Hvordan redusere kjemisk skade på RO-membraner i RO-systemer

I forrige artikkel introduserte vi den fysiske skaden som kan oppstå på RO-membraner under drift av systemet, samt metoder for å unngå slik skade. Riktig drift kan bidra til å forlenge levetiden til membranene.

"Kjemisk skade" refererer til skade forårsaket av RO-membranelementer gjennom kjemiske påvirkninger. Noen typer kjemiske skader vil direkte ødelegge avsaltingslaget i membranen. Når det først oppstår, er det irreversibel og permanent skade, og den eneste løsningen er å erstatte RO-membranelementene. Andre typer kjemiske skader kan dempes gjennom kjemisk rengjøring for å gjenopprette membranytelsen til en viss grad.

1.1

Avsaltningslaget til RO-membranelementer kan bli skadet av sterke oksiderende stoffer som restklor og andre halogener. Når for mye natriumhypokloritt tilsettes til råvannet, men utilstrekkelig reduksjonsmiddel doseres før RO-systemet, kommer restklor inn i RO-systemet og forårsaker oksidativ skade på membranelementene.

1.2

Hvis det aktive kullfilteret brukes for lenge, reduseres adsorpsjonskapasiteten, eller hvis det fungerer utover den beregnede strømningshastigheten, kan gjenværende klor passere gjennom og komme inn i RO-systemet, og forårsake oksidasjonsskade på membranelementene.

1.3

Når UF (ultrafiltrering) og RO deler samme kjemiske rensesystem og rørledninger, hvis natriumhypokloritt brukes til UF-rengjøring og rørledningene ikke er grundig spylt eller erstattet, kan gjenværende rengjøringsløsning komme inn i RO-systemet og forårsake membranoksidasjon.

1.4

Feil dosering av sterke oksiderende kjemikalier eller bruk av ukvalifiserte kjemikalier (som antiskaleringsmidler av lav-kvalitet eller ikke-kompatible ikke-oksiderende biocider) kan føre til at disse kjemikaliene kommer inn i RO-systemet gjennom doseringsenheter og rørledninger, og forårsaker oksidasjon eller kontaminering av membranelementene.

1.5

Bruk av sterke oksiderende kjemikalier under kjemisk rengjøring (for eksempel feilaktig bruk av natriumhypokloritt for å rense RO-membraner) kan direkte føre til at hele settet med RO-membranelementer kasseres, noe som forårsaker betydelige økonomiske tap.

1.6

Bruk av vann som inneholder rester av klor (som vann fra springen) til lavtrykkspyling kan også forårsake kontinuerlig oksidasjonsskade. For eksempel, i ett prosjekt, opplevde RO-membraner et fall i saltavvisning til 90 % i løpet av bare to uker på grunn av spyling med springvann.

Når RO-matevann inneholder store mengder kolloider eller organisk materiale, vil SDI-verdien betydelig overstige standarden, noe som resulterer i en rask økning i trykkforskjellen på patronfiltre og hyppig utskifting. Når kolloider eller organisk materiale lekker inn i RO-systemet, vil de bli holdt tilbake av-fremre membranelementer, noe som forårsaker en økning i differensialtrykket, en merkbar økning i matetrykket og en reduksjon i permeatstrømmen.

Fordi organisk materiale kan gi næringsstoffer for mikrobiell vekst, kan organisk begroing også føre til påfølgende bakteriell og mikrobiell forurensning.

Under passende temperaturforhold (20–35 grader) og tilstrekkelig tilførsel av næringsstoffer, kan bakterier og mikroorganismer formere seg og vokse svært raskt, og viser eksponentiell vekst. Mikrobiell forurensning skjer vanligvis om våren og sommeren, og lindres om vinteren.

I noen prosjekter, etter oksidasjonshendelser, er operatører redde for å bruke natriumhypokloritt og i stedet overdosere reduserende midler ved RO-innløpet for å kontrollere ORP-verdier (mens de tester gjenværende klornivåer). Selv om gjenværende klor kan oppfylle standarder, kan overdreven reduksjonsmidler skape anaerobe forhold, som i stedet fremmer veksten av anaerobe bakterier.

For kunder i næringsmiddelindustrien er mikrobiell forurensning svært vanlig. Når forurensning oppstår, vil det totale bakterietallet og indikatorer som f.eksPseudomonas aeruginosakan overskride standarder, noe som gjør normal produksjon umulig og påvirker vannkvaliteten og anleggets effektivitet alvorlig.

I tillegg startes og stoppes RO-systemer i næringsmiddelindustrien ofte. Hvis lav-spyling ikke utføres etter lange nedstengningsperioder, vil det konsentrerte organiske materialet og uorganiske salter på konsentratsiden bli næringsstoffer for mikroorganismer, noe som fører til rask mikrobiell vekst.

For å redusere virkningen av mikrobiell kontaminering på membraner, kan anti-begroingsmembraner også brukes, for eksempel YIME anti-begroingsmembranserie.

Hvis for mye PAM (polyakrylamid) doseres i forbehandlingssystemet og ikke utfelles fullstendig, kan det komme inn i membransystemet. Hvis et ultrafiltreringssystem er tilstede, vil det først tilgrise UF-systemet, deretter passere gjennom for å tilgrise patronfilteret, og til slutt gå inn i RO-membransystemet.

Denne typen begroing er svært vanskelig å fjerne gjennom konvensjonelle kjemiske rengjørings- eller spylemetoder. Selv om ytelsen er delvis gjenopprettet, kan den ikke gå tilbake til den opprinnelige tilstanden til membranelementene.

RO-membranoverflater er negativt ladet og har en tendens til å adsorbere kationer. Derfor anbefales ikke bruk av kationisk PAM. Ved bruk av PAM må overdosering unngås, og krukketester bør utføres for å bestemme den optimale dosen.

Uorganisk skalering er et av de vanligste fenomenene i membransystemer. Det forekommer vanligvis ved hale-endemembranelementene i andre eller tredje trinn av RO-systemet. Dette er fordi fødevannet i disse stadiene allerede er konsentrert av oppstrøms membranelementer. For eksempel, når den totale utvinningsgraden er 75 %, kan saltkonsentrasjonen øke med omtrent fire ganger. Når konsentrasjonen av et visst ion overstiger dets løselighetsprodukt, vil det oppstå avleiring.

Etter at skalering oppstår, kan ulike metoder som visuell inspeksjon, råvannkvalitetsanalyse, syre- og alkalioppløsningstester og elementæranalyse brukes for å bestemme skalaens natur.

Avhengig av fôrvannskvaliteten inkluderer mulige typer uorganisk belegg kalsiumkarbonat, kalsiumsulfat, bariumsulfat, kalsiumfluorid, silikabelegg osv. Noen ganger kan mer enn én type belegg eksistere samtidig.

Blant dem kan karbonatskalaer rengjøres effektivt med saltsyre eller sitronsyre. Men for skjell som kalsiumsulfat, kalsiumfluorid og silika, som er svært vanskelig å fjerne, viser de fleste rengjøringsmidler begrenset effektivitet.