Химическа промивка на инсталациите за обратна осмоза

I. КОГА Е НЕОБХОДИМО ДА СЕ ПРАВИ ПРОМИВКА НА ОБРАТНООСМОТИЧНАТА ИНСТАЛАЦИЯ?

При ефективна техническа поддръжка на системата за обратна осмоза и нейното своевременно и правилно почистване, ОО-мембрани могат да осигурят стабилен и постоянен поток на вода с необходимото качество за продължителен период от време. Една от конструктивните характеристики, която е обща за всички системи за обратна осмоза и обикновено се пренебрегва при определяне на периодичността на химичните промивки, е, че в режим на готовност ОО-мембрани са в пермеата, който може леко да разтвори утайките или разхлаби отлаганията, така че те да се измият от ОО-мембрана.

Но рано или късно всяка ОО-инсталация ще изисква химична промивка.

Признаците за замърсяване на ОО-мембрани, които указват необходимостта от тяхното почистване, включват: намаляване на първоначалния поток на пермеата с 10-15%, намаляване на първоначалното качество на пермеата с 10-15% или увеличаване на първоначалното налягане с 10-15%, измерено между точката на подаването на входящата вода и колектора на концентрата. Всички тези промени трябва да бъдат върнати към първоначалните условия на експлоатация, докато температурата, налягането и химичния състав на входящата вода, т.е. техните стойности трябва да останат непроменени.

Почистване на ОО-инсталация също се препоръчва след продължителен простой или преди дълго изключване (непосредстевно преди консервация).

Периодичността на химичните промивки на ОО-инсталация зависи от състава на входящата вода, качеството и ефективността на предварителната обработка на водата, както и от правилната експлоатация на самата ОО-инсталация. На практика се счита, че подходящата честота на провеждане на промивката е веднъж на 3-12 месеца. Ако необходимостта от промивка възниква повече от веднъж месечно, трябва да се преразгледа оборудването за предварителна обработка на водата и/или самата ОО-инсталация.

Много важно е да се извършва химична промивка на ОО-мембрани навреме, т.е. когато те имат тънък слой отложения, а не "кори" след силно замърсяване. Голям слой замърсявания пречи на дълбокото проникване на химичните (активни) реагенти, поради което скоростта на отделяне на отлаганията от повърхността значително намалява, а ефективността на действието на почистващите разтвори се намалява.

II. ОСНОВНИТЕ ПРОБЛЕМИ ПРИ ОБРАТНАТА ОСМОЗА

Срокът на експлоатация на мембранните елементи на инсталацията за обратна осмоза се намалява поради образуването на отлагания от соли, техните замърсявания и въздействието на химикали върху тях. Срокът на експлоатация на ОО-мембрани може да бъде удължен, като се предотвратят тези процеси.

II-1. ОТЛАГАНЕ НА СОЛИ

Отлаганията на соли върху ОО-мембрани възникват в резултат на съединяването на някои вещества, разтворени във входящата вода, поради тяхната концентрация в ОО-инсталацията. Най-честите вещества, образуващи твърди отлагания, са калциев карбонат (варовик) и калциев сулфат (гипс).

Отлагането на соли намалява пропускателността на пермеата и увеличава проводимостта на пермеата. Островърхите люспи на кристалите на образуващите се соли могат да се докоснат до повърхността на ОО-мембрана и да я "надраскат", причинявайки необратими повреди. Тези отлагания се различават по своите свойства от геловете на полимеризирания диоксид на кремний, обикновено също влизащ в състава на утайките. Те могат да бъдат успешно премахнати чрез химично промиване на засегнатите елементи със солна или лимонена киселина. При това стойността на рН на почистващия разтвор трябва да бъде не по-ниска от минималната стойност, позволена от производителя на мембраната.

Отлаганията от диоксид на кремний, който се отлага като гел, обикновено се отстраняват с щелочни разтвори с максимално висока стойност на рН, която е разрешена от производителя на ОО-мембрана. Въпреки това за почти пълното им отстраняване ще бъдат необходими няколко часа.

Повечето соли придаващи твърдост могат да бъдат отстранени на етапа на предварителната обработка на водата чрез инсталиране на ионнообменен филтър с Na-катионит, обикновено наречен умекотителен филтър. Отлаганията от кремний се срещат по-рядко, но процесът на отстраняване на кремния на етапа на предварителна обработка е по-сложен и обикновено е свързан с общото премахване на колоидни частици от входящата вода чрез методи за обработка с реагенти.

II-2. ЗАМЪРСЯВАНЕ НА МЕМБРАНИТЕ

Замърсяването на ОО-мембрани настъпва, когато частиците от входящата се утаяват на техните повърхности. Най-честите замърсяващи частици са бактерии, следвани от частици, съдържащи алуминий, желязо и кремний.

Основното въздействие на замърсяването се отразява върху нивото на пропускливост на пермеата. При това бактериалното замърсяване обикновено не довежда до увеличение на специфичната електропроводимост на ОО-пермеат, докато системата не бъде претоварена. Други замърсяващи частици могат да предизвикат постепенно увеличаване на специфичната електропроводимост на ОО-пермеат. Частици с остри ръбове могат да нарежат мембраната и да причинят необратими повреди.

Повечето биологични частици и частици от кремън може да бъдат отстранени с пречистващ разтвор с високо pH. Максималното pH се определя от производителя на мембраната. Подходящите и неподходящи почистващи средства са указани от производителите на мембраните. Замърсяванията с алуминий и желязо обикновено се отстраняват с разтвори за отстраняване на накип.

III. РЕАГЕНТИ ЗА ПРОМИВКА НА ИНСТАЛАЦИЯТА ЗА ОБРАТНА ОСМОЗА

При избора на почистващи химикали и тяхното използване за почистване на композитни полиамидни ОО-мембрани, които в момента се използват широко за десолинизация на вода, има няколко правила:

1. Винаги следвайте препоръките на производителя на ОО-мембрани относно химичния състав на почистващите разтвори, дозирането, рН, температурата и времето на контакт.

2. При избора на химичен агент от няколко вида, предпочетете този, който има "по-щадящи" свойства спрямо ОО-мембраната.

3. Бъдете внимателни при регулиране на рН в областта на ниски и високи стойности, за да удължите живота на ОО-мембрана: за "благоприятен" диапазон на рН се считат стойностите от 4 до 10, "строг" - от 2 до 12.

4. Преди да смените химичния агент, уверете се, че агентът от предходната стъпка е напълно премахнат от ОО-инсталация, и системата е добре промита. Не смесвайте щелочни (алкални) и кисели агенти.

5. След алкална обработка отделете внимание на промивката на ОО-инсталация с контрол върху входящия поток по отношение на рН.

При обработване на входящата вода, засегната от микробиологични проблеми, след химичното почистване на ОО-мембрани, може допълнително да се включи стъпка за тяхното биоцидно обработване. Биоцидът може да се въведе веднага след промиване, периодично (например, веднъж седмично) или непрекъснато по време на експлоатацията на ОО-инсталация. Въпреки това трябва да се уверите, че биоцидът е съвместим с ОО-мембрана и ефективен в подтискането на биологичната активност, а остатъчните му концентрации в пермеата не създават рискове за здравето.

IV. ИНСТАЛАЦИЯ ЗА ХИМИЧЕСКА ПРОМИВКА НА ОБРАТНООСМОТИЧНИТЕ МЕМБРАНИ

Ефективното почистване на мембраните за обратна осмоза на място изисква адекватно проектиране на инсталацията за химично промиване (ИХП). Обикновено ИХП не е постоянно свързана към опорната конструкция на инсталацията за обратна осмоза, а има собствена подвижна опорна конструкция и се свързва с инсталацията за обратна осмоза чрез временни маркучи. Препоръчително е многостъпалните инсталации за обратна осмоза да се промива по етапи, за да се оптимизира скоростта на потока по време на промиването.

За приготвяне на химичните разтвори и изплакване се използва деминерализирана вода (или деионизирана) или поне омекотена вода, или пермеат от обратната осмоза. Компонентите на ИХП трябва да бъдат устойчиви на химическа корозия.

Основните компоненти на ИХП включват:

1. Резервоар за приготвяне и съхранение на химичниje разтвори, служещ едновременно като междинен резервоар при осигуряването на циркулация на промиващите разтвори в затворен контур. Обемът на този резервоар трябва да бъде поне равен на обема на изтласкваната вода от маркучите, тръбопроводите и високонапорните корпуси на обратната осмоза. На практика минималният необходим обем се определя по следния начин:

   • За корпуси с диаметър 8" - 23-25 л, умножени по броя на мембраните 8040;
   • За корпуси с диаметър 4" - 8-10 л, умножени по броя на мембраните 4040;
   • Тръбна обвивка (приблизително плюс 20% от получения обем);
   • Запас на налягането на помпата (полученият обем се коригира спрямо характеристиките на помпата).

   Дизайнът на резервоара трябва да гарантира пълното му изпразване, осигурява лесен достъп за добавяне и разбъркване на химичните реагенти с вода, да предвижда тръбопроводи за вход и връщане от помпата на рециркулационния контур и свързване с инсталацията за обратна осмоза. Краят на тръбопровода за връщане трябва да бъде разположен близо до дъното на резервоара, за да се минимизира образуването на пяна при почистване с повърхностно-активно вещество. Резервоарът трябва да бъде оборудван с подходяща вентилация и защитна тръба срещу преливане.

2. Помпа за рециркулационния контур. Работната точка на помпата трябва да бъде изчислена така, че да осигури оптимална скорост на напречния поток за високонапорните корпуси на мембраните с диаметър 8 инча - от 115 до 150 л/мин (30-40 gpm), за високонапорните корпуси на мембраните с диаметър 4 инча - от 30 до 38 л/мин (8-10 gpm). За да се минимизира количеството пермеат, което се образува по време на промиването, и да се намали възможността от повторно конвективно отлагане на замърсители обратно по повърхността на мембраната, максималното налягане във високонапорните корпуси на мембраните не трябва да надвишава 0,41 МПа (4,1 бар или 60 psi). Дизайнът на помпата за рециркулационния контур трябва да отговаря на ГОСТ 31839-2012 (EN 809:1998) "Помпи и помпени агрегати за пренос на течности. Общи изисквания за безопасност". Проточната част на помпата трябва да бъде направена от стомана или полимерни материали, способни да издържат на дълготрайното въздействие на агресивни среди. Уплътнението на вала трябва да осигурява безопасна работа и защита срещу изтичане на продукт, което може да доведе до нараняване. Електродвигателят на помпата трябва да осигурява работа с течности с по-голяма плътност и вискозитет от тези на водата.

3. Картриджен филтър (еднопатронен или многопатронен) с рейтинг на филтрация обикновено от 5 до 10 микрона, предназначен за отстраняване на замърсители, които са били отнесени от потока на разтвора на химическия реагент от мембраните на обратната осмоза по време на промиването им. Конструкцията на корпуса на картриджния филтър трябва да бъде разглобяема, да осигурява пълно източване, лесно почистване и необходимото обслужване. Често производителите системи за обратна осмоза използват същите картриджни филтри, които са монтирани на входа на обратната осмоза за подготовката на входящата вода, за да спестят разходи. Всъщност това е грешен подход. Причината за това е, че всички картриджни филтри имат еднаква конструкция. Филтриращите елементи в тях са разположени на основата, която се затваря с капак (или колба). Насочването на филтрацията е от външната страна на монтирания патрон към вътрешността му. Затова вътрешната повърхност на капака (или колбата) е постоянно в контакт с входящата вода и върху него могат да се натрупат неразтворими примеси, които са присъствали във вфодящата вода. Тези примеси ще влязат в контакт с химичните разтвори, с които се извършва почистването, и непременно ще се разтворят в тях. В резултат разтворите ще загубят своята активност и ще се "наситят" с ненужни примеси, които от своя страна могат да попаднат върху мембраните на обратната осмоза. Затова всяка инсталация за химично промиване на инсталациите за обратна осмоза трябва да бъде оборудвана със собствени картриджни филтри, а входният картриджен филтър на инсталацията за обратна осмоза трябва да се почиства отделно според собствена програма.

4. Устройство за загряване или охлаждане на разтвора в резервоара. Оптималната температура за почистване е от 35 до 45°C. При избора на система за кондициониране следва да се помисли, че по време на работа на рециркулационната помпа се генерира топлина и се предава по време на рециркулацията на течността.

5. Устройство за разбъркване на разтворите в резервоара с цел:

   • ускоряване на процеса на разтваряне на внесените реагенти;
   • повишаване на скоростта и пълнотата на протичане на химичните реакции или процеси;
   • създаване на равномерна консистенция във водата на химичните реагенти и на отмитите от почистването замърсители от промиваните блокове;
   • интензификация на процесите на нагряване или охлаждане и осигуряване на стабилна температура във всички точки на течността. Обикновено се използват механични бъркалки с вертикално задвижване (електрически, пневматични, ръчни), както и други методи на разбъркване: газов или парен барботаж, циркулация на течността, вибрационно или пулсационно разбъркване.
   Приоритет за производителите на оборудване за химично помиване е поддържането на циркулацията чрез рециркулационата помпа обратно към резервоара при бавно вкарване на предварително разтворените химически реагенти. Също така, изборът на конструкция на резервоара трябва да допринася за интензивното бъркане на течността при връщане от промиващото оборудване.

    

6. Контролно-измервателни уреди за регистриране на параметрите на процеса на промиване, които включват:
   • Дебитомери (ротаметри) за измерване на потока на течността;
   • Термометри или пирометри за измерване на температурата;
   • Манометри или сензори за налягане с контролери за визуализация на резултатите от измерването на налягането;
   • Визуални уреди за измерване на нивото в резервоара или хидростатични сензори с контролери за визуализация на резултатите.

    

7. Точки за вземане на пробите. Върху линиите за налягане на помпата на рециркулационния контур и връщането на концентрата и пермеата в инсталацията за химично промиване трябва да бъдат поставени кранове за вземане на проби, които позволяват вземането на проби за измерване на pH стойността и специфичната електропроводимост / общото съдържание на соли (TDS). Алтернативно, може да бъдат монтирани подходящи сензори, които да осигурят непрекъснат контрол върху тези параметри.

V. ПРОЦЕДУРА ЗА ПРОМИВКА НА ИНСТАЛАЦИЯТА ЗА ОБРАТНА ОСМОЗА

Процедурата за промиване на ОО-мембрани варира в зависимост от степента на замърсяване и вида замърсявания и може да отнема от 4 до 8 часа. По-долу е приведен приблизителен списък с основните операции по промиване на ОО-мембрани с химичен реагент от общата програма:

1. Промиване на ОО-мембрани под ниско налягане с висок дебит на началната вода или ОО-пермеат с отвеждане на концентрата и натрупалите се замърсявания в дренажа.

2. Подготовка на работен разтвор на химичен реагент, съобразно препоръките на производителя на ОО-мембрани и системата за обратна осмоза.

3. Подаване на подготвения разтвор на първия обработван ОО-модул и бавно (за 40-60 минути) изтласкване на вода от него, с отвеждане на течността в дренажа, както и първите 15-20% замърсен разтвор. След това превключване на ИХП в режим на рециркулация с желания поток за дадения размер на ОО-модула и връщане на почистващия разтвор в резервоара. Ако по време на промиването отклонението на стойността на pH от целевата стойност в приготвения разтвор е повече от 0,5, трябва да се коригира разтвора.

4. За по-ефективно промиване може да се използва последователно потапяне ("накисване") и рециркулация на почистващия разтвор. Времето на потапяне може да бъде между 1 и 12 часа в зависимост от степента на замърсяване на ОО-мембрана. При това следва да се следват стриктно препоръките на производителя на ОО-мембрани, за да се осигури правилната стойност на pH, температура и време на въздействие на съответния химичен реагент върху ОО-мембраната.

5. Пълно изтощаване и внимателно промиване на резервоара на ИХП, след което запълване с ОО-пермеат. Промиване на ОО-мембраните под ниско налягане с висок дебит ОО-пермеат с отвеждане на течността в дренажа за премахване на следи от реагент и натрупани замърсявания. Промиването се извършва, следейки pH и кондуктивността.

6. Многостъпалните системи за обратна осмоза се препоръчва да се промиват на етапи, за да се оптимизира скоростта на напречния поток по време на промиване.

7. След промиването на всички "стъпала" на ОО-система, превключване на системата в режим на експлоатация.

По време на процеса на промиване, трябва да се следят подобренията в работата на системата, като се обръща внимание основно на качеството и количество на произведения пермеат, както и на спада на налягането. Понякога, за да се стабилизира качеството на ОО-пермеат след извършена промивка, може да бъде необходимо известно време, вариращо от няколко часа до няколко дни.

Ако извършената промивка не доведе до желаните резултати, не е препоръчително да се използва метода на проба и грешка на място, като се променят почистващите разтвори. По-добре в такъв случай е да се обърнете към сервизна компания, които предлага услуги за определяне на състава на замърсяванията. Севизните компании могат да подберат подходящи промиващи средства и алгоритъм за промиване, като изпробват ОО-елементи на вашата система във свои собствени условия.

За извършване на тази проверка, трябва да се деинсталират един или два елемента от първия и последния ОО-модул и да бъдат изпратени в сервизната компания.