1. - Что такое промышленный обратный осмос и из чего он состоит.

Часть 2.- Мембраны промышленного обратного осмоса и их виды.

Часть 3.- Виды загрязнений обратноосмотических мембран.

Часть 4.- Как очищаются обратноосмотические мембраны.

Список используемой литературы.

Часть 4.- Как очищаются обратноосмотические мембраны.

промышленный обратный осмос требует проведения профилактической промывки.

Существует два типа процессов очистки поверхности обратноосмотических мембран:

1.- Гидравлическая промывка – Это наиболее простой способ удаления загрязнений. Очистка поверхности мембраны происходит путем движения большого количества пермеата с высокой скоростью вдоль поверхности мембраны. Промывочную воду не следует замыкать в рецикл. Гидравлическая промывка осуществляется через каждые 30 минут простоя установки промышленного осмоса на 10 секунд. Обычно данный процесс автоматизирован.

2.- Химическая промывка - Используется для удаления загрязнений с поверхности мембран путем их растворения и/или физико-химического отделения при взаимодействии с химическим веществом. Частота промывки может изменяться в каждом конкретном случае. Оптимальным считается проведение промывки с частотой один раз в течение от 3 до 12 месяцев. Если существует необходимость проводить промывку чаще, чем один раз в месяц, необходимо усовершенствовать предочистку, применяемой перед установкой обратного осмоса, или реорганизовать работу установки.

Очень важно выполнять химическую промывку мембран, когда они только начали загрязняться, а не после их сильного загрязнения. Сильное загрязнение может снизить эффективное воздействие промывных растворов, препятствуя их глубокому проникновению в отложения, тогда при промывке последние не удаляются с поверхности элемента.

Показатели загрязнения, свидетельствующие о необходимости промывки:

1.- Снижение расхода пермеата (производительности установки) на 15-20% от начального,

2.- Увеличение значения электропроводности пермеата на 15-20% от начального,

3.- Снижение качества пермеата на 15-20% от начального,

4.- Когда перепад давлений между исходной водой и концентратом достигнет 15-20% от первоначальной величины.

Химическая промывка может отличаться из-за различных загрязнений в каждом конкретном случае. Ситуация усложняется тем, что чаще всего присутствуют загрязнения разных видов, что обуславливает последовательность очистки растворами с низким и высоким показателем рН.

Меры предосторожности по выбору очищающих химических реагентов и их применение.

- Все моющие химические растворы готовятся на пермеате, вырабатываемом обратноосмотической установкой.

- При использовании запатентованных химических реагентов, необходимо следовать инструкциям поставщика реагентов.

- Химическую промывку следует выполнять в пределах рекомендуемой температуры (прописано в паспорте на поставку мембран) для обеспечения эффективности промывки и сохранения срока службы мембраны.

- При химической промывке следует выдерживать оптимальное время (прописано в паспорте на поставку мембран) воздействия химических реагентов, для сохранения эксплуатационного периода мембраны.

- Регулирование показателя рН при его минимальном или максимальном значении следует выполнять осторожно, чтобы продлить эксплуатационный срок мембраны. Оптимальный интервал pH 4-10, но допускается 2-12.

- Обычно, более эффективные результаты достигаются при промывке вначале раствором с кислым рН, а затем – с щелочным. Но существуют исключения, для мембран, загрязненных маслами, где не следует применять первым раствор с кислым рН, это вызовет затвердение загрязнений.

- Подача растворов для промывки должна осуществляться в том же направлении, как и подача питательной воды с целью предотвращения потери формы и повреждения элемента.

- Если осуществляется промывка многоуровневых систем обратного осмоса, наиболее эффективным является выполнять промывку каждого уровня, при этом поток очищающего раствора должен быть оптимизирован, а отложения из первых уровней не должны проходить через последующие стадии.

- Только пермеатом осуществляется промывание после кислотных и щелочных моющих веществ.

- Из соображений безопасности, убедитесь, что гибкие шланги и трубопроводы предназначены для работы при температуре, давлении и pH, при которых будет проводиться химическая промывка.

- Из соображений безопасности, следует всегда добавлять химические вещества медленно в подготовленную дозу воды для растворов.

- Из соображений безопасности, при работе с химическими веществами всегда необходимо применять защитные очки и средства защиты.

- Из соображений безопасности, не смешивайте кислоту с щелочью. Тщательно вымывайте предыдущий промывочный раствор из системы обратного осмоса перед введением нового раствора.

Выбор очищающего раствора

В таблице перечислены общие рекомендации по выбору химических растворов для очистки обратноосмотических мембранных элементов в зависимости от загрязнений, которые необходимо удалить.

Внимание: Рекомендуется ознакомиться с листом безопасности вещества, приобретенным у поставщиков и соблюдать все меры безопасности при работе и хранении таких средств.

Таблица Выбора химических растворов

Описание очищающих растворов

Раствор 1: Это очищающий раствор с кислым рН (4.0) 2% лимонной кислоты. Он эффективен для удаления неорганических отложений (например, карбоната кальция, сульфата кальция, сульфата бария, сульфата стронция), оксидов/гидроксидов металлов (например, железа, марганца, никеля, меди, цинка) и неорганических коллоидных веществ. Примечание: Лимонная кислота имеет хелативную способность, которая лучше проявляется, когда для поднятия рН используется гидрохлорид аммония. Для регулировки уровня рН не допускается применять гидрохлорид натрия. Лимонная кислота может использоваться в порошковом виде.

Раствор 2: Это очищающий раствор с кислым рН (2.5) 1% соляной кислоты. Он эффективен для удаления неорганических отложений (например, карбоната кальция, сульфата кальция, сульфата бария, сульфата стронция), оксидов/гидроксидов металлов (например, железа, марганца, никеля, меди, цинка) и неорганических коллоидных веществ. Этот очищающий раствор более агрессивный нежели раствор 1.

Раствор 3: Это очищающий раствор с щелочным рН (10.0) 2% ТПФН (триполифосфат натрия) и 0.8% Na-ЭДТА (натриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты). Этот раствор особенно рекомендуется для удаления солей сульфата кальция и органических отложений природного происхождения низкой и умеренной степени. ТПФН является неорганическим хелативным и моющим веществом. Na-ЭДТА – это органическое хелативное очищающее вещество, способствующее разделению и удалению двухвалентных и трехвалентных катионов, а также ионов металлов. ТПФН и Na-ЭДТА могут использоваться в порошковом виде.

Раствор 4: Это очищающий раствор с щелочным рН (10.0) 2% ТПФН и 0.025% додецилбензолсульфоната натрия. Этот раствор предназначен для удаления значительных органических загрязнений природного происхождения. ТПФН является неорганическим хелативным и моющим веществом. Додецилбензолсульфоната натрия работает как анионный ПАВ.

Раствор 5: Это очищающий раствор с щелочным рН (11.5) 1% Na2S2O4 гидросульфита натрия. Успешно применяется для удаления оксидов и гидроскидов металлов, и небольших отложений сульфата кальция, сульфата бария и сульфата стронция. Гидросульфит натрия – сильное восстанавливающее вещество, также известно как дитионит натрия. Гидросульфит натрия может использоваться в порошковом виде.

Раствор 6: Это очищающий раствор с щелочным рН (11.5) 0.1% гидроксида натрия и 0.03% додецилсульфата натрия. Успешно удаляет органические загрязнения природного происхождения, коллоидные отложения смешанного органического и неорганического происхождения и биологические загрязнения (грибы, плесень, биоил и биологические пленки). Додецилсульфат натрия является растворителем, анионным сурфактантом, который может приводить к пенообразованию. Раствор обладает также сильным очищающим воздействием.

Раствор 7: Это очищающий раствор с щелочным рН (11.5) 0.1% гидроксида натрия. Он эффективен при удалении полимеризованного кремния. Раствор обладает также сильным очищающим воздействием.

Процедура промывки установки обратного осмоса

Процедура промывки установки обратного осмоса очень зависит от конкретных условий. Продолжительность химической промывки может занимать от 6 до 10 часов.

Этапы промывки:

1.- Набрать в емкость необходимое количество воды для приготовления моющего раствора. В качестве воды для промывки может применяться пермеат обратного осмоса или деионизированная вода, не содержащая переходных металлов и хлора.

2.- Размеры емкости должны соответствовать объему всей жидкости, наполняющей трубопроводы и элементы установки обратного осмоса. Емкость должна быть сконструирована так, чтобы вместить 100% объема сливаемой жидкости, с обеспечением легкого доступа для добавления и перемешивания химических веществ, с рециркуляционной линией от насоса промывки, с соответствующими патрубками для вентилирования, аварийного слива и обратной линии расположенной у дна для уменьшения пенообразования при использовании реагентов.

3.- Добавить к пермеату в емкости необходимое количество требуемого реагента. В качестве воды для разбавления может применяться пермеат обратного осмоса или деионизированная вода, не содержащая переходных металлов и хлора. Температуру и уровень рН необходимо отрегулировать в соответствии с установленными значениями (смотри паспорт на поставленные мембраны).

4.- Включить циркуляцию очищающего раствора через корпуса в течение одного часа или необходимого в конкретном случае времени, если сильное загрязнение. При запуске, направить заменяемую воду в дренаж. Так Вы предотвратите разбавление промывочного раствора, и затем слить до 20% наиболее сильно загрязненного очищающего раствора перед подачей этого раствора назад в емкость.

В течение первых 5 минут, медленно изменять скорость потока до 1/3 максимального расчетного значения. Это выполняется для уменьшения потенциального засорения линии подачи большим количеством удаленных загрязнений. В течение последующих 5 минут увеличивать расход до 2/3 максимального расчетного значения, а затем довести до максимального значения потока.

При необходимости (если уровень рН изменится более чем на 0,5 единицы), восстановить показатель рН до исходного значения готового раствора.

5.- Если загрязнение сильное, можно применять замачивание в растворе или повторять циркуляции. Время замачивания в растворе может составлять от 1 до 8 часов в зависимости от рекомендаций изготовителей реагентов и мембран. При этом необходимо предусмотреть поддержание соответствующей температуры и рН. При этом увеличивается время воздействия химических веществ на мембрану.

6.- Смыв химического раствора с внутренней поверхности производится пермеатом с температурой 25 0С. Операция проводится для удаления всех остатков химических веществ на мембранах, для каждого из применяемых химических растворов.

7.- Обязательно опорожнить и промыть емкость; затем вновь заполнить емкость чистой водой для промывания системы. Следует промыть корпуса, пропуская через них воду для промывки. Если требуется повторная промывка, ее этапы повторяются, начиная с этого пункта.

8.- Когда система обратного осмоса полностью промыта пермеатной водой от очищающих химических веществ, окончательный этап промывки под низким давлением выполняется с использованием пермеата. Линия пермеата должна быть открыта, допуская слив. Давление подачи не должно превышать 3,8 бара. Эта завершающая промывка длится до тех пор, пока вода для промывки не станет совершенно чистой, не содержащей пены или остатков химических веществ. Обычно это может продолжаться от 30 до 70 минут.

9.- Когда все уровни установки будут очищены, и промыты, установка системы обратного осмоса может быть запущена и переустановлена в систему технологической промывки. Пермеат системы обратного осмоса будет направляться в сливную линию, пока качество не достигнет требуемых технологических показателей (например, проводимость, показатель рН и т.д.). Для стабилизации качества пермеата может потребоваться от нескольких часов до нескольких дней, особенно если выполнялась очистка растворами с высоким уровнем рН.

Большое спасибо, что прочитали все 4 части.

Ниже приведен список литературы использованный для написания обзорной статьи «Промышленные системы фильтрации воды. Обратный осмос» с 1 по 4 части.

1.- Ю.И. Дытнерский «Обратный осмос и ультрафильтрация», 1978 год

2.- М. Мулдер «Введение в мембранную технологию» 1999 год.

3.- А.А. Свитцов «ВВЕДЕНИЕ В МЕМБРАННУЮ ТЕХНОЛОГИЮ» 2006 год.

4.- С.В. Черкасов «ОБРАТНЫЙ ОСМОС. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА ПРИМЕНЕНИЯ» в редакции от 2017 года.

5.- В.И. Федоренко, И.Е. Кирякин «ПРОИЗВОДСТВО УЛЬТРАЧИСТОЙ ВОДЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ ДВУХСТУПЕНЧАТОГО ОБРАТНОГО ОСМОСА». ВНИИ Пищевой Биотехнологии РАСХН Серия. Критические технологии. Мембраны, 2004, № 4 (24)

6.- В.И. Федоренко «ИНГИБИРОВАНИЕ ОСАДКООБРАЗОВАНИЯ В УСТАНОВКАХ ОБРАТНОГО

ОСМОСА» ВНИИ Пищевой Биотехнологии РАСХН Серия. Критические технологии. Мембраны, 2003, № 2 (18)

7.- С.Е. Беликова «Справочник для профессионалов ВОДОПОДГОТОВКА» Москва 2007 год.

8.- С.В. Черкасов «Обратный осмос. Теория, практика, рекомендации» журнал Сантехника Отопление Кондиционирование №11 от 2005 года

9.- С.П. Высоцкий «Загрязнение мембран в обратноосмотических установках и методы продления ресурса мембран» АДИ ГВУЗ «ДонНТУ», г. Горловка 2010 год

10.- Б. Е. Рябчикова «Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования»

11.- Liguo Shen, Shushu Feng, Jianxi Li, Jianrong Chen, Fengquan Li, Hongjun Lin & Genying Yu «Surface modification of polyvinylidene fluoride (PVDF) membrane via radiation grafting: novel mechanisms underlying the interesting enhanced membrane performance» (https://www.nature.com/articles/s41598-017-02605-3 ) 2017 год.

12.- Hydranautics Техническое руководство по мембранам,

13.- Dawood Eisa Sachit and John N. Veenstra «Foulant Analysis of Three RO Membranes Used in Treating Simulated Brackish Water of the Iraqi Marshes» (http://www.mdpi.com/2077-0375/7/2/23/htm ) 2017 год.

14.- https://www.biocide.com/ro-treatment-chemicals/

15.- TORAY Руководство по эксплуатации и техническому обслуживанию мембранных элементов».

16.- By Harold G. Fravel Jr. and Karen Lindsey «Understanding Salt Solubility Reaps Benefits In RO System Performance» (https://www.amtaorg.com/understanding-salt-solubility-reaps-... ) 2014 год.

17.- https://www.complete-water.com/ro-commonly-asked-questions/

18.- George Gordon First Nation, Sask.: Manganese Greensand (http://www.engineering.com/DesignerEdge/water/ArticleID/1344... )

19.- Dow Техническое руководство по мембранам FILMTEC,

20.- Florian Beyer subject «Physiological properties of defined mono- and mixed culture biofilms associated with membrane biofouling» (https://www.wur.nl/en/show/Physiological-properties-of-defin... )

21.- Gavin Long presentation «Membranes, Getting dirty and obturation Prevention or process delay» (http://slideplayer.com/slide/6429533/ )

22.- https://www.complete-water.com/blog/reverse-osmosis-membrane...