Кері осмос мембранасының судың әртүрлі сапасын тазарту әсеріне әсері

Кері осмос (RO) қолданбаларында қоректік судың сапасы мембрана өнімділігіне, диктациялық ағынға, тұзды қабылдамауға, ластануға бейімділікке, қуат тұтынуға және тазалау жиілігіне негізгі әсер етеді. Бөлшектерге және табиғи органикалық заттарға (NOM) бай жер үсті сулары органикалық және биологиялық ластануға ықпал етеді, ал қаттылығымен, кремниймен және металл иондарымен сипатталатын жер асты сулары немесе ащы су көздері бейорганикалық ластану және қақтау қиындықтарын тудырады. Теңіз суының жоғары тұздылығы жоғары жұмыс қысымын талап етеді, бұл масштабтауды және биофильмнің пайда болуын күшейтеді. Ерітілген органикалық заттар мен микро ластағыштармен толтырылған ағынды сулар мембраналарды тез ластауы мүмкін, бұл қатаң алдын ала тазартуды және сенімді тазалау протоколдарын талап етеді. Осы контексттерде арнайы алдын ала өңдеу, дұрыс мембрана таңдау және оңтайландырылған операциялық бақылау RO тиімділігі мен ұзақ қызмет ету мерзімін сақтау үшін маңызды.

Кіріспе
Кері осмос (RO) жартылай өткізгіш мембрана арқылы гидравликалық қысымды қолдану арқылы суды еріген ерітінділерден бөледі. Қазіргі уақытта RO суды тазарту және қайта пайдаланудағы оның орталық рөлін атап көрсете отырып, дүниежүзілік тұщыландыру қуатының 65%-дан астамын құрайды. Дегенмен, мембрана өнімділігі қоректік су сипаттамаларына - органикалық жүктемеге, иондық құрамға, қатты бөлшектерге және биологиялық белсенділікке - өте сезімтал, олардың барлығы өткізгіш ағынды азайтуға, тұзды қабылдауды азайтуға, энергия тұтынуды арттыруға және мембрананың қызмет ету мерзімін қысқартуға мүмкіндік береді.

Азық суларының түрлері және олардың әсері
Жер үсті сулары
Жер үсті көздерінде (өзендер, көлдер) көбіне жоғары деңгейде суспензия, лайлану және NOM болады, бұл мембрананың тез ластануына және тиісті алдын ала өңделмеген жағдайда аралық жабынның бітелуіне әкеледі. Беткі суды аз мөлшерде алдын ала тазарту RO жұмысын тұрақтандыруға мүмкіндік бермейді, өйткені бөлшектер мен органикалық заттар мембрана беттерінде жиналып, концентрацияның поляризациясы мен ластануын тудырады.

Жер асты сулары / Тұщы сулар
Тұщы жер асты сулары орташа тұздылық пен кермектікке ие, теңіз суымен салыстырғанда осмостық қысымды төмендетеді, бірақ кальций карбонаты мен кремний диоксиді қабыршақтану қаупін арттырады. Кремний диоксиді масштабтауын, атап айтқанда, әдеттегі антискаланттармен тежеу ​​қиын, бұл ағынды сақтау және қайтымсыз ластануды болдырмау үшін арнайы бақылау стратегияларын қажет етеді.

Теңіз суы
Теңіз суы RO (SWRO) жоғары қысымда (әдетте 55–80 бар) ~25–30 бар осмостық қысымды жеңу үшін жұмыс істейді, бұл энергия сұранысын арттырады және мембрананың тығыздалуы мен ластануын күшейтеді. Бейорганикалық масштабтау (кальций сульфаты, карбонат) және биологиялық ластану кең таралған және антискалантты қатаң мөлшерлеуді, биофильмді бақылауды және жиі тазалауды қажет етеді.

Ағынды сулар
Қалалық немесе өнеркәсіптік ағынды суларды RO тазарту еріген органикалық заттардың, микроластырғыштардың және дезинфекциялық заттардың қалдықтарының жоғары жүктемелерімен күреседі, бұл ауыр органикалық және биологиялық ластануға әкеледі. Полиамидті RO мембраналарымен өңделген аурухана ағынды сулары TDS және COD айтарлықтай төмендейді, бірақ алдын ала RO фильтрациясыз және бақыланатын жұмыс жағдайларынсыз ағынның тез төмендеуіне ұшырайды.

Мембрананың өнімділігіне әсерлері
Ластану механизмдері
Органикалық ластану төменгі молекулалы органикалық қосылыстардың (LMWOC) мембрана беттеріне және кеуектерге адсорбциялануынан туындайды, бұл су өткізгіштігін тежейді. Бейорганикалық ластану мембрана бетінде аз еритін тұздардың (мысалы, кальций карбонаты, сульфатының) тұндырылуын қамтиды, бұл кеуектерді бітеп, белсенді қабатты зақымдайтын қатты қабыршақтарды жасайды. Микробтардың қосылуы мен биопленканың өсуіне негізделген биологиялық ластану ағынды одан әрі азайтады және локализацияланған масштабтауды ынталандырады.

Масштабтау
Кальций сульфаты мен карбонатты масштабтау әдетте қаттылық иондары мембрана бетіндегі ерігіштік шегінен асып кеткенде пайда болады, бұл концентрацияның поляризациясы арқылы жеделдетіледі. Коллоидты немесе еріген түрлер ретінде кездесетін кремний диоксиді дәстүрлі антискаланттарға, әсіресе ащы су RO жүйелерінде қарсы тұратын қатты, берік шөгінділерді құрайды.

Кері осмос мембранасының аралықтары бойынша масштабтау

Пермеат ағыны және тұзды қабылдамау
Өткізгіш ағыны трансмембраналық қысыммен артады, бірақ концентрация поляризациясы мен тығыздау әсерлеріне байланысты платолар. Жоғары қысымдар тұзды қабылдамауды біршама жақсартады, бірақ оңтайлы диапазондар ақаулар мен ластану қабаттары арқылы еріген заттардың конвективті күшінің жоғарылауына байланысты бас тартуды азайтады.

Энергияны тұтыну және жұмыс қысымы
Ластану және қабыршақтану гидравликалық кедергіні арттырады, бұл ағынды ұстап тұру үшін жоғары беру қысымын қажет етеді, осылайша меншікті энергия шығынын (SEC) және пайдалану шығындарын арттырады. Тазалау циклдары жиілеп, химиялық қолдану мен тоқтап қалу уақытын қосады.

Әсер ету стратегиялары
Алдын ала емдеу
Тиімді алдын ала өңдеу — коагуляция, ортаны сүзу, ультрафильтрация — бөлшектер мен NOM-ны жояды, ластану әлеуетін тежейді және RO өнімділігін тұрақтандырады. Жер үсті сулары үшін қос медиа сүзгілері және белсендірілген көмір адсорбциясы органикалық жүктемені азайтады және төменгі RO модульдерін қорғайды.

Тазарту және антискаланттар
Физикалық (кері жуу, алдын ала жуу) және химиялық (қышқылдар, сілтілер, тотықтырғыштар) тазалау хаттамалары ағынды және бас тартуды қалпына келтіру үшін ластаушы заттардың арнайы түрлеріне – органикалық заттар, бейорганикалық заттар, биопленкаларға бағытталған. Антискалантты мөлшерлеу, рН реттеу және көбікке қарсы агенттер қақ нуклеациясының және биоқабықтың пайда болуын болдырмауға көмектеседі.

Мембрананың бетінің модификациясы
Беттік егудегі соңғы жетістіктер (мысалы, полиакрил қышқылы, графеноксидті жабындар) тегіс, гидрофильді және теріс зарядталған беттері бар мембраналарды берді, ластануға төзімділік пен ағынды ұстауды арттырады.

Кейс зерттеулері

• Тунистегі ащы суды тұщыландыру:Толық ауқымды зауыт мерзімді тазалаумен тұрақты ұзақ мерзімді жұмысын көрсетті; ластануды сипаттау арнайы тазалау режимдерін қажет ететін аралас органикалық-бейорганикалық қабаттарды анықтады.
• Аурухана ағынды суларын қайта өңдеу:Полиамидті RO мембраналары TDS-ті ~1 500 мг/л-ден 90%-ға төмендетті, бірақ алдын ала өңдеу және оңтайландырылған қысым параметрлерінсіз өткізгіш ағыны 30 күн ішінде 25%-ға төмендеді.

Қорытындылар
Азық суының сапасы RO мембранасының өнімділігін реттейтін негізгі фактор болып табылады. Жер үсті сулары қатты бөлшектерді және NOM жоюды талап етеді; ащы көздер кремнеземді және қаттылықты бақылауды қажет етеді; теңіз суын тазарту жоғары қысымды жұмыс пен масштабты басқаруды теңестіруі керек; ағынды сулар мұқият алдын ала тазартуды және арнайы тазалауды талап етеді. Мембраналық материалдардағы, алдын ала өңдеу әдістеріндегі және нақты уақыттағы ластануды бақылаудағы инновациялар әртүрлі су сапасында RO төзімділігі мен тиімділігін арттыруды жалғастыруда. Осы стратегияларды дәйекті қолдану тұрақты RO операцияларын, ұзартылған мембрананың қызмет ету мерзімін және жоғары сапалы өткізгіштің сенімді өндірісін қамтамасыз етеді.