Con respecto al retrolavado (descarga o limpieza inversa) de las membranas RO, no hay muchos puntos de desacuerdo, y básicamente todos tienen un consenso. Sin embargo, el amigo mencionó los problemas causados por el retrolavado de los sistemas de membrana RO, lo que me hace sentir que es necesario compartir con usted nuevamente el concepto básico de retrolavado de la membrana de RO, y especular audazmente sobre las razones por las cuales las opiniones erróneas anteriores pueden estar ampliamente extendidas.
Primero, como de costumbre, comprenderemos los puntos clave y los posibles problemas de retrolavado de Ro a través del proceso básico de definición y operación del retrolavado de la membrana de ósmosis inversa.
I. Limpieza inversa de membranas de ósmosis inversa (principalmente del manual técnico de energía hidráulica)
(1) Definición básica de limpieza inversa de membranas de ósmosis inversa
Limpieza hacia adelante: el diseño histórico del sistema CIP es que el líquido de limpieza fluye hacia el extremo de la entrada de agua del recipiente a presión, pasa a través del elemento de la membrana y fluye desde el extremo de agua concentrado del recipiente a presión. Esta dirección de flujo es la misma que el funcionamiento normal del sistema RO. Este método de limpieza suele ser común y efectivo.
Limpieza inversa: sin embargo, la limpieza inversa es beneficiosa en algunos procesos de limpieza. Cuando existe contaminación biológica, coloidal o de partículas severa, los contaminantes pueden acumularse en grandes cantidades en la primera membrana en el extremo de entrada. Es muy difícil romper estos contaminantes y fluir a través de todos los elementos de membrana en el recipiente a presión. Sin embargo, en la mayoría de los casos, el fluido de limpieza que fluye en la dirección inversa (que ingresa desde el extremo de agua concentrado y que sale del extremo de entrada, la entrada y el agua concentrada se marcan en reversa en la Figura 2) puede lavar más fácilmente los contaminantes.
(2) precauciones para la limpieza inversa de membranas de ósmosis inversa
① Priorizar la eliminación de la escala final
Al hacer una limpieza con retrolavado, la escala de sal insoluble al final del sistema de membrana debe eliminarse primero. Debido a que los bordes de los cristales de sal de la escala son muy nítidos, si se realiza una limpieza inversa sin eliminarlos, es probable que los cristales de sal dañen directamente la superficie de la membrana, causando un daño más grave que la limpieza convencional (limpieza hacia adelante). Por lo tanto, cuando hay escala en el sistema, la limpieza convencional (hacia adelante) generalmente se realiza primero, dando prioridad para eliminar la escala al final del sistema.
② Establecer el límite de flujo de limpieza
Cuando se limpia en la dirección convencional, el elemento de la membrana de ósmosis inversa final es apoyado y protegido por el anillo de empuje y no se exprime y se deformará. Sin embargo, durante la limpieza inversa, la primera membrana no estará protegida por el anillo de empuje. Por lo tanto, recomendamos limitar la velocidad de flujo de limpieza durante la limpieza inversa.
La tasa de flujo de limpieza normal para elementos de membrana de 8 pulgadas es de 136-182 L/min. Recomendamos limitar la velocidad de flujo de limpieza inversa a 2/3 de la velocidad de flujo de limpieza normal, o 91-121 L/min. Si la presión diferencial es alta y la contaminación es severa, el caudal de limpieza se puede reducir a 1/3, o 45-61 L/min, para reducir la posibilidad de deformación del elemento de la membrana. Para los elementos de membrana que usan un espaciador de entrada de 34 miles, el caudal de limpieza es ligeramente mayor que para los elementos de membrana convencionales.
Al comenzar a limpiar, use un caudal bajo y luego aumente lentamente en función de la presión diferencial real. Una vez que se eliminan los contaminantes y la presión diferencial disminuye, el caudal se puede aumentar lentamente y la limpieza inversa se puede realizar a la velocidad de flujo normal como el paso final.
Nota: Nunca limpie el elemento de membrana del lado del permeado; Esto causará backpressure en el elemento de la membrana, lo que puede causar daños irreversibles.
③ Otros precauciones
No todos los sistemas de membrana RO se pueden modificar fácilmente para la limpieza inversa.
El mejor enfoque es diseñar el sistema para la limpieza en cualquier dirección durante la construcción. Tenga en cuenta que se requiere una limpieza bidireccional, no solo la limpieza invertida -.
Un segundo enfoque es diseñar el sistema para el flujo de flujo -} (concentrado para alimentar). Si bien no es tan efectivo como el flujo de flujo -}, puede ayudar a eliminar los contaminantes en el extremo frontal del sistema RO.
Un tercer enfoque es eliminar la primera membrana muy ensanada, eliminar el sello de concentrado, reposicionar la membrana y luego reinstalar el sello de concentrado en el otro extremo (el extremo de concentrado anterior). Esto permite la eliminación más eficiente de la contaminación severa con el enjuague de flujo de avance -} de avance convencional, y en muchos casos, este método de operación también puede ayudar a eliminar los contaminantes.
Los límites para el flujo de flujo reverso -, incluida la concentración de solución de limpieza, el pH y la temperatura, son los mismos que para la limpieza convencional.
Resumen: después de revisar los principios básicos del retrolavado de la membrana de la ósmosis inversa anterior, encontramos que en ciertas circunstancias (cuando hay contaminación biológica, coloidal o partícula severa, donde los contaminantes pueden acumularse significativamente en la primera membrana al final), combinando el retrolavado de la membrana de ósmosis inversa con los elementos de la membrana inversa con los elementos de la membrana inverso. Por supuesto, el diseño y los procedimientos deben adherirse estrictamente a las especificaciones anteriores.
Debemos prestar especial atención a la declaración con respecto a la "contrapresión" mencionada anteriormente: nunca limpie los elementos de membrana del lado del agua del producto. Esto causará backpressure y daños irreversibles.
¿Por qué muchas personas creen que el retrolavado una membrana de ósmosis inversa crea backpressure?
Se debe a que muchas personas interpretan erróneamente el retrolavado de la membrana de ósmosis inversa como similar al retrolavado de una membrana de ultrafiltración (una suposición audaz). El retrolavado de retrolavado de la membrana de ultrafiltración utiliza la entrada de agua del producto como la entrada de retrolavado, mientras que las salidas de entrada y concentrado/aguas residuales sirven como enchufes inferiores y superiores, respectivamente. Imagínese si un usuario de agua dio por sentado el retrolavado de retrolavado de la membrana de ósmosis inversa, inevitablemente concluiría que el lavado de retrolavado una membrana de ósmosis inversa crea una contrapresión y daña la estructura de la membrana.
Para profundizar aún más su comprensión, permítanme proporcionar también una visión general del proceso operativo de un sistema de membrana de ultrafiltración - No creo que haya compartido esto por separado.
II. Proceso de operación del sistema de membrana de ultrafiltración (incluida la limpieza)
(1) Descripción general del sistema de membrana de ultrafiltración
La membrana de ultrafiltración generalmente adopta el modo de filtración de flujo completo, lo que ahorra enormemente el consumo de energía operativa. La operación adopta el modo de control de mantener constante la producción de agua, es decir, flujo constante. Por lo tanto, la presión transmembrana (TMP) de la membrana de ultrafiltración continuará aumentando a medida que avance el proceso de filtración. Esto requiere un lavado de retrolavado asistido por fregado de aire a intervalos para controlar el aumento de TMP.
Las partículas sólidas atrapadas en la superficie de la membrana se eliminan mediante lavado de retroceso asistido regularmente. Este retrolavado no requiere la adición de agentes de limpieza química. Los contaminantes sólidos se eliminan en el lavado de retroceso asistido regularmente, evitando así su deposición en la superficie de la membrana.
Las contaminaciones adsorbidas en la superficie de la membrana que no se pueden eliminar mediante retrolavado se eliminan mediante un lavado de retroceso mejorado en línea (CEB). Durante el proceso de retrolavado mejorado químico, se agrega una pequeña cantidad de agente químico al agua de retrolavado. Después de un corto tiempo de remojo (generalmente 5-10 minutos), el agente químico se descarga y la membrana de ultrafiltración se puede restaurar a un estado cercano a su estado inicial.
Además, el sistema de membrana de ultrafiltración debe limpiarse regularmente in situ químicamente (CIP) para eliminar completamente los contaminantes y restaurar el rendimiento de la membrana de ultrafiltración. Los agentes CIP pueden ser hidróxido de sodio, hipoclorito de sodio, ácido clorhídrico, ácido cítrico, etc.
(2) Pasos de operación del sistema de membrana de ultrafiltración
Los pasos de operación del sistema de membrana de ultrafiltración se pueden dividir principalmente en: filtración, fregado de aire, drenaje inferior, retroceso superior, lavado hacia atrás, lavado hacia adelante, retroceso mejorado químico (CEB), limpieza química en su lugar (CIP), etc.
① Filtración (estado de trabajo de separación)
Cuando se inicia el sistema de membrana de ultrafiltración, se recomienda realizar un lavado hacia adelante de 2-3 minutos para eliminar los químicos residuales y el aire en el conjunto de la membrana. El lavado hacia adelante es cuando el agua de entrada ingresa al conjunto de la membrana desde la entrada del agua inferior del conjunto de la membrana, enjuague la superficie externa de la fibra de membrana y se descarga de la salida de agua concentrada en la parte superior del conjunto de la membrana. Durante este paso, el agua de entrada no se filtrará.
Después de completar el lavado hacia adelante, el sistema se puede cambiar al estado de operación de filtración. Por lo general, un ciclo de operación es de 20-60 minutos, lo que varía según las condiciones de agua de entrada y los procedimientos de limpieza. En condiciones normales de filtración, el 100% del agua de entrada se filtra, es decir, filtración de flujo completo.
Debido a la intercepción de contaminantes durante el proceso de filtración, la presión transmembrana (TMP) aumentará. Al final de los pasos de operación pre -}, cambiará a los pasos de limpieza del fregado de aire y el lavado de retorno.
② Scrub de aire
El sistema de membrana de ultrafiltración ingresa automáticamente en el paso de matorral de aire. Air Scrub utiliza burbujas de aire comprimidas para aflojar contaminantes atrapados en la superficie externa de los filamentos de la membrana. El aire comprimido ingresa al módulo de membrana a través de la entrada de aire inferior y se descarga a través de la salida de concentrado superior.
③ Drenaje inferior
Después del paso de matorral de aire, se detiene el aire, se abre la válvula de drenaje inferior y el módulo de membrana está drenado por la gravedad, eliminando los contaminantes aflojados con el agua de drenaje.
④ Rosta de retrolavado superior
Después de drenar, se realiza el primer paso de retrolavado, el paso de retrolavado superior. El agua de retrolavado ingresa a los filamentos de la membrana a través de la salida de agua superior del módulo de membrana y pasa a través de los filamentos de la membrana en la dirección opuesta del flujo de agua de funcionamiento. Las aguas residuales de retrolavado se acumulan fuera de los filamentos de membrana. La válvula de drenaje de retrolavado superior se abre para permitir que las aguas residuales de retrolavado se descargan a través de la salida de concentrado superior del módulo de membrana. El paso de retrolavado superior limpia primero la región superior del módulo de membrana, donde la contaminación es más severa.
⑤ Daveño de retroceso inferior
El segundo paso de retrolavado, el paso de lavado de retrolavado inferior, elimina los contaminantes de la región inferior del módulo de membrana. Mantener el flujo de agua de retrolavado a través de la salida de agua superior del módulo de membrana y abrir la válvula de drenaje inferior del retrolavado para permitir que las aguas residuales de retrolavado drenen a través de la entrada de agua inferior del módulo de membrana elimina efectivamente los contaminantes del extremo inferior.
⑥ Lavado hacia adelante
Una vez que se completa el retrolavado, se requiere un lavado hacia adelante para eliminar los contaminantes y productos químicos restantes y expulsar el aire atrapado dentro del módulo de membrana. Después de que se completa el lavado hacia adelante, el sistema de ultrafiltración se puede volver a colocar en la operación de filtración o al modo de reserva.
⑦ Rosta de retrolavado mejorado químicamente (CEB)
Si el lavado de retrolavado asistido por aire -} no puede eliminar todos los contaminantes, el efecto de retrolavado se puede mejorar agregando productos químicos durante el retrolavado, un proceso conocido como retrolavado mejorado químicamente (CEB).
El proceso CEB incluye una fase de fregado de aire, retrolavado químico, remojo y un fregado de aire convencional - fase de retrolavado asistido para eliminar contaminantes y productos químicos.
Dependiendo de la sustancia química utilizada, CEB generalmente se clasifica como alcalino CEB para la contaminación orgánica y biológica en el agua cruda, y ácido CEB para la contaminación inorgánica causada por coloides de hierro y aluminio o escala de dureza en el agua cruda:
Alkaline CEB: 0.1% NAOCL + 0.05% NaOH (Target PH 12)
Ácido CEB: 0.1% HCl o H₂SO₄ (pH objetivo 2)
⑧ Limpieza química en su lugar (CIP)
Las operaciones de limpieza química en su lugar (CIP) incluyen retrolavado y recirculación química. La frecuencia del CIP varía según la calidad del agua de alimentación y puede variar de uno a tres meses.
Antes de CIP, se realiza un retrolavado de rutina, que incluye fregado de aire, drenaje inferior, retrolavado superior y lavado de retroceso inferior. El proceso de retrolavado generalmente se repite de tres a ocho veces para eliminar contaminantes que de otro modo serían eliminados mediante la limpieza química.
Dado que los sistemas de membrana de ultrafiltración funcionan con un retrolavado frecuente (cada 20 a 60 minutos), generalmente se operan utilizando control automatizado. Teniendo en cuenta las diferencias significativas en la calidad del agua influyente entre los sistemas, los parámetros y secuencias de operación y limpieza específicos deben finalizarse en función de la puesta en marcha del sitio -. Como regla general, cuando la calidad del agua influyente es pobre, aumente la frecuencia del lavado de retroceso, el fregado de aire y el lavado de retrolavado mejorado químicamente.