La tecnologia d'ultrafiltració, amb la seva capacitat de retenció precisa de 0,01-0,1 micres, s'ha convertit en un procés bàsic de separació de membrana en el tractament d'aigua, aliments i productes farmacèutics i la separació química. L'encrassement de la membrana-l'adsorció, la deposició i el bloqueig de contaminants a la superfície/porus de la membrana-és el coll d'ampolla del nucli que condueix a la disminució del flux, l'augment de la caiguda de pressió i la vida útil escurçada en els sistemes d'ultrafiltració. Un mètode de neteja científicament adequat és crucial per restaurar el rendiment de la membrana i garantir un funcionament estable a llarg termini del sistema. Aquest article revisa sistemàticament els mètodes principals de neteja de membranes d'ultrafiltració, compara les diferències bàsiques dels esquemes de neteja segons diferents processos de tractament i aclareix la lògica subjacent que determina el mètode de neteja.
I. Mètodes generals de neteja de membranes d'ultrafiltració i principis bàsics
L'objectiu principal de la neteja de la membrana d'ultrafiltració és maximitzar l'eliminació de contaminants i restaurar el flux de la membrana i l'eficiència operativa sense danyar l'estructura de la membrana i el rendiment de retenció. Els mètodes de neteja utilitzats habitualment a la indústria es divideixen en dues categories principals: neteja física i neteja química. Aquests dos mètodes s'utilitzen sovint en combinació per formar un sistema de neteja escalonat de "manteniment físic de rutina i descontaminació química dirigida".
(I) Neteja física
La neteja física es basa en accions físiques com la pressió hidràulica, la força mecànica i la cisalla del flux d'aire per eliminar els contaminants. No altera les propietats químiques dels contaminants, no deixa residus químics i causa un dany mínim a la membrana. És el mètode preferit per al manteniment diari dels sistemes d'ultrafiltració i és adequat per a la prevenció i el pretractament de contaminacions lleus.
1. Rentat cap endavant (rentat dret)
Utilitzant aigua bruta o permeat d'ultrafiltració com a font d'aigua de rentat, s'introdueix al mòdul de membrana a gran velocitat al llarg de la direcció de filtració normal. La força de cisalla del flux d'aigua a gran-velocitat elimina els sòlids en suspensió solts, els contaminants col·loïdals i els residus concentrats de la superfície de la membrana. El cabal de funcionament acostuma a ser 1,2-1,5 vegades el cabal de filtració normal i el temps de rentat és d'1 a 5 minuts. S'utilitza principalment per al manteniment rutinari després de la filtració i per al rentat de canonades abans de l'inici/apagat del sistema. L'operació és senzilla, no requereix aturada del sistema i retarda efectivament la deposició de contaminants.
2. Rentat a contracor (flux invers)
El mètode de neteja física més bàsic i utilitzat per a la ultrafiltració. Utilitzant un permeat d'ultrafiltració net com a font d'aigua, l'aigua es pressuritza i es bombeja des del costat del permeat de la membrana cap al costat de l'aigua d'alimentació. Aquest flux d'aigua inversa penetra els porus de la membrana, dispersant els bloquejos i la capa de pastís de filtre formada a la superfície de la membrana. La pressió de funcionament normal es controla a 0,1-0,2 MPa, el cabal és 1,5-2 vegades el cabal de permeat normal i cada rentat a contracors dura de 30 segons a 3 minuts, normalment es realitza cada 30-120 minuts de funcionament. Per a les membranes d'ultrafiltració de fibres buides, el rentat a contracor també permet que les fibres de la membrana s'expandeixin completament, reduint les zones mortes de bloqueig dins de les fibres.
3. Rentat combinat d'aire-aigua
Durant el rentat a contracor, s'introdueix aire comprimit al mòdul de membrana. A través de l'oscil·lació i l'acció turbulenta de cisalla de les bombolles d'aire, els contaminants orgànics altament adhesius, els col·loides i el llim biològic de la superfície de la membrana s'eliminen poderosament. L'efecte de neteja és molt superior al simple rentat hidràulic. La pressió d'entrada convencional es controla a 0,1-0,15 MPa, el cabal d'aire és 1-3 vegades el cabal d'aigua d'entrada i el temps de fregat és de 2-5 minuts. És especialment adequat per a membranes d'ultrafiltració de fibra buida a pressió externa i és el mètode de neteja física estàndard per als processos de tractament d'aigües residuals municipals i amb alts sòlids en suspensió.
4. Altres mètodes de neteja física
Inclòs el rentat isobàric (tancant la vàlvula d'aigua del producte, obrint completament la vàlvula de concentrat i rentant a 3 vegades el cabal normal, sense diferència de pressió transmembrana, depenent només de la força de tall per eliminar els contaminants), rentat d'aigua d'alta pressió -(utilitzat principalment per a membranes tubulars, 5-8 MPa s'utilitza l'escala de rentat de gel d'alta{4} canal), neteja mecànica de boles d'esponja (només aplicable a membranes tubulars de gran diàmetre, utilitzant boles d'esponja per raspar els contaminants de la superfície de la membrana) i neteja per ultrasons (s'utilitza principalment per a mòduls de membrana petits en laboratoris, amb menys aplicació en escenaris industrials).
(II) Neteja química
Quan la neteja física no pot restaurar eficaçment el flux de la membrana (normalment la disminució del flux supera el 10% i la diferència de pressió transmembrana augmenta significativament), es requereix una neteja química. El seu principi bàsic és eliminar a fons els contaminants obstinats que la neteja física no pot eliminar mitjançant reaccions químiques com ara la dissolució, l'oxidació, la descomposició, la quelació i l'emulsificació entre agents químics i contaminants. Es divideix en dues categories: neteja química en línia i neteja química fora de línia.
1. Agents de neteja químics d'ús habitual i escenaris d'aplicació específica
El nucli de la neteja química és "seleccionar el medicament adequat per a la malaltia adequada". Els diferents tipus de contaminants corresponen a sistemes de neteja específics. Els agents de neteja bàsics utilitzats habitualment a la indústria es divideixen en quatre categories:
- Agents de neteja àcids: s'utilitzen habitualment l'àcid cítric, l'àcid clorhídric, l'àcid oxàlic, l'àcid nítric, etc. S'utilitzen principalment per eliminar contaminants inorgànics d'incrustació, com ara carbonat de calci, sulfat de calci i altres precipitats de sal de calci i magnesi, òxids de ferro i manganès i hidròxids metàl·lics. Dissolen els precipitats de sal inorgànica reduint el valor del pH, alhora que quelaten ions metàl·lics. El rentat àcid convencional manté un pH de 2-3, amb un temps de circulació + remull de 30-120 minuts.
- Agents de neteja alcalins: s'utilitzen habitualment l'hidròxid de sodi, que s'utilitza sovint juntament amb tensioactius, EDTA i altres agents quelants. S'utilitzen principalment per descompondre i eliminar matèria orgànica, greix, proteïnes, col·loides microbians i altres contaminants.
- Agents de neteja alcalins: aquests agents descomponen l'estructura de la matèria orgànica i dispersen els contaminants col·loïdals mitjançant la saponificació i l'emulsificació. El rentat alcalí regular amb un pH d'11-12 i una temperatura de 25-40 graus millora significativament l'eficàcia de la neteja.
- Agents de neteja oxidants: s'utilitzen habitualment l'hipoclorit de sodi i el peròxid d'hidrogen. La seva funció principal és matar i eliminar els biofilms formats per microorganismes, bacteris i algues, alhora que s'oxiden i descomponen grans molècules orgàniques com els àcids húmics. Són els bactericides i netejadors més utilitzats en el tractament de l'aigua. La concentració utilitzada s'ajusta segons el material de la membrana. Les membranes PVDF poden tolerar una concentració màxima de 3000 ppm, mentre que les membranes PES/PS s'han de controlar estrictament per sota de 500 ppm.
- Agents de neteja enzimàtica: s'utilitzen habitualment les proteases, amilases i cel·lulases. Aquests agents descomponen específicament grans molècules biològiques com proteïnes i polisacàrids. No són-corrosius, no deixen residus químics i no causen contaminació secundària. Són especialment adequats per a processos d'ultrafiltració en aliments i begudes i producció farmacèutica on s'imposen requisits estrictes sobre residus químics, evitant danys al material de la membrana per substàncies químiques fortes i garantint la seguretat del producte.
2.-Injecció química en línia (CIP)
La-neteja química en línia no requereix el desmuntatge dels mòduls de membrana. La circulació química, el remull i l'esbandida es completen dins de la canonada del sistema existent. Apte per a zones moderadament contaminades, es divideix en dues categories:
- Injecció de productes químics de manteniment (CEB): s'afegeix una concentració baixa d'agent de neteja (p. ex., 50-200 ppm d'hipoclorit de sodi, 0,5% d'àcid cítric) a l'aigua de rentat diària per a una circulació i esbandida de curta durada. Això es realitza amb més freqüència (1-2 vegades al dia). La seva funció bàsica és evitar més contaminacions i retardar la necessitat d'una neteja intensiva.
- Injecció química intensiva: s'utilitza una concentració més alta d'agent de neteja. S'utilitza un model de "circulació de flux-baix + remull estàtic + recirculació" per eliminar profundament els contaminants més obstinats. Normalment es fa cada 1-4 setmanes, i cada sessió de neteja dura 2-8 hores. Per a la contaminació complexa, la seqüència de neteja estàndard de la indústria és: "primer rentat alcalí + oxidació per eliminar contaminants orgànics i biològics, després rentat àcid per eliminar les incrustacions inorgàniques i, finalment, esbandir amb aigua neta fins a neutralització", per evitar que la neutralització àcid-base afecti l'efecte de neteja.
3. Neteja química fora de línia
Quan la disminució del flux de membrana supera el 30% i el diferencial de pressió transmembrana es duplica, la neteja en línia ja no és suficient per aconseguir els resultats desitjats, la qual cosa requereix una neteja fora de línia. Aquest mètode consisteix a desmuntar completament el mòdul de membrana del sistema i transferir-lo a un dipòsit de neteja dedicat. A continuació, es realitza una neteja profunda mitjançant una immersió química d'alta-concentració, circulació i assistència per ultrasons. Els seus avantatges inclouen la capacitat d'adaptar la formulació química, la neteja a fons sense punts cecs i l'evitació de la corrosió de bombes, canonades i vàlvules amb productes químics d'alta-concentració. Sovint s'utilitza per reparar mòduls de membrana molt contaminats o escalats.
II. Diferències bàsiques en els mètodes de neteja de membranes d'ultrafiltració sota diferents processos de tractament
Les membranes d'ultrafiltració s'utilitzen en una àmplia gamma d'aplicacions, des de l'aigua potable domèstica fins al tractament complex d'aigües residuals industrials, des de la concentració de material alimentari fins a la purificació farmacèutica. Els diferents processos de tractament tenen una qualitat de l'aigua, tipus de contaminants, condicions d'operació i requisits de compliment de l'efluent molt diferents. Per tant, els mètodes de neteja corresponents, la selecció de reactius, la freqüència de neteja i la intensitat de neteja difereixen fonamentalment. Les diferències bàsiques es poden classificar en cinc escenaris típics:
(I) Procés de depuració d'aigua potable/abastament d'aigua municipal
L'afluent d'aquest procés són les aigües superficials o subterrànies, amb una qualitat d'aigua relativament estable i baixes concentracions de contaminants. Els principals contaminants són la matèria orgànica natural, els col·loides, els microorganismes i una petita quantitat de sòlids en suspensió. L'encrassement de la membrana és principalment una contaminació orgànica i biològica lleu, amb molt poca escala inorgànica severa.
- Lògica de neteja bàsica: la neteja física és el mètode bàsic, amb un control estricte de l'ús d'agents químics per evitar residus químics a l'aigua potable.
- Diferències específiques: la neteja rutinària utilitza principalment "rentat a contracorrent amb aire-aigua", amb un cicle de rentat a contracor de 30-60 minuts; es realitza una neteja diària de manteniment amb hipoclorit de sodi de baixa-concentració, amb un estricte control de la concentració d'agent; només es requereix una neteja química millorada mensualment, principalment utilitzant "rentat alcalí + hipoclorit de sodi", amb un rentat àcid a curt termini només s'afegeix quan es produeix una descamació inorgànica; La neteja fora de línia gairebé mai no s'utilitza, només es realitza una neteja reparadora al final de la vida útil del mòdul de membrana.
(II) Tractament d'aigües residuals municipals/Procés de reutilització d'aigües recuperades
L'afluent d'aquest procés és l'efluent secundari d'una depuradora d'aigües residuals municipals. Els contaminants consisteixen principalment en matèria orgànica residual, metabòlits microbians, col·loides, petites quantitats de fòsfor i sòlids en suspensió, amb un nivell moderat de contaminació. És propens a la contaminació biològica i col·loïdal, i és probable que es produeixi descamació inorgànica en condicions de reutilització de l'aigua recuperada amb un índex de -recuperació- alt.
- Lògica de neteja bàsica: es posa èmfasi en la neteja tant física com química, amb un control de la contaminació d'alta-freqüència per adaptar-se a les característiques de contaminació de les aigües residuals biològiques.
- Diferències específiques: la neteja física acostuma a utilitzar "fregat amb aire-aigua + rentat a contracor", amb el cicle de rentat a contracor escurçat a 20-60 minuts i una intensitat de fregat més alta que en els processos d'aigua d'alimentació. Es realitza una neteja diària de manteniment amb hipoclorit de sodi, seguida d'una neteja química intensiva cada 1-2 setmanes. El "rentat alcalí + oxidació" és el mètode principal, complementat amb un rentat àcid regular per eliminar les incrustacions residuals de fosfat i els contaminants d'hidròxid metàl·lic dels processos bioquímics. Els sistemes de reutilització d'alta recuperació requereixen un escurçament addicional del cicle de neteja per evitar la contaminació irreversible causada per la concentració de contaminants al costat del concentrat.
(III) Processos de tractament d'aigües residuals industrials (representades per aigües residuals de desulfuració de centrals elèctriques, aigües residuals de tintura i impressió i aigües residuals químiques)
La qualitat de l'aigua afluent per a aquest tipus de procés és complexa, generalment caracteritzada per una alta salinitat, alta duresa, DQO elevat i sòlids en suspensió elevats. Els contaminants inclouen metalls pesants, incrustacions de sílice, matèria orgànica recalcitrant, olis, colorants, etc. L'encrassement de la membrana és ràpid i greu, conduint fàcilment a l'encrassement irreversible, el que el converteix en l'escenari més difícil per a la neteja per ultrafiltració.
- Lògica bàsica de neteja: la neteja química és el mètode principal, la neteja física és el mètode auxiliar, la neteja d'alta freqüència i alta intensitat s'utilitza per fer front a la contaminació complexa i la neteja fora de línia s'utilitza quan és necessari per evitar el desballestament dels mòduls de membrana.
- Diferències específiques: la neteja física només s'utilitza com a mètode auxiliar diari, el cicle de rentat a contracor s'escurça a 15-30 minuts i la intensitat del fregat d'aire millora molt; La neteja química millorada es realitza un cop per setmana, i el mètode rutinari és utilitzar "rentat àcid + rentat àlcali + oxidació" per netejar en passos alternatius, i la concentració de l'agent és molt superior a la del tractament d'aigua municipal; Es requereixen agents de neteja especials per a contaminants especials, com ara l'addició de fluorur d'amoni per a la contaminació per silici a les aigües residuals de desulfuració i l'addició de tensioactius especials per eliminar colorants i olis a les aigües residuals de tintura i estampació; quan el flux de membrana disminueix en més d'un 30%, s'ha de desmuntar immediatament per a una neteja profunda fora de línia per evitar la formació de contaminació irreversible per l'assecat de contaminants.
(IV) Procés de producció d'aliments i begudes/farmacèutics
Aquest procés tracta materials com ara productes lactis, sucs de fruites, extractes de medicina xinesa i líquids de fermentació. Els contaminants són principalment macromolècules biològiques com proteïnes, polisacàrids i midons. El requisit bàsic és evitar absolutament els residus d'agent, garantir la seguretat del producte i, al mateix temps, evitar que el material de la membrana sigui danyat per agents forts. - Lògica de neteja bàsica: la neteja suau és el mètode principal; l'ús d'agents forts tòxics, nocius o fàcilment residuals està estrictament prohibit. La neteja es sincronitza amb la producció per lots per evitar que els contaminants s'assequin.
- Diferències específiques: la neteja física utilitza aigua tèbia esbandida cap endavant + rentat a contracor, que es realitza immediatament després de cada lot de producció per eliminar els contaminants de proteïnes i polisacàrids solts; La neteja química utilitza principalment NaOH de baixa-concentració combinat amb agents de neteja enzimàtics per descompondre específicament les macromolècules biològiques, evitant la desnaturalització de proteïnes i la precipitació causada per agents forts; l'ús d'oxidants forts d'-concentració alta, àcid fluorhídric i altres agents de neteja tòxics està estrictament prohibit, i la neteja d'àcid fort rarament s'utilitza; Després de la neteja, s'ha de realitzar un esbandit estricte d'aigua i una verificació d'esterilitat i residus per garantir el compliment dels estàndards de seguretat alimentària i farmacèutica.
(V) Separació de materials especials i processos especials de membrana
A més del tractament de l'aigua convencional i les aplicacions alimentàries i farmacèutiques, les membranes d'ultrafiltració s'utilitzen àmpliament en la separació d'aigua d'oli-, la concentració de polímers i els processos especials de separació. Els contaminants d'aquests processos són principalment olis, polímers i compostos orgànics hidrofòbics, la qual cosa comporta diferències significatives en els mètodes de neteja: la neteja física utilitza esbandida d'aigua calenta a alta-temperatura per millorar la dissolució i l'eliminació dels contaminants del petroli; La neteja química utilitza principalment agents desgreixants especialitzats i tensioactius no iònics, combinats amb un rentat alcalí suau, i prohibeix estrictament l'ús d'agents altament polars que puguin danyar el rendiment de separació de la membrana; per als processos especials de separació de membranes tubulars, es pot utilitzar l'esbandida d'aigua a alta-pressió combinada amb una neteja mecànica per tractar materials molt contaminats amb concentracions elevades.
III. Factors bàsics que determinen els mètodes de neteja de membrana d'ultrafiltració
No hi ha una solució de neteja "única--per a tots-" per a membranes d'ultrafiltració. La selecció de qualsevol mètode de neteja requereix un judici integral i un disseny personalitzat basat en múltiples factors. Cinc factors bàsics juguen un paper decisiu, i aquests factors interactuen entre ells, formant col·lectivament la lògica subjacent del disseny de la solució de neteja.
(I) Material de la membrana i estructura del mòdul de membrana
Aquest és el requisit previ principal per seleccionar un mètode de neteja, determinant directament la gamma d'agents de neteja, la intensitat de la neteja i la compatibilitat amb els mètodes de neteja físics. És la línia vermella per a tots els dissenys d'esquemes de neteja; el trencament d'aquesta línia comportarà danys irreversibles a l'estructura de la membrana.
- Resistència química dels materials de membrana: els diferents materials de membrana presenten resistències molt diferents als àcids, àlcalis, oxidació i temperatures. Les membranes d'ultrafiltració de ceràmica tenen un rang de tolerància al pH de 0-14, són resistents a àcids i àlcalis forts, oxidants forts i altes temperatures, i es poden netejar amb àcids i àlcalis d'alta-concentració alternant, o fins i tot amb una neteja millorada a-alta temperatura. Entre les membranes orgàniques, el PVDF (fluorur de polivinilidè) és altament resistent als àcids i àlcalis i té una forta resistència a l'oxidació, el que el converteix en el material principal en el camp del tractament d'aigües. És compatible amb netejadors àcids i àlcalis convencionals i hipoclorit de sodi. El PES (polietersulfona) i el PS (polisulfona) tenen una bona resistència als àlcalis, però la seva resistència al clor és molt més feble que la del PVDF. La concentració i el temps de contacte de l'hipoclorit de sodi s'han de controlar estrictament. PAN (poliacrilonitril) i CA (acetat de cel·lulosa) tenen poca resistència als àcids i àlcalis i resistència a l'oxidació. Els àcids i àlcalis d'alta-concentració i els oxidants forts estan estrictament prohibits. Només es poden utilitzar productes de neteja suaus i mètodes de neteja de baixa intensitat.
- Adaptabilitat de l'estructura del mòdul de membrana: les diferències en el disseny del canal de flux entre la fibra buida (pressió interna/pressió externa), la bobina en espiral i les membranes tubulars determinen directament l'elecció del mètode de neteja físic. Les membranes de fibra buida de pressió externa són adequades per a la neteja d'aire i aigua, mentre que les membranes de pressió interna són més adequades per al rentat i el rentat a contracors d'alta velocitat-; les membranes tubulars tenen canals de flux amples i es poden rentar amb aigua a alta pressió- i netejar-se mecànicament amb boles d'esponja, mentre que les membranes enrotllades en espiral tenen canals de flux estrets i estan estrictament prohibides per a la neteja mecànica, depenent només de la neteja hidràulica i química, i tenen requisits més elevats per a la dispersibilitat dels agents per evitar la neteja de cantons morts.
(II) Tipus i Graus de Contaminants
Aquesta és la base bàsica per seleccionar el tipus d'agent de neteja i el procés de neteja, que determina directament l'orientació i l'eficàcia de la neteja. "Escollir l'agent adequat per a la condició adequada" és la clau per a una neteja exitosa.
- Tipus de contaminants: diferents contaminants corresponen a solucions de neteja completament diferents. Les incrustacions inorgàniques (sals de calci i magnesi, òxids de ferro i manganès) s'han de netejar amb productes de neteja àcids; els contaminants orgànics (àcid húmic, greix, proteïnes) s'han de netejar amb netejadors alcalins + tensioactius/enzims; la contaminació biològica (bacteris, biofilm) s'ha de netejar amb agents de neteja oxidants + neteja alcalina; La contaminació per incrustacions de sílice requereix neteja alcalina a -alta temperatura o agents de neteja especials a base de fluor-. Si hi ha contaminació complexa, la seqüència de neteja s'ha de controlar estrictament. Els contaminants orgànics i biològics s'han d'eliminar primer, seguit de la dissolució de l'escala inorgànica per evitar que els contaminants reaccionin i es formin més contaminants.
Difícil-d'-eliminar substàncies.
- Grau de contaminació: determina directament la intensitat i el tipus de mètode de neteja. Suciment lleu (reducció del flux<10%, slight increase in transmembrane pressure difference) only requires optimization of physical backwashing parameters, combined with low-concentration maintenance chemical cleaning; moderate fouling (flux reduction 10%-30%, significant increase in transmembrane pressure difference) requires initiating enhanced online chemical cleaning, adjusting the reagent formulation, concentration, and soaking time; severe fouling (flux reduction >30%, la diferència de pressió de funcionament es va duplicar, la neteja en línia és ineficaç), requereix una neteja profunda fora de línia per evitar una contaminació severa contínua que condueixi a una fallada permanent del mòdul de membrana.
(III) Condicions de funcionament i disseny del sistema del procés de tractament
Els paràmetres de funcionament, el mode de filtració i el disseny de pretractament del sistema d'ultrafiltració afecten directament la taxa de formació, el tipus i la distribució de l'encrassement de la membrana, determinant així la freqüència de neteja, el cicle de neteja i la intensitat de neteja.
- Modes de filtració i paràmetres de funcionament: en el mode de filtració de-flux creuat, el flux d'aigua d'alta-velocitat al costat del concentrat renta contínuament la superfície de la membrana, donant lloc a menys deposició de contaminants i una freqüència de neteja més baixa. En el mode de filtració-de final sense sortida, tots els contaminants queden atrapats a la superfície de la membrana, la qual cosa provoca un ensuciment ràpid i requereix una freqüència de neteja significativament augmentada. A més, les condicions de funcionament d'alt-flux, alta-recuperació- i alta-pressió agreugen la polarització de la concentració i l'adsorció de contaminants, donant lloc a una contaminació de la membrana més ràpida i severa, que requereix un cicle de neteja significativament més curt i una major intensitat de neteja. Per contra, en condicions de funcionament més suaus amb baix flux i baixes taxes de recuperació, la freqüència de neteja es pot reduir significativament.
- Disseny de pretractament: els sistemes amb un pretractament complet (com ara la sedimentació per coagulació, la filtració multi-multimèdia i la filtració de seguretat) experimenten una reducció significativa de sòlids en suspensió d'afluents i concentracions de col·loides, donant lloc a una encrustació lleu de la membrana i només requereixen una neteja rutinària per a un funcionament estable. Els sistemes que no tenen pretractament i amb càrregues contaminants d'alt influència són molt susceptibles a l'encrassement ràpid i greu, que requereixen una neteja intensiva freqüent o fins i tot una neteja periòdica fora de línia.
(IV) Requisits de compliment i seguretat per a escenaris d'aplicació
Les normes d'efluents de diferents indústries i les regulacions de seguretat dels productes restringeixen directament els tipus, concentracions i mètodes d'ús dels agents de neteja, la qual cosa representa una línia vermella de compliment obligatori en el disseny de la solució de neteja.
- A les indústries d'aigua potable, alimentària i farmacèutica, està totalment prohibit l'ús d'agents de neteja tòxics, nocius i susceptibles a residus-, com ara àcid clorhídric d'alta-concentració, àcid fluorhídric i desinfectants de metalls pesants. S'han de prioritzar els productes de neteja de grau-alimentari, amb un control estricte de la concentració de l'agent i el temps de contacte. L'esbandida exhaustiva i les proves de residus són essencials després de la neteja per evitar afectar la seguretat del producte i els estàndards de qualitat de l'aigua.
- A la indústria del tractament d'aigües residuals industrials, no hi ha restriccions estrictes sobre els residus d'agents. Es poden seleccionar agents d'alta-concentració i agents de neteja especialitzats en funció del nivell de contaminació. L'objectiu principal és restaurar completament el rendiment de la membrana, alhora que es considera el tractament de les aigües residuals de neteja per evitar que l'abocament d'agents superi els estàndards ambientals.
(V) Costos d'operació i manteniment i requisits de vida útil del mòdul de membrana
En última instància, la selecció de mètodes de neteja ha d'equilibrar l'eficàcia de la neteja, els costos d'operació i manteniment i tota la vida útil dels mòduls de membrana.
- La neteja en línia és senzilla d'utilitzar, no requereix temps d'inactivitat i té uns costos laborals i químics baixos, per la qual cosa és l'opció preferida per al manteniment rutinari. No obstant això, el seu efecte netejador és limitat en casos d'encrasses importants. La neteja fora de línia ofereix bons resultats, però requereix el desmuntatge dels components i l'aturada, la qual cosa comporta uns costos laborals i químics elevats. La neteja freqüent fora de línia també pot accelerar l'envelliment de la membrana i escurçar la vida útil de la membrana.
- Els agents oxidants forts i els agents de neteja d'àcids/àlcalis d'alta concentració-són efectius, però l'ús a llarg termini i d'alta-freqüència pot accelerar la degradació de la membrana i danyar la capa de retenció, escurçant la vida útil de la membrana. Per tant, el principi estàndard-de la indústria és "la neteja física com a mètode principal, complementada per la neteja química". Tot i que es garanteix l'eficàcia de la neteja, la freqüència i la concentració d'agents químics s'han de minimitzar per maximitzar la vida útil del mòdul de membrana i reduir els costos de manteniment de la vida útil general.
Conclusió
La neteja i el manteniment de la membrana d'ultrafiltració és un projecte sistemàtic que equilibra l'orientació, l'adaptabilitat i la seguretat. Els diferents processos de tractament requereixen mètodes de neteja fonamentalment diferents a causa de les variacions en la qualitat de l'aigua, els contaminants, les condicions de funcionament i els requisits de compliment. L'elecció final del mètode de neteja ve determinada per cinc factors bàsics: material i estructura de la membrana, característiques contaminants, condicions de funcionament, requisits de compliment i control de costos.
En el funcionament i el manteniment reals, no hi ha una solució de neteja única i inalterable. Els paràmetres i els plans de neteja s'han d'ajustar dinàmicament en funció de les dades d'operació en temps real del sistema de membranes-, l'anàlisi regular del tipus i el grau d'encrassement i l'optimització dels costos d'operació i manteniment per assolir els objectius bàsics de maximitzar l'eficàcia de la neteja, minimitzar els danys a la membrana i optimitzar els costos d'operació i manteniment, garantint així el funcionament estable i eficient a llarg termini del sistema d'ultrafiltració.
