A vazão do permeado da membrana de ultrafiltração cai à medida que ela funciona, enquanto o diferencial de pressão aumenta dia a dia. A primeira reação de muitas pessoas é: “A membrana está falhando e precisa ser substituída”.
Não se apresse. Na maioria dos casos, o problema está no sistema de retrolavagem; ou é mal projetado ou não está totalmente equipado.
Um sistema de retrolavagem não é simplesmente uma questão de conectar um tubo e instalar uma bomba. Um bom sistema de retrolavagem de ultrafiltração requer três sistemas: retrolavagem convencional, retrolavagem química aprimorada (CEB) e lavagem com ar comprimido. A falta de qualquer um deles reduzirá a vida útil da membrana.
I. Sistema de retrolavagem convencional
A retrolavagem convencional é um processo diário de "limpeza de rotina" que utiliza lavagem hidráulica reversa para remover a camada solta de torta de filtro da superfície da membrana.
(1) Fonte de água de retrolavagem
A água de retrolavagem deve ser permeada de ultrafiltração e não água bruta. Lavar a membrana com água bruta é como lavar coisas sujas com água suja; quanto mais você lava, mais sujo fica. Na prática de engenharia, o tanque de permeado de ultrafiltração é geralmente reutilizado diretamente, eliminando a necessidade de um tanque de retrolavagem separado.
(2) Bomba de retrolavagem
Taxa de vazão: Calculada com base no fluxo de retrolavagem nominal do módulo de membrana. Um fluxo de retrolavagem típico é de 100 a 150 L/(m²·h) (LMH). Consulte o manual técnico do fabricante da membrana para obter detalhes específicos. A vazão total é a vazão de um único módulo multiplicada pelo número de módulos.
Cabeça: Considerando a resistência da tubulação, a resistência da válvula cotovelo e a resistência do lado de retrolavagem do módulo de membrana, a pressão de entrada de retrolavagem é controlada em aproximadamente 0,2 MPa. O corpo da bomba é normalmente feito de aço inoxidável 304; para água corrosiva, é usado 316L.
(3) Dispositivo de dosagem de hipoclorito de sódio
Usado para inibir o crescimento microbiano na superfície da membrana e na tubulação. Dois métodos de dosagem:
Dosagem contínua de entrada: Mantém uma concentração efetiva de cloro de 1 a 5 ppm na água de entrada, adequada para situações onde a água bruta já contém alto nível de microrganismos.
Dosagem de choque de retrolavagem: Adicione 10 a 15 ppm de cloro disponível à água de retrolavagem, deixando de molho por 30 a 60 minutos de cada vez, uma vez ao dia. Esta é a configuração mais comumente usada em engenharia.
Seleção do Equipamento: O volume do tanque dosador é projetado com base na dosagem diária, equipado com chave-de baixo nível; a bomba irá alarmar automaticamente e parar quando a dosagem for insuficiente. A vazão da bomba dosadora é calculada com base na concentração alvo, e a pressão de saída deve ser 0,1 a 0,2 MPa maior que o ponto de dosagem.
II. Sistema de retrolavagem com reforço químico (CEB)
Em situações de má qualidade da água e elevada carga poluente, a retrolavagem por si só é insuficiente; a dosagem química é necessária para remover contaminantes teimosos. O sistema CEB pode ser equipado com uma unidade de lavagem ácida separada, uma unidade de lavagem alcalina ou ambas.
(1) Unidade CEB de dosagem de ácido
Cenários aplicáveis: cenários em que o afluente contém uma alta concentração de coloides metálicos-de alto valor, como ferro e alumínio, ou onde há tendência à incrustação de carbonato.
Seleção química: o ácido clorídrico é usado para incrustações inorgânicas convencionais, enquanto o ácido oxálico ou ácido cítrico é usado para incrustações de óxido de metais pesados, pois são menos corrosivos e mais amigáveis-à membrana.
Seleção do equipamento: O tanque de dosagem foi projetado para uso por um dia e equipado com proteção-de baixo nível. Uma bomba dosadora ou uma bomba magnética-de alto fluxo é usada para dosagem, com a vazão calculada com base na vazão de retrolavagem e na concentração alvo. Concentrações de imersão alvo: ácido oxálico 0,5% a 1%, ácido cítrico 0,5% a 1%, ácido clorídrico 0,1%.
Controle de Operação: Cada imersão dura de 5 a 15 minutos. Para áreas gravemente sujas, a concentração e o tempo de imersão podem ser aumentados adequadamente dentro da permissão do fabricante da membrana, mas não devem exceder o limite de concentração de limpeza off-line.
(2) Unidade CEB de dosagem de bactericida-álcali
Cenários aplicáveis: Para aplicações com alto teor de matéria orgânica no afluente, o efeito sinérgico da dissolução e oxidação alcalina é usado para eliminar matéria orgânica e microorganismos juntos.
Formulação Química: Uma mistura de hipoclorito de sódio 0,1% e hidróxido de sódio 0,05%. O álcali dissolve a matéria orgânica, enquanto o hipoclorito de sódio mata os microrganismos; os dois trabalham juntos.
Seleção do equipamento: O tanque de dosagem foi projetado para uso por um dia e inclui proteção-de baixo nível. A bomba doseadora é selecionada com base na taxa de fluxo de retrolavagem e na concentração alvo.
Controle de Operação: Cada imersão dura de 10 a 30 minutos. Para membranas gravemente sujas, a concentração de hipoclorito de sódio pode ser aumentada para 0,2% dentro da faixa de tolerância do material da membrana, ao mesmo tempo em que prolonga o tempo de imersão.
III. Sistema de lavagem de ar comprimido
As membranas de ultrafiltração por pressão externa normalmente usam uma combinação de "lavagem de ar mais retrolavagem com água". A ação de agitação e cisalhamento de bolhas do ar comprimido solta a densa camada de torta de filtro na superfície da membrana, melhorando significativamente a eficiência da retrolavagem, tornando-a particularmente adequada para água de alimentação com alto teor de sólidos em suspensão e alta turbidez.
Requisitos de fonte de ar: ar comprimido-livre de óleo, seco e limpo. Um compressor de ar requer um receptor-e-um secador, um filtro de precisão e um secador refrigerado. A entrada de óleo e partículas na membrana causa incrustações irreversíveis.
Parâmetros operacionais: Vazão de lavagem com-ar de membrana-única de 5 a 12 Nm³/h; consulte o manual do fabricante da membrana para obter detalhes específicos. A pressão do ar de entrada deve ser controlada abaixo de 0,1 MPa; uma pressão mais alta causará a quebra da fibra da membrana. A sequência convencional é a lavagem com ar seguida de retrolavagem com água; para membranas muito sujas, um modo de lavagem simultâneo com ar-água pode ser usado.
A retrolavagem de rotina deve ser realizada diariamente, o CEB deve ser realizado conforme necessário e a lavagem com ar deve ser realizada em conjunto com a retrolavagem. Cada um desses três sistemas desempenha suas funções específicas, transformando o controle de incrustações da membrana de ultrafiltração de "tratamento de entupimento após sua ocorrência" em "manutenção de rotina", prolongando assim a vida útil da membrana e melhorando a estabilidade do permeado.
