En la preparació de l’aigua desaltada, els projectes de reutilització de les aigües residuals industrials i els projectes de dessalinització d’aigües de mar, l’ultrafiltració i el procés combinat d’osmosi inversa s’utilitza àmpliament a causa del seu alt rendiment de separació d’eficiència. No obstant això, la contaminació microbiana i el clor residual són dos problemes clau que afecten el funcionament estable del sistema.
Selecció de punts de dosificació i optimització de la dosi d'agents
1. Estratègia de dosificació d’hipoclorit de sodi
L’hipoclorit de sodi (NACLO) és el principal bactericida del sistema d’ultrafiltració i el seu punt de dosificació s’estableix generalment al dipòsit de filtre o a l’extrem frontal del filtre. L’avantatge d’aquest disseny és que el dipòsit de filtre pot interceptar els subproductes (com el clorur d’àcid humic) produïts durant el procés d’esterilització per evitar que entrin directament a la membrana d’ultrafiltració i provoquen fallades.
En un projecte de dessalinització d’aigua de mar, després que el punt de dosificació d’hipoclorit de sodi es traslladés a l’entrada del filtre multimèdia, la taxa de creixement de la diferència de pressió de transmembrana d’ultrafiltració (TMP) es va reduir un 30%. El mètode de dosificació ha de ser seleccionat de manera flexible segons la qualitat de l’aigua:
Dosió contínua: adequada per a escenes amb petites fluctuacions de qualitat de l’aigua, la quantitat de dosificació recomanada és d’1 ~ 5g/m³. En aquest moment, la concentració residual de clor al dipòsit d’aigua d’ultrafiltració s’hauria de garantir que sigui superior o igual a 0. 5mg/L (en termes de Cl₂) per assegurar l’efecte antibacterià continu del sistema de canonades de fons.
Dosió d’impacte: Per a l’aigua amb alta activitat microbiana, la dosi s’ha d’augmentar a 10 ~ 15g/m³, cada vegada durant 30 ~ 60 minuts i un cop al dia. Un cas de reutilització d’aigua en una central elèctrica demostra que la dosificació d’impacte pot estendre el cicle de contaminació biològica de les membranes d’ultrafiltració de 7 dies a 15 dies.
2. Control precís del bisulfit de sodi
La membrana d’osmosi inversa té una tolerància extremadament baixa al clor residual (necessari menys o igual a 0. 01mg/L), de manera que cal afegir bisulfit de sodi (Nahso₃) abans del filtre de seguretat per a la reducció. La dosi ha de complir els indicadors duals: la detecció residual de clor és zero i el potencial de reducció d’oxidació (ORP) és estable dins dels 200MV.
Segons la fórmula de reacció química (Cl₂ + 2 Nahso₃ → 2HCl + Na₂so₄ + S ↓), els càlculs teòrics mostren que 1 mg/L de clor residual requereix 1,46 mg de Nahso₃ pur. No obstant això, en els projectes reals, ja que el component efectiu del bisulfit de sodi industrial (en termes de so₂) només representa el 64% al 67%, i cal tenir en compte factors com la reacció incompleta, la dosi real ha d’augmentar-se a 3 mg/L de clor residual.
Les dades d’un projecte de descàrrega zero d’aigües residuals químiques van mostrar que quan la concentració residual de clor era {{0}}}. 8 mg/L, després d’afegir 1,17 mg/L de Nahso₃ industrial segons el valor teòric, el clor residual a l’aigua inversa d’osmosi encara es mantenia a 0,05 mg/l; Després d'ajustar la dosi a 2,4 mg/L, el clor residual es va reduir amb èxit a sota del límit de detecció.
Special attention should be paid: excessive addition of NaHSO₃ may cause side effects. For example, in water with an iron ion concentration of >0. 3mg/L, Nahso₃ reacciona amb Fe³⁺ per generar precipitació de sulfur, provocant un obstruiment freqüent del filtre de seguretat; A més, quan la concentració del seu producte d’oxidació sulfat (SO₄²⁻) supera els 200 mg/L, interferirà amb el potencial zeta de la superfície de la membrana RO, provocant que la taxa de dessalinització caigui un 1%~ 2%.
Efecte del valor de pH sobre la forma residual de clor i l'eficiència bactericida
L’efecte bactericida del clor residual està estretament relacionat amb la seva forma d’existència. L’àcid hipoclorós (HOCL), com a molècula neutra, pot penetrar en la paret cel·lular dels microorganismes, amb un potencial redox de fins a 1,49V, i la seva capacitat bactericida és 80 ~ 100 vegades la de l’ió hipoclorit carregat negativament (OCL⁻). La relació dels dos està directament determinada pel valor de pH del cos d’aigua:
pH＜7.5: HOCl accounts for >El 80%, i l'eficiència bactericida és la millor en aquest moment.
ph {{{0}}. 0: hocl i ocl⁻ tenen en compte el 50%, i l'efecte bactericida es debilita significativament.
PH ＞ 8,5: OCL⁻ representa el 90%i la quantitat d’hipoclorit de sodi s’ha d’augmentar 2 ~ 3 vegades per aconseguir el mateix efecte d’esterilització.
Aquesta característica explica per què alguns projectes encara bloquegen freqüentment la ultrafiltració, tot i que es detecta clor alt residual (com ara 1,2 mg/L). Un cas d’una planta de tractament d’aigües residuals de paper de paper demostra que quan el pH d’entrada puja de 6,8 a 8,2, la proporció de HOCL al clor residual baixa del 85% al 45% i la freqüència de neteja de membrana d’ultrafiltració augmenta de un cop al mes a una vegada a la setmana. Després d’ajustar el pH a 7. 0 afegint àcid clorhídric, la quantitat d’hipoclorit de sodi es redueix en un 40%i la velocitat d’enfocament de la membrana torna als nivells normals.
Val la pena assenyalar que la combinació de NaOH i Naclo és necessària a l’etapa de neteja química d’ultrafiltració. En aquest moment, tot i que l’entorn alcalí (pH ＞ 10) fa que Ocl⁻ representi més del 99%, la seva forta propietat oxidant pot descomposar eficaçment els polímers extracel·lulars (EPS) i les proteïnes del biofilm.
Per exemple, quan s’utilitza una solució de neteja que conté 200 mg/L NAClo (pH =11), la taxa de recuperació de flux de membrana pot arribar a més del 95%, mentre que la neteja simple d’àcids només pot recuperar el 60%~ 70%. Això reflecteix la diferència essencial entre els mecanismes de neteja i esterilització: el primer se centra en la descomposició química de la matèria orgànica, mentre que el segon es basa en la capacitat d’inactivació microbiana del clor actiu.
Monitorització de paràmetres de clau i ajust dinàmic
Per aconseguir un control precís, es recomana utilitzar equips de control en línia per fer el seguiment dels paràmetres següents en temps real:
Clor residual d’aigua d’ultrafiltració: detectat per colorimetria DPD per assegurar -se que la concentració es troba dins del rang de {{{0}}. 5 ~ 1,0 mg/l.
Orp d'osmosi inversa Orp: Mantenir 200mV pot verificar doblar l'efecte d'eliminació de clor residual i l'adequació de l'addició d'agents reductors.
Valor de pH: control de pH inferior o igual a 7,5 en l’etapa d’esterilització i augmenta fins a 10 ~ 12 en l’etapa de neteja.