Paano maiwasan ang fouling at scaling sa reverse osmosis system? Pag -unawa sa epekto ng polariseysyon ng konsentrasyon

Polariseysyon ng konsentrasyon (CP)

Ang polariseysyon ng konsentrasyon ay tumutukoy sa mga masamang epekto na dulot ng patuloy na akumulasyon ng mga solute sa ibabaw ng lamad, na pinipigilan ang pagganap ng lamad. Habang ang tubig ay sumasaklaw sa lamad, ang solusyon sa feed (naglalaman ng tubig at solute) ay dinadala sa ibabaw ng lamad. Kapag ang dalisay na tubig ay dumadaan sa lamad, ang mga solute ay naipon malapit sa ibabaw ng lamad. ① Sa pagsasala ng lamad, makipag -ugnay sa mga particle ang lamad at bumubuo ng isang layer ng filter cake. ② Dahil sa natatanging mekanismo ng pag-alis ng reverse osmosis (RO), ang mga solute sa solusyon ay bumubuo ng isang mataas na konsentrasyon na hangganan ng hangganan sa ibabaw ng lamad. Nagreresulta ito sa polariseysyon ng konsentrasyon, ginagawa ang solute na konsentrasyon sa ibabaw ng lamad na mas mataas kaysa sa na sa bulk solution sa loob ng channel ng feed.

Masamang epekto ng polariseysyon ng konsentrasyon sa pagganap ng RO
① Ang mataas na solute na konsentrasyon sa ibabaw ng lamad ay nagdaragdag ng osmotic pressure gradient, binabawasan ang pagkilos ng tubig.
② Ang nakataas na gradients ng konsentrasyon at nabawasan ang pagkilos ng tubig ay nagpapaganda ng solute na paglipat ng masa sa buong lamad, pagbaba ng mga rate ng pagtanggi.
③ Ang mga limitasyon ng solubility ng mga solute ay maaaring lumampas, na humahantong sa pag -ulan at pag -scale.

Fouling at scaling sa reverse osmosis

Ang Nanofiltration (NF) at RO membranes ay madaling kapitan ng pag -fouling sa pamamagitan ng iba't ibang mga mekanismo. Ang mga pangunahing mapagkukunan ng fouling at scaling ay may kasamang particulate matter, pag -ulan ng hindi matutunaw na mga inorganic na asing -gamot, oksihenasyon ng natutunaw na mga metal, at mga biological na sangkap.

1.Particulate fouling

Ang mga siklo ng operasyon ng RO ay hindi kasama ang backwashing upang alisin ang naipon na particulate matter (sa katunayan, ang pag-backwash ay maaaring maging sanhi ng delamination ng aktibong layer mula sa layer ng suporta sa manipis na film na composite membranes). Ang particulate fouling ay isang pangunahing pag -aalala sa mga sistema ng RO. Halos lahat ng mga sistema ng RO ay nangangailangan ng pagpapanggap upang mabawasan ang particulate fouling, dahil ang mga natitirang mga particle na may kapansanan sa paglilinis ng kahusayan.

Ang mga inorganic at organikong sangkap, kabilang ang mga sangkap ng microbial at biological na mga labi, ay maaaring maging sanhi ng particulate fouling, na humahantong sa pagbara at pagbuo ng filter cake. Ang pagbara ay nangyayari kapag ang mga malalaking partikulo sa solusyon ng feed ay nakulong sa mga channel ng feed at piping. Ang pagpapanggap ng solusyon sa feed gamit ang pre-filtration ay maaaring mabawasan ang pagbara. Inirerekomenda ng mga tagagawa ng RO membrane ang paggamit ng 5μm cartridge filter bilang isang minimum na hakbang sa pagpapanggap upang maprotektahan ang mga module ng lamad.

Ang bagay na particulate ay bumubuo ng isang layer ng filter cake sa ibabaw ng lamad, pagtaas ng paglaban ng haydroliko at nakakaapekto sa pagganap ng system. Ang feed ng tubig na madaling kapitan ng particulate fouling ay nangangailangan ng advanced na pagpapanggap upang mabawasan ang mga particulate concentrations sa mga katanggap -tanggap na antas. Ang coagulation, pagsasala (gamit ang buhangin, carbon, o iba pang media), at kung minsan ang microfiltration (MF) o ultrafiltration (UF) ay ginagamit bilang mga pamamaraan ng pagpapanggap.

2.Precipitation at pag -scale ng mga inorganic na asing -gamot
Ang mga hindi organikong pag -scale ay nangyayari kapag ang mga asing -gamot sa solusyon ay lumampas sa kanilang mga limitasyon ng solubility at umuusbong. Nangyayari ang pag-ulan kapag ang mga ions na bumubuo ng mga asing-gamot na ito ay puro na lampas sa kanilang mga produktong solubility, lalo na sa mga lugar na may mataas na konsentrasyon na malapit sa ibabaw ng lamad, pinapalala ang polariseysyon ng konsentrasyon. Ang mga hindi organikong pag -scale sa ibabaw ng lamad ay binabawasan ang pagkamatagusin ng tubig o nagiging sanhi ng hindi maibabalik na pinsala sa lamad.

Sa kawalan ng pagpapanggap, ang pag -ulan ay dapat iwasan sa pamamagitan ng pagliit ng polariseysyon ng konsentrasyon, nililimitahan ang rate ng pagtanggi ng asin, o rate ng pagbawi. Ang polariseysyon ng konsentrasyon ay maaaring mabawasan sa pamamagitan ng pagpapahusay ng magulong daloy sa mga channel ng feed at pagpapanatili ng minimum na bilis ng daloy na tinukoy ng mga tagagawa ng kagamitan. Ang paglilimita sa mga rate ng pagtanggi sa asin ay hindi praktikal dahil sa magkasalungat na mga layunin sa engineering, ngunit ang paghihigpit sa mga rate ng pagbawi ay madalas na kinakailangan upang maiwasan ang pag -ulan. Ang maximum na pinapayagan na rate ng pagbawi bago maganap ang pag -ulan ng asin ay tinukoy bilang pinapayagan na rate ng pagbawi, na ang pag -ulan ng asin ay tinatawag na "kritikal na asin." Ang mga karaniwang kaliskis sa mga aplikasyon ng paggamot sa tubig ay kinabibilangan ng calcium carbonate (Caco₃) at calcium sulfate (caso₄).

Ang pagpapanggap ay mahalaga para sa lahat ng mga praktikal na sistema ng RO upang maiwasan ang pag -scale mula sa matulis na natutunaw na mga asing -gamot. Ang calcium carbonate na pag -ulan ay laganap, kaya ang karamihan sa mga system ay nangangailangan ng pagpapanggap para sa tambalang ito. Ang acidification ng feed solution upang ayusin ang pH ay nagko -convert ng mga carbonate ion sa bikarbonate at carbon dioxide, na pumipigil sa pag -ulan ng caco₃. Ang mga sulfuric at hydrochloric acid ay karaniwang ginagamit, kahit na ang sulfuric acid ay maaaring dagdagan ang mga konsentrasyon ng sulfate, na humahantong sa scaling ng sulpate. Karamihan sa mga solusyon sa RO feed ay nababagay sa pH 5.5-6.0, kung saan ang karamihan sa mga carbonates ay umiiral bilang CO₂ at sumisid sa pamamagitan ng lamad.

Ang pag -scale ng iba pang mga kritikal na asing -gamot ay karaniwang pinipigilan gamit ang mga scale inhibitor. Ang mga inhibitor na ito ay pumipigil sa pagbuo ng kristal at paglaki, pagsugpo sa pag -ulan kahit na sa ilalim ng mga kondisyon na supersaturated. Ang pinapayagan na antas ng supersaturation ay nakasalalay sa mga katangian ng inhibitor, madalas na pagmamay -ari at tiyak sa mga pagsasaayos ng kagamitan. Ang pagpili ng naaangkop na mga inhibitor ay dapat sundin ang mga rekomendasyon ng tagagawa ng kagamitan at inhibitor, na may pagsusuri sa water-specific feed at disenyo ng pagbawi ng rate.

Higit pa sa acidification at mga inhibitor, isinasama ng mga modernong pag -install ang mga hakbang upang mabawasan ang mga volume ng wastewater at mapahusay ang pagbawi ng tubig, karagdagang pag -iwas sa scaling.

3. Metal oxide fouling
Ang tubig sa lupa, isang karaniwang mapagkukunan ng feed ng RO/NF, ay madalas na anaerobic. Ang mga natunaw na iron at mangganeso compound ay na -oxidized at umuusbong kapag ang mga oxidant ay pumapasok sa solusyon sa feed, fouling membranes. Ang iron fouling ay mas madalas at nangyayari nang mabilis sa air ingress. Ang oksihenasyon o pag -alis ng oxidized iron/manganese ay maaaring maiwasan ang fouling. Para sa mga mababang konsentrasyon ng bakal, na pumipigil sa sapat na air ingress; Ang mga inhibitor ng scale ay madalas na nagsasama ng mga additives upang mapagaan ang mababang-konsentrasyon na fouling fouling. Ang pagpapanggap ng bakal ay nagsasangkot ng oksihenasyon na may oxygen o klorin, na sinusundan ng paghahalo, sapat na oras ng pagpapanatili ng haydroliko, at pag-filtration ng oksihenasyon sa butil na media o mga filter ng lamad. Kapag gumagamit ng mga oxidants, makipag-ugnay sa mga lamad-lalo na ang polyamide o mga materyales na sensitibo sa oksihenasyon-ay maiiwasan. Ang mga komersyal na tagapaglinis at paglilinis ng mga protocol ay maaaring mag -alis ng mga deposito ng bakal mula sa mga lamad ng RO.

Ang isa pang sangkap sa anaerobic groundwater ay ang hydrogen sulfide (H₂S). Ang air ingress ay nag -oxidize h₂s sa colloidal asupre, fouling membranes. Tulad ng bakal na oksihenasyon, ang pag -iwas sa air ingress ay kritikal upang maiwasan ang pag -aalsa ng asupre. Ang mga deposito ng asupre sa mga lamad ay madalas na hindi maibabalik.

4. Biological fouling
Ang biological fouling ay tumutukoy sa kalakip o paglaki ng mga microorganism o extracellular na natutunaw na mga sangkap sa ibabaw ng lamad o sa loob ng mga channel ng feed. Karaniwan sa mga sistema ng RO, pinapabagal nito ang pagganap sa pamamagitan ng pagbabawas ng pagkilos ng bagay, pagbaba ng mga rate ng pagtanggi, pagtaas ng presyon ng pagbagsak sa mga module, kontaminadong permeate, nakapanghihina na mga materyales ng lamad, at paikliin ang lamad ng buhay.

Ang biological fouling ay maaaring mapigilan sa pamamagitan ng pagpapanatili ng pinakamainam na mga kondisyon ng operating, pag -aaplay ng mga biocides, at pana -panahong pag -flush ng mga module ng lamad. Maraming mga solusyon sa feed ng RO/NF (karaniwang tubig sa lupa) ang may mababang microbial load. Tinitiyak ng wastong operasyon ang mga puwersa ng paggugupit sa mga channel ng feed na maiwasan ang labis na akumulasyon ng bakterya. Gayunpaman, ang mga microbes ay mabilis na lumaki sa mga oras na walang ginagawa. Upang mabawasan ito, ang pana -panahong pag -flush na may permeate o pagdaragdag ng mga biocides ay kinakailangan sa panahon ng mga pag -shutdown. Ang mga solusyon sa klorin sa loob ng inirekumendang mga limitasyon ay nagsisilbing biocides para sa mga cellulose acetate membranes, ngunit ang mga polyamide membranes - kapansin -pansin sa pagkasira ng klorin - nangangailangan ng mga alternatibong tulad ng sodium bisulfite.

Para sa mga cellulose acetate membranes, ang patuloy na klorasyon sa mga kinokontrol na konsentrasyon ay maaaring. Para sa mga lamad ng polyamide, ang pag-iilaw ng ultraviolet, chloramination, o post-chlorination dechlorination ay maaaring magamit.

Konklusyon
Ang pagpapanggap ay kritikal upang maiwasan ang scaling at fouling. Kasama sa mga karaniwang pamamaraan ang acidification at scale inhibitors upang maiwasan ang pag -ulan ng asin at pagsasala upang harangan ang bagay na particulate. Ang mga mapagkukunan ng malinis na tubig ng feed (hal., Tubig sa lupa) ay maaaring mangailangan lamang ng pagsasala ng kartutso bago ang mga yunit ng lamad, habang ang mga paggamit ng tubig sa ibabaw ay nangangailangan ng mga advanced na pamamaraan ng pagsasala, kabilang ang coagulation, flocculation, sedimentation, at butil o pagsasala ng lamad. Dahil ang pagganap ng lamad ay nakasalalay sa pagiging epektibo ng pagpapanggap, ang wastong pagpili at disenyo ng mga tren ng pagpapanggap ay mahalaga.