Фоулинг и химия для мембран

Загрязнение или фоулинг мембран — это процесс осаждения растворов или частиц на поверхности или в порах материала, вследствие которого уменьшается производительность установки. Такие процессы происходят во всех мембранных технологиях очистки воды, в том числе обратном осмосе, ультрафильтрации, нанофильтрации и микрофильтрации.

Следствиями фоулинга является снижение производительности мембранных элементов и увеличение солесодержания на выходе из мембраны.

Процессы образования отложений бывают обратимыми и необратимыми в зависимости от силы закрепления частиц на поверхности мембранного полотна.

Обратимые предусматривают под собой то, что загрязнение может смываться водой при повышенном давлении или обратной промывке.

Когда же осадок прочно закрепляется на поверхности мембранного полотна вследствие длительной эксплуатации мембран, то обратимые загрязнения превращаются в необратимые. Для их удаления нужна химическая промывка.

Типы фоулинга

1. Коллоидный — вызывается мелкими взвешенными частицами силикатов, глины, ила и приводит к резкому снижению производительности.
2. Биофоулинг представляет собой размножение на поверхности мембран бактерий, грибов, водорослей, цианобактерий.
3. Органический — когда масла, полиэлектролиты, гуминовые вещества образуют слизь в межлистовом пространстве мембранного элемента.
4. Скейлинг образовывается минеральными отложениями — соли жесткости, железо, марганец и другие металлы.

Как предупредить отложения?

1. Предварительная очистка воды

Требования к воде, которая подается на мембраны, обоснованы в первую очередь фоулингом. Поэтому предварительная водоподготовка является обязательной.

Один из важных показателей, который может характеризовать качество входящей воды — это индекс SDI. Он определяет индекс плотности взвешенных частиц в единице объема жидкости.

PD – индекс показывает влияние органических веществ на процессы фоулинга. Индекс определяется потреблением перманганата калия единицей объема исходной воды.

LSI – индекс, который определяет влияние на мембрану солей жесткости.

Требования к воде подаваемой на коммерческие системы обратного осмоса Ecosoft

* при применении антискаланта

2.Своевременная гидравлическая и химическая промывка

Частота обслуживания мембран зависит от режимов эксплуатации системы и качества исходной воды.

Гидравлическая промывка предусматривает механическое влияние на мембрану, во время которого осадки отстают о ее поверхности и выводятся в канализацию. Типичные методы могут предусматривать прямую и обратную промывку током воды с повышенным давлением, вибрацию, добавление воздуха для разрыхления отложений.

Химическая промывка предусматривает применение поверхностно-активных средств, щелочей, кислот, антискалантов, которые способны растворять и смывать отложения. Химия для мембран выбирается согласно типу загрязнений мембранного элемента с учетом безопасности реагентов для материала мембранного полотна и оборудования.

3. Дозирование реагентов

Для предупреждения образования коллоидных и солевых отложений используются антискаланты — вещества, которые способны диспергировать коллоидные примеси. Что касается биологических обрастаний, тут понадобятся неокислительные дезинфектанты с хорошим бактерицидным, фунгицидным и альгицидным действием.

4. Конструкционные особенности

Часто фоулинг можно предупредить простыми решениями в параметрах технологического режима или конструкции.

Важные факторы, которые нужно учитывать в проектировании мембранных систем:

• правильный выбор материала мембраны в зависимости от состава воды;
• правильный размер пор — мембранные установки должны выбираться не только с точки зрения качества полученной воды, а и из качества исходной;
• оптимизация рабочих параметров;
• контроль температуры, pH, температуры исходной воды.

Признаки фоулинга

Большой перепад давления

Если вы наблюдаете резкие или плавные скачки перепада давления на мембране, это свидетельствует об ухудшении качества исходной воды или о фоулинге.

Снижение качества воды

Если на выходе мембранного элемента наблюдается высокий уровень TDS (иногда со снижением выхода пермеата), то причиной чаще всего является загрязнение мембран. Реже это может быть признаком некачественной предварительной очистки воды. Поэтому стоит проверять состав стоков — если они содержат большое количество механических частиц, скорее всего необходимо улучшить предочистку.

Если плохой уровень удаления солей сопровождается перепадом давления, то есть вероятность скейлинга, который может требовать более частой химической промывки, дозирования антискалантов и пр.

Появление запахов и плесени

Зачастую если мембрана начала вызывать запах, причиной этому являются биологические обрастания. В данном случае часто можно наблюдать скопления слизи на поверхности и появление плесени на видимых частях мембраны.

Предупредить биологические обрастания часто можно контролем температуры очищаемой воды, но еще чаще эти проблемы решаются подбором биоцидов или дополнительной щелочной промывкой.

Налет в концах мембраны

Если вы заметили налет на краях мембранного элемента, это часто признак того, что что-то пошло не так. Иногда осадки, в том числе ржавчина и известь начинают накапливаться на концах рулона. Это может быть нормальным явлением, но часто свидетельствует о повышенном загрязнении мембран.

Зависимо от того, какой налет наблюдается, возможно будет необходима дополнительная кислотная промывка во время стандартной гидравлической. Для принятия такого решения, рекомендуем дополнительно проконсультироваться со специалистом.

Реагенты

Реагенты для промывки мембран

Это те вещества, которые применяются для плановых и внеплановых химических промывок. Тут все относительно просто, так как существуют только два типа реагентов.

1. Щелочные — предназначены для отмывки с поверхности мембран коллоидных отложений, слизи, образуемой органическими примесями воды, кремния и биоплёнки.

Производятся они на базе щелочных буферных растворов, поверхностно-активных веществ и хелатов.

2. Кислотные реагенты обеспечивают преимущественно растворение неорганических примесей — карбонатов кальция и магния, железа, марганца и алюминия.

Производятся на базе кислотных буферов и комплексообразователей.

Антискаланты

Что такое антискаланты? Это вещества, которые постоянно дозируются в поток исходной воды перед подачей на мембрану для предупреждения образования устойчивых отложений. Преимущественно эффективны против неорганических загрязнений — известковых отложений, железа, марганца.

Современные антискаланты производятся в основном на базе полимеров или сополимеров акриловой кислоты, более дешевым вариантом являются реагенты на базе фосфатов.

Биоциды

Это вещества, которые предназначены для предупреждения образования микробиологических обрастаний. Они используются как для постоянного или периодического дозирования в поток воды, так и для промывки мембран.

Биоциды должны обладать неокислительным бактерицидным действием, поскольку окислители способны разрушать мембранное полотно.

Неокислительные реагенты работают по принципу разрушения клеточной структуры микроорганизма. Производят их на основе сложных органических реагентов, преимущественно ДБНПА и изотиазолинонов. Они не агрессивны по отношению к материалу разных мембран и остальному оборудованию, в концентрате быстро распадаются с выделением нетоксичных соединений.

Выводы

Фоулинг является серьезной проблемой в мембранных технологиях. Для качественной и непрерывной работы современные системы требуют произведения плановых химических промывок.

Если у вас что-то пошло не так, и вы увидели какие-то подозрительные признаки чрезмерного фоулинга, тогда обратитесь в сервисную службу за консультацией, поскольку для понимания реальной проблемы необходимы результаты анализа воды и профильные знания.