Nella preparazione dell'acqua dissalata, i progetti di riutilizzo delle acque reflue e di desalinizzazione dell'acqua di mare, l'ultrafiltrazione e il processo combinato con osmosi inversa sono ampiamente utilizzati a causa delle sue prestazioni di separazione ad alta efficienza. Tuttavia, la contaminazione microbica e il cloro residuo sono due problemi chiave che incidono sul funzionamento stabile del sistema.
Selezione dei punti di dosaggio e ottimizzazione del dosaggio degli agenti
1. Strategia di dosaggio dell'ipoclorito di sodio
L'ipoclorito di sodio (NaClo) è il battericicida principale nel sistema di ultrafiltrazione e il suo punto di dosaggio è generalmente impostato nel serbatoio del filtro o nella parte anteriore del filtro. Il vantaggio di questo design è che il serbatoio del filtro può intercettare i sottoprodotti (come il cloruro di acido umico) prodotti durante il processo di sterilizzazione per impedire loro di entrare direttamente nella membrana dell'ultrafiltrazione e causare incompatitura.
In un progetto di desalinizzazione dell'acqua di mare, dopo che il punto di dosaggio dell'ipoclorito di sodio è stato spostato in avanti all'ingresso del filtro multi-media, il tasso di crescita della differenza di pressione transmembrana ultrafiltrazione (TMP) è stato ridotto del 30%. Il metodo di dosaggio deve essere selezionato in modo flessibile in base alla qualità dell'acqua:
Dosaggio continuo: adatto per scene con piccole fluttuazioni della qualità dell'acqua, la quantità di dosaggio raccomandata è 1 ~ 5g/m³. In questo momento, la concentrazione residua di cloro nel serbatoio dell'acqua ultrafiltrazione dovrebbe essere assicurata che sia maggiore o uguale a 0. 5mg/L (in termini di Cl₂) per garantire l'effetto antibatterico continuo del sistema di tubazioni back-end.
Dosaggio di impatto: per l'acqua con alta attività microbica, il dosaggio deve essere aumentato a 10 ~ 15 g/m³, ogni volta per 30 ~ 60 minuti e una volta al giorno. Un caso di riutilizzo dell'acqua in una centrale elettrica mostra che il dosaggio dell'impatto può estendere il ciclo di contaminazione biologica delle membrane ultrafiltrazioni da 7 a 15 giorni.
2. Controllo preciso del bisolfito di sodio
La membrana di osmosi inversa ha una tolleranza estremamente bassa al cloro residuo (richiesto inferiore o uguale a 0. 01mg/L), quindi il bisolfito di sodio (NAHSO₃) deve essere aggiunto prima del filtro di sicurezza per la riduzione. Il dosaggio deve soddisfare i doppi indicatori: il rilevamento residuo di cloro è zero e il potenziale di riduzione dell'ossidazione (ORP) è stabile entro 200 mV.
Secondo la formula di reazione chimica (cl₂ + 2 NahSo₃ → 2HCl + Na₂so₄ + S ↓), i calcoli teorici mostrano che 1 mg/L di cloro residuo richiede 1,46 mg di Nahso₃ puro. Tuttavia, nei progetti reali, poiché la componente effettiva del bisolfito di sodio di livello industriale (in termini di SO₂) rappresenta solo il 64% al 67% e fattori come la reazione incompleta devono essere considerati, il dosaggio effettivo deve essere aumentato a 3 mg/L di cloro residuo.
I dati di un progetto di scarica zero in acque reflue chimiche hanno mostrato che quando la concentrazione residua di cloro era {{0}}. 8 mg/L, dopo aver aggiunto 1,17 mg/L di NahSo₃ industriale secondo il valore teorico, il cloro residuo nell'acqua di osmosi inversa rimaneva ancora a 0,05 mg/L; Dopo aver regolato il dosaggio a 2,4 mg/L, il cloro residuo è stato ridotto con successo al di sotto del limite di rilevamento.
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 reagisce con Fe³⁺ per generare precipitazioni di solfuro, causando frequenti intasamento del filtro di sicurezza; Inoltre, quando la concentrazione del suo solfato di prodotto di ossidazione (SO₄²⁻) supera i 200 mg/L, interferirà con il potenziale zeta della superficie della membrana RO, causando scendere il tasso di desalinizzazione dell'1%~ 2%.
Effetto del valore del pH sulla forma di cloro residuo e sull'efficienza battericida
L'effetto battericida del cloro residuo è strettamente correlato alla sua forma di esistenza. L'acido ipocloroso (Hocl), come molecola neutra, può penetrare nella parete cellulare dei microrganismi, con un potenziale redox fino a 1,49 V, e la sua capacità battericida è 80 ~ 100 volte quella dello ione ione di ipoclorito carico negativamente (OCL⁻). Il rapporto tra i due è direttamente determinato dal valore del pH del corpo idrico:
pH＜7.5: HOCl accounts for >80%e l'efficienza battericida è la migliore in questo momento.
Ph {{0}}. 0: hocl e ocl⁻ rappresentano ciascuno il 50%e l'effetto battericida è significativamente indebolito.
PH ＞ 8,5: OCL⁻ rappresenta ＞ 90%e la quantità di ipoclorito di sodio deve essere aumentata di 2 ~ 3 volte per ottenere lo stesso effetto di sterilizzazione.
Questa caratteristica spiega perché alcuni progetti bloccano ancora spesso l'ultrafiltrazione anche se viene rilevato un cloro residuo elevato (come 1,2 mg/L). Un caso di un impianto di trattamento delle acque reflue della carta mostra che quando il pH di ingresso sale da 6,8 a 8,2, la percentuale di hocl nel cloro residuo scende dall'85% al 45% e la frequenza di pulizia della membrana ultrafiltrazione aumenta da una volta al mese a una volta alla settimana. Dopo aver regolato il pH a 7. 0 aggiungendo acido cloridrico, la quantità di ipoclorito di sodio viene ridotta del 40%e la velocità di incrostazione della membrana ritorna a livelli normali.
Vale la pena notare che la combinazione di NaOH e NaClo è richiesta nella fase di pulizia chimica dell'ultrafiltrazione. In questo momento, sebbene l'ambiente alcalino (PH ＞ 10) faccia rappresentare OCL⁻ oltre il 99%, la sua forte proprietà ossidante può decomporre efficacemente polimeri extracellulari (EPS) e proteine nel biofilm.
Ad esempio, quando si utilizza una soluzione di pulizia contenente 200 mg/L NACLO (pH =11), il tasso di recupero del flusso di membrana può raggiungere oltre il 95%, mentre una semplice pulizia dell'acido può recuperare solo il 60%~ 70%. Ciò riflette la differenza essenziale tra i meccanismi di pulizia e sterilizzazione: il primo si concentra sulla decomposizione chimica della materia organica, mentre il secondo si basa sulla capacità di inattivazione microbica del cloro attivo.
Monitoraggio dei parametri chiave e regolazione dinamica
Per ottenere un controllo preciso, si consiglia di utilizzare le apparecchiature di monitoraggio online per tenere traccia dei seguenti parametri in tempo reale:
Cloro residuo di acqua ultrafiltrazione: rilevato dalla colorimetria DPD per garantire che la concentrazione sia all'interno dell'intervallo di {{0}}. 5 ~ 1,0 mg/l.
Osmosi inversa Acqua ORP: il mantenimento di 200 mV può verificare due volte l'effetto di rimozione del cloro residuo e l'adeguatezza dell'aggiunta di agente riducente.
Valore del pH: controllo pH inferiore o uguale a 7,5 nella fase di sterilizzazione e aumenta a 10 ~ 12 nella fase di pulizia.