Ursachen und Lösungen für die Verschmutzung von Umkehrosmosemembranen

1. Hauptursachen der RO-Membranverschmutzung

Je nach Art der Verschmutzungen wird die Verschmutzung von RO-Membranen hauptsächlich in vier Typen unterteilt:

• Anorganische Ablagerungen (chemische Verschmutzung): Während der Umkehrosmose-Konzentration überschreiten schwerlösliche Salze wie Calcium, Magnesium, Carbonate, Sulfate und Silikate im Speisewasser ihre Löslichkeitsgrenzen. Sie kristallisieren aus und lagern sich auf der Membranoberfläche ab, wodurch eine harte Kesselsteinschicht entsteht.
• Organische und kolloidale Ablagerungen (viskose Ablagerungen): Natürliche organische Stoffe (z. B. Huminsäure), Öle, Tenside oder unvollständig entfernte Schwebstoffe und Kolloide im Speisewasser lagern sich an der Membranoberfläche an. Dadurch bildet sich eine viskose Ablagerungsschicht, die nicht nur die Membranporen verstopft, sondern auch weitere Verunreinigungen adsorbiert.
• Biologische Besiedlung (Reproduktionsbesiedlung): Bei unzureichender Desinfektion des Speisewassers vermehren sich Mikroorganismen wie Bakterien, Pilze und Algen rasant auf der Membranoberfläche. Sie bilden einen hartnäckigen Biofilm und scheiden Stoffwechselprodukte aus, die die Membranbestandteile schädigen können.
• Partikelverschmutzung (physikalische Verschmutzung): Schwebstoffe wie Sand und Rost gelangen typischerweise aufgrund unzureichender oder fehlerhafter Vorbehandlung in das System. Sie lagern sich auf der Membranoberfläche oder an den Kreuzungspunkten der Speiseleitungen ab.

2. Wie man feststellt, ob eine Reinigung erforderlich ist

Eine Reinigung ist im Allgemeinen erforderlich, wenn das System folgende Zustände aufweist:

• Verringerter Permeatfluss: Der normalisierte Permeatfluss sinkt im Vergleich zum Ausgangswert um 10 bis 15 Prozent.
• Erhöhter Druckabfall: Der Druckabfall zwischen den Stufen steigt deutlich an (z. B. um mehr als 15 % oder der Druckabfall in der ersten Stufe übersteigt 0,25 MPa).
• Verringerte Salzrückhaltung: Die Qualität des Permeats verschlechtert sich, wobei der normalisierte Salzdurchgang um 10 bis 15 % zunimmt.

3. Lösungen und Reinigungsprotokolle

Die Kernlösung für Membranverschmutzung ist Reinigung vor Ort (CIP), was sowohl physikalische als auch chemische Reinigungsmaßnahmen umfasst.

Physische Reinigung

Hauptsächlich dient dieses Verfahren der Entfernung loser Ablagerungen von der Membranoberfläche (z. B. leichter Partikelablagerungen). Dabei wird mit reinem Wasser unter niedrigem Druck und hoher Durchflussrate gespült, wobei die hydraulische Scherkraft die Ablagerungen wegspült. Zur Verstärkung des Effekts kann zusätzlich eine Reinigung mit einem Luft-Wasser-Gemisch eingesetzt werden.

Chemische Reinigung

Je nach Art der Ablagerungen müssen geeignete chemische Mittel für die Zirkulation und das Einweichen ausgewählt werden:

• Für anorganische Ablagerungen: Verwenden saure Reiniger (z. B. 0,2 % bis 1 % Zitronensäure oder Salzsäure, pH-Wert auf 2-3 eingestellt), um Carbonate und Metalloxide effektiv aufzulösen.
• Für organische Stoffe, Kolloide und biologische Ablagerungen: Verwenden alkalische Reiniger (z. B. 0,1 % bis 0,5 % Natriumhydroxid in Kombination mit Tensiden oder EDTA, pH-Wert auf 10-12 eingestellt), um zähflüssigen Schmutz aufzulösen und Biofilme zu entfernen.
• Bei zusammengesetztem Bewuchs: In der Regel wird zunächst eine alkalische Reinigung durchgeführt, um organische/biologische Ablagerungen zu entfernen, gefolgt von einer sauren Reinigung zur Entfernung anorganischer Ablagerungen.

Standardreinigungsverfahren

1. Vorspülen: Schalten Sie das System ab und spülen Sie es mit RO-Permeat unter niedrigem Druck, um restliches Speisewasser aus den Membranmodulen zu entfernen.
2. Lösungsvorbereitung & Zirkulation: Bereiten Sie die Reinigungslösung im angegebenen Verhältnis zu. Pumpen Sie sie mit niedrigem Druck (üblicherweise ≤ 0,2–0,3 MPa) und der halben normalen Reinigungsdurchflussrate in das System. Lassen Sie die Lösung 30–60 Minuten zirkulieren.
3. Einweichen: Die Zirkulation unterbrechen und die Reinigungslösung für eine gewisse Zeit in die Membran einwirken lassen (z. B. 10 Minuten zirkulieren lassen, dann stoppen und 5 Minuten einwirken lassen), damit das Mittel die Ablagerungsschicht vollständig durchdringen kann.
4. Nach dem Abspülen: Die Reinigungslösung ablassen und das System gründlich mit Permeat spülen, bis der pH-Wert des Abwassers neutral ist und es frei von Schaum und Geruch ist.
5. Leistungsüberprüfung: Starten Sie das System neu und führen Sie einen Testlauf bei niedrigem Druck durch, um zu beobachten, ob der Permeatfluss und die Salzrückhaltung wieder über 90 % der Ausgangswerte erreicht haben.

4. Empfehlungen zur Vorbeugung und routinemäßigen Wartung

• Vorbehandlung optimieren: Verbesserung der Vorbehandlungsprozesse wie Koagulation, Filtration und Enthärtung, um sicherzustellen, dass der Schlammdichteindex (SDI) des Speisewassers
• Regelmäßige körperliche Durchblutung: Wenn die Bedingungen es zulassen, führen Sie täglich eine Spülung mit niedrigem Druck und hohem Durchfluss durch. Dies ist effektiver als das Abwarten, bis sich Ablagerungen gebildet haben, bevor Sie eine chemische Reinigung durchführen.
• Richtige Chemikaliendosierung: Um Ablagerungen und mikrobielles Wachstum zu hemmen, sollten je nach Qualität des Speisewassers geeignete Mengen an Antiscalants, Dispergiermitteln und speziellen Bioziden dosiert werden.
• Standardisierter Betrieb: Vermeiden Sie eine Überlastung des Systems. Spülen Sie das System vor dem Abschalten stets gründlich durch, um zu verhindern, dass sich Ablagerungen auf der Membranoberfläche festsetzen.

⚠️ Vorsichtsmaßnahmen: Verwenden Sie niemals unbedacht hohe Konzentrationen starker Säuren oder Laugen und verlängern Sie die Reinigungszeiten nicht, da dies die aktive Schicht der Membran irreversibel schädigt. Wenn die Online-Reinigung unwirksam ist oder die Verschmutzung extrem hoch, sollten Sie die Membranelemente zur professionellen Offline-Reinigung ausbauen oder komplett austauschen.