La portata del permeato della membrana di ultrafiltrazione diminuisce durante il funzionamento, mentre il differenziale di pressione aumenta di giorno in giorno. La prima reazione di molte persone è: "La membrana sta cedendo e deve essere sostituita".
Non avere fretta. Nella maggior parte dei casi il problema risiede nel sistema di controlavaggio; o è mal progettato o non è completamente attrezzato.
Un sistema di controlavaggio non è semplicemente questione di collegare un tubo e installare una pompa. Un buon sistema di controlavaggio di ultrafiltrazione richiede tre sistemi: controlavaggio convenzionale, controlavaggio potenziato con sostanze chimiche (CEB) e lavaggio ad aria compressa. La mancanza di uno di questi ridurrà la durata della membrana.
I. Sistema di controlavaggio convenzionale
Il controlavaggio convenzionale è un processo quotidiano di "pulizia di routine" che utilizza il lavaggio idraulico inverso per rimuovere lo strato di torta del filtro sciolto dalla superficie della membrana.
(1) Fonte d'acqua di controlavaggio
L'acqua di controlavaggio deve essere permeata di ultrafiltrazione, non acqua grezza. Lavare la membrana con acqua grezza è come lavare le cose sporche con acqua sporca; più ti lavi, più si sporca. Nella pratica ingegneristica, il serbatoio del permeato di ultrafiltrazione viene generalmente riutilizzato direttamente, eliminando la necessità di un serbatoio di controlavaggio separato.
(2) Pompa di controlavaggio
Portata: calcolata in base al flusso di controlavaggio nominale del modulo a membrana. Un flusso di controlavaggio tipico è compreso tra 100 e 150 L/(m²·h) (LMH). Fare riferimento al manuale tecnico del produttore della membrana per dettagli specifici. La portata totale è la portata di un singolo modulo moltiplicata per il numero di moduli.
Prevalenza: considerando la resistenza della tubazione, la resistenza della valvola a gomito e la resistenza del lato di controlavaggio del modulo a membrana, la pressione di ingresso del controlavaggio è controllata a circa 0,2 MPa. Il corpo della pompa è tipicamente realizzato in acciaio inossidabile 304; per l'acqua corrosiva viene utilizzato 316L.
(3) Dispositivo di dosaggio dell'ipoclorito di sodio
Utilizzato per inibire la crescita microbica sulla superficie della membrana e nella tubazione. Due metodi di dosaggio:
Dosaggio in ingresso continuo: mantiene una concentrazione di cloro effettiva compresa tra 1 e 5 ppm nell'acqua in ingresso, adatta per situazioni in cui l'acqua non depurata contiene già un livello elevato di microrganismi.
Dosaggio shock del controlavaggio: aggiungere da 10 a 15 ppm di cloro disponibile all'acqua del controlavaggio, immergendo ogni volta da 30 a 60 minuti, una volta al giorno. Questa è la configurazione più comunemente utilizzata in ingegneria.
Selezione dell'attrezzatura: il volume del serbatoio di dosaggio è progettato in base al dosaggio giornaliero, dotato di un interruttore di livello basso-; la pompa emetterà un allarme automatico e si fermerà quando il dosaggio è insufficiente. La portata della pompa dosatrice viene calcolata in base alla concentrazione target e la pressione di uscita deve essere compresa tra 0,1 e 0,2 MPa superiore al punto di dosaggio.
II. Sistema di controlavaggio chimico avanzato (CEB).
In situazioni di scarsa qualità dell’acqua e di elevato carico inquinante, il solo controlavaggio dell’acqua è insufficiente; il dosaggio chimico è necessario per rimuovere i contaminanti ostinati. Il sistema CEB può essere dotato di un'unità di lavaggio acido separata, di un'unità di lavaggio alcalino o di entrambe.
(1) Unità CEB di dosaggio acido
Scenari applicabili: scenari in cui l'affluente contiene un'alta concentrazione di colloidi metallici di alto- valore come ferro e alluminio o in cui esiste una tendenza alla formazione di calcare.
Selezione chimica: l'acido cloridrico viene utilizzato per le incrostazioni inorganiche convenzionali, mentre l'acido ossalico o l'acido citrico vengono utilizzati per le incrostazioni di ossidi di metalli pesanti, poiché sono meno corrosivi e più adatti alla membrana-.
Selezione dell'attrezzatura: il serbatoio di dosaggio è progettato per l'utilizzo di un giorno ed è dotato di un livello di protezione basso-. Per il dosaggio viene utilizzata una pompa dosatrice o una pompa magnetica ad alto-flusso, con la portata calcolata in base alla portata del controlavaggio e alla concentrazione target. Concentrazioni target per l'ammollo: acido ossalico dallo 0,5% all'1%, acido citrico dallo 0,5% all'1%, acido cloridrico 0,1%.
Controllo del funzionamento: ogni ammollo dura da 5 a 15 minuti. Per le aree molto sporche, la concentrazione e il tempo di immersione possono essere opportunamente aumentati entro i limiti consentiti dal produttore della membrana, ma non devono superare il limite di concentrazione della pulizia offline.
(2) Unità CEB per il dosaggio di alcali-battericidi
Scenari applicabili: per applicazioni con elevato contenuto di materia organica nell'affluente, l'effetto sinergico della dissoluzione e dell'ossidazione degli alcali viene utilizzato per eliminare insieme la materia organica e i microrganismi.
Formulazione chimica: Una miscela di ipoclorito di sodio allo 0,1% e idrossido di sodio allo 0,05%. Gli alcali sciolgono la materia organica, mentre l'ipoclorito di sodio uccide i microrganismi; i due lavorano insieme.
Selezione dell'attrezzatura: il serbatoio di dosaggio è progettato per l'utilizzo di un giorno e include un livello di protezione basso-. La pompa dosatrice viene selezionata in base alla portata del controlavaggio e alla concentrazione target.
Controllo del funzionamento: ogni ammollo dura da 10 a 30 minuti. Per membrane molto sporche, la concentrazione di ipoclorito di sodio può essere aumentata allo 0,2% entro l'intervallo di tolleranza del materiale della membrana, estendendo contemporaneamente il tempo di immersione.
III. Sistema di lavaggio ad aria compressa
Le membrane di ultrafiltrazione a pressione esterna utilizzano tipicamente una combinazione di "lavaggio dell'aria più controlavaggio dell'acqua". L'azione di agitazione e di taglio delle bolle dell'aria compressa allenta il denso strato di panello filtrante sulla superficie della membrana, migliorando significativamente l'efficienza del controlavaggio, rendendola particolarmente adatta per acqua di alimentazione con elevati solidi sospesi ed elevata torbidità.
Requisiti della fonte d'aria: aria compressa-priva di olio, secca e pulita. Un compressore d'aria richiede un ricevitore-e-un essiccatore, un filtro di precisione e un essiccatore a refrigerazione. L'olio e il particolato che entrano nella membrana causano incrostazioni irreversibili.
Parametri operativi: Portata di lavaggio dell'aria-a membrana singola-da 5 a 12 Nm³/h, fare riferimento al manuale del produttore della membrana per dettagli specifici. La pressione dell'aria in ingresso deve essere controllata al di sotto di 0,1 MPa; una pressione più elevata causerà la rottura delle fibre della membrana. La sequenza convenzionale prevede il lavaggio con aria seguito da un controlavaggio con acqua; per membrane molto sporche è possibile utilizzare una modalità di lavaggio simultaneo con aria-acqua.
Il controlavaggio di routine deve essere eseguito quotidianamente, il CEB deve essere eseguito secondo necessità e il lavaggio dell'aria deve essere eseguito insieme al controlavaggio. Questi tre sistemi svolgono ciascuno le proprie funzioni specifiche, trasformando il controllo dell'intasamento della membrana di ultrafiltrazione dal "trattamento dell'intasamento dopo che si è verificato" alla "manutenzione di routine", estendendo così la durata della membrana e migliorando la stabilità del permeato.
