Dalam penyediaan air yang diturunkan, penggunaan semula air sisa industri dan projek penyahgaraman air laut, proses gabungan ultrafiltrasi dan osmosis terbalik digunakan secara meluas kerana prestasi pemisahan kecekapan yang tinggi. Walau bagaimanapun, pencemaran mikrob dan klorin sisa adalah dua isu utama yang mempengaruhi operasi sistem yang stabil.
Pemilihan titik dos dan pengoptimuman dos ejen
1. Strategi dos natrium hipoklorit
Natrium hipoklorit (NaClo) adalah bakteria utama dalam sistem ultrafiltrasi, dan titik dosnya biasanya ditetapkan dalam tangki penapis atau hujung depan penapis. Kelebihan reka bentuk ini ialah tangki penapis boleh memintas produk sampingan (seperti asid humik klorida) yang dihasilkan semasa proses pensterilan untuk menghalang mereka daripada memasuki membran ultrafiltrasi dan menyebabkan fouling.
Dalam projek penyahgaraman air laut, selepas titik dos natrium hipoklorit dipindahkan ke salur masuk penapis multi-media, kadar pertumbuhan tekanan transmembrane ultrafiltrasi (TMP) dikurangkan sebanyak 30%. Kaedah dos perlu dipilih secara fleksibel mengikut kualiti air:
Dos berterusan: Sesuai untuk adegan dengan turun naik kualiti air kecil, jumlah dos yang disyorkan ialah 1 ~ 5g/m³. Pada masa ini, kepekatan klorin sisa dalam tangki air ultrafiltrasi harus dipastikan lebih besar daripada atau sama dengan 0.
Dos Impak: Untuk air dengan aktiviti mikrob yang tinggi, dos perlu ditingkatkan kepada 10 ~ 15g/m³, setiap kali selama 30 ~ 60 minit, dan sekali sehari. Satu kes penggunaan semula air di loji kuasa menunjukkan bahawa dos impak dapat memanjangkan kitaran pencemaran biologi membran ultrafiltrasi dari 7 hari hingga 15 hari.
2. Kawalan tepat natrium bisulfite
Membran osmosis terbalik mempunyai toleransi yang sangat rendah kepada sisa klorin (diperlukan kurang daripada atau sama dengan 0. 01mg/l), jadi natrium bisulfite (nahso₃) perlu ditambah sebelum penapis keselamatan untuk pengurangan. Dos mesti memenuhi penunjuk dua: Pengesanan klorin sisa adalah sifar, dan potensi pengurangan pengoksidaan (ORP) stabil dalam 200mv.
Menurut formula tindak balas kimia (cl + 2 nahso₃ → 2Hcl + na₂so₄ + s ↓), pengiraan teoritis menunjukkan bahawa 1 mg/l klorin sisa memerlukan 1.46 mg nahso ₃. Walau bagaimanapun, dalam projek-projek sebenar, kerana komponen berkesan natrium bisulfite gred perindustrian (dari segi SO₂) hanya menyumbang 64% hingga 67%, dan faktor-faktor seperti tindak balas yang tidak lengkap perlu dipertimbangkan, dos sebenar perlu ditingkatkan kepada 3 mg/l klorin sisa.
Data dari projek pelepasan sifar sisa air kimia menunjukkan bahawa apabila kepekatan klorin sisa adalah {0}}. Selepas menyesuaikan dos hingga 2.4 mg/L, klorin sisa berjaya dikurangkan ke bawah had pengesanan.
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 bertindak balas dengan fe³⁺ untuk menghasilkan hujan sulfida, menyebabkan penyumbatan kerap penapis keselamatan; Di samping itu, apabila kepekatan produk pengoksidaan sulfat (so₄²⁻) melebihi 200mg/L, ia akan mengganggu potensi zeta permukaan membran RO, menyebabkan kadar penyahgaraman turun sebanyak 1%~ 2%.
Kesan nilai pH pada bentuk klorin sisa dan kecekapan bakteria
Kesan bakterisida klorin sisa berkait rapat dengan bentuk kewujudannya. Asid hypochlorous (HOCl), sebagai molekul neutral, boleh menembusi dinding sel mikroorganisma, dengan potensi redoks sehingga 1.49V, dan keupayaan bakterisinya adalah 80 ~ 100 kali dari ion hipoklorit negatif (OCL⁻). Nisbah kedua -duanya ditentukan secara langsung oleh nilai pH badan air:
pH＜7.5: HOCl accounts for >80%, dan kecekapan bakteria adalah yang terbaik pada masa ini.
ph {{0}}. 0: hocl dan ocl⁻ setiap akaun untuk 50%, dan kesan bakterisida sangat lemah.
pH ＞ 8.5: ocl⁻ accounts untuk ＞ 90%, dan jumlah natrium hipoklorit perlu ditingkatkan sebanyak 2 ~ 3 kali untuk mencapai kesan pensterilan yang sama.
Ciri ini menjelaskan mengapa sesetengah projek masih sering menyekat ultrafiltrasi walaupun klorin sisa tinggi (seperti 1.2 mg/L) dikesan. Satu kes loji rawatan air kumbahan papermaking menunjukkan bahawa apabila pH masuk naik dari 6.8 hingga 8.2, perkadaran HOCL dalam klorin sisa jatuh dari 85% hingga 45%, dan kekerapan pembersihan membran ultrafiltrasi meningkat dari sekali sebulan hingga seminggu. Selepas menyesuaikan pH ke 7. 0 dengan menambahkan asid hidroklorik, jumlah natrium hipoklorit dikurangkan sebanyak 40%, dan kadar fouling membran kembali ke tahap normal.
Perlu diingat bahawa gabungan NaOH dan NaClo diperlukan dalam peringkat pembersihan kimia ultrafiltrasi. Pada masa ini, walaupun persekitaran alkali (pH ＞ 10) menjadikan OCL⁻ akaun lebih daripada 99%, harta pengoksidaan yang kuat dapat dengan berkesan menguraikan polimer ekstraselular (EPS) dan protein dalam biofilm.
Sebagai contoh, apabila menggunakan penyelesaian pembersihan yang mengandungi 200 mg/l NaClo (ph =11), kadar pemulihan fluks membran boleh mencapai lebih daripada 95%, manakala pembersihan asid mudah hanya boleh pulih 60%~ 70%. Ini mencerminkan perbezaan penting antara mekanisme pembersihan dan pensterilan: yang terdahulu memberi tumpuan kepada penguraian kimia bahan organik, sementara yang terakhir bergantung pada keupayaan inaktivasi mikroba klorin aktif.
Pemantauan parameter utama dan pelarasan dinamik
Untuk mencapai kawalan yang tepat, disarankan untuk menggunakan peralatan pemantauan dalam talian untuk menjejaki parameter berikut dalam masa nyata:
Ultrafiltration Water Residual Chlorine: Dikesan oleh Colorimetry DPD untuk memastikan kepekatan berada dalam julat {{0}}. 5 ~ 1.0 mg/l.
Osmosis Air Reverse ORP: Mengekalkan 200mV boleh mengesahkan dua kali ganda kesan penyingkiran klorin sisa dan kecukupan penambahan agen pengurangan.
Nilai pH: Kawalan pH kurang daripada atau sama dengan 7.5 dalam peringkat pensterilan dan meningkat kepada 10 ~ 12 di peringkat pembersihan.