Aké chemikálie sa bežne používajú v systémoch reverznej osmózy (RO)?

Chemický typ	Primárna funkcia	Typický bod vstrekovania
Koagulanty	Odstráňte koloidy, suspendované pevné látky a niektoré organické látky	Pred pieskovou filtráciou, ultrafiltráciou alebo inými procesmi separácie tuhých látok a kvapalín
Flokulanty	Zlepšite tvorbu vločiek, silu a výkonnosť usadzovania	V štádiu koagulácie a flokulácie
Biocídy	Ovládajte baktérie, riasy a iné mikroorganizmy	Príjem surovej vody alebo fáza predúpravy
Redukčné činidlá	Odstráňte zvyškový chlór a iné oxidačné látky	Pred membránou RO, zvyčajne pred kazetovým filtrom
Antiskalanty	Inhibujte tvorbu minerálneho kameňa na povrchu RO membrány	Vedenie napájacej vody RO
Kyseliny a zásady	Upravte pH a optimalizujte prevádzkové podmienky	Linka napájacej vody RO alebo iné určené stupne úpravy
Čistiace chemikálie	Odstráňte nečistoty a usadeniny z povrchov membrán	Počas chemického čistenia

Priemyselná napájacia voda často obsahuje koloidy a jemné suspendované častice, ktoré zostávajú vo vode stabilné a nemožno ich účinne odstrániť samotnou bežnou sedimentáciou. Ak tieto kontaminanty vstúpia do systému RO, môžu sa postupne hromadiť na povrchoch membrán, čím sa zvyšuje pokles tlaku na prívodnej strane, znižuje sa prietok permeátu a urýchľuje sa zanášanie membrány.

 

Koagulanty destabilizujú koloidné častice neutralizáciou alebo inou úpravou ich povrchového náboja, čo umožňuje časticiam ľahšie agregovať. Tento počiatočný proces je známy ako koagulácia. Destabilizované častice sa potom zrazia a spoja za vzniku väčších, viditeľnejších agregátov nazývaných vločky. Vývoj a rast týchto vločiek je známy ako flokulácia. Pretože koagulácia a flokulácia sa často vyskytujú spoločne počas úpravy vody, celkový proces sa bežne označuje ako koagulácia.

 

Bežné anorganické koagulanty používané pri úprave priemyselných vôd zahŕňajú polyalumíniumchlorid (PAC), síran polyželezitý, síran železnatý, síran hlinitý a chlorid železitý.

 

Pred dávkovaním sa koagulant typicky zriedi alebo rozpustí vo vode, aby sa pripravil chemický roztok. Dávkovacie čerpadlo potom vstrekuje roztok do potrubia napájacej vody, často pred statickým miešačom. V niektorých systémoch môže byť chemikália vstrekovaná pred čerpadlom napájacej vody, čo umožňuje obežnému kolesu čerpadla zabezpečiť miešanie.

 

Typická dávka koagulantu môže byť v rozsahu 3–5 mg/l, hoci skutočná potreba závisí od charakteristík napájacej vody a mala by byť stanovená testovaním v nádobe alebo iným vhodným hodnotením.

 

Keď samotný koagulant nemôže produkovať vločky s dostatočnou veľkosťou, pevnosťou alebo usadzovacími vlastnosťami, môže byť potrebné aj vločkovacie činidlo. Flokulanty pomáhajú zlepšiť tvorbu a separáciu vločiek, čím sa stáva efektívnejšia sedimentácia alebo filtrácia.

 

Koagulanty a flokulanty by sa normálne nemali vstrekovať priamo do tlakovej nádoby s membránou RO. Vo všeobecnosti sa pridávajú pred príslušným zariadením na separáciu tuhých látok a kvapalín, ako sú pieskové filtre alebo ultrafiltračné jednotky. Adekvátne miešanie a následná separácia sú nevyhnutné, pretože zvyškové chemikálie a neúplne odstránené vločky môžu samy osebe prispievať k znečisteniu membrány.

 

Priemyselná cirkulujúca voda, povrchová voda a niektoré ďalšie zdroje surovej vody môžu obsahovať baktérie, riasy a iné mikroorganizmy. Bez účinnej mikrobiálnej kontroly sa tieto organizmy môžu množiť v zariadeniach na predbežnú úpravu a potrubiach a prípadne vytvárať biofilmy na povrchoch membrán RO.

 

Pri použití oxidačných biocídov je dôležité zvážiť: mnohé polyamidové membrány RO sú citlivé na voľný chlór a iné silné oxidačné činidlá. Aj po dezinfekcii môže vo vode zostať zvyškový voľný chlór.

 

Ak sa chlórovaná voda dostane do polyamidovej RO membrány bez adekvátnej dechlorácie, dlhšia expozícia môže oxidovať materiál membrány a znížiť jej schopnosť odpudzovať soľ. V závažných prípadoch môže byť poškodenie nezvratné.

 

Z tohto dôvodu systémy RO, ktoré používajú dezinfekciu na báze chlóru, vo všeobecnosti vyžadujú krok dechlorácie predtým, ako voda dosiahne membránu. Ako redukčné činidlo na neutralizáciu zvyškového chlóru sa bežne používa hydrogensiričitan sodný alebo metabisulfit sodný.

 

Redukčné činidlo by sa malo vstrekovať na vhodné miesto pred membránou RO s dostatočným časom miešania a kontaktu. Často sa dávkuje pred patrónovým filtrom, aj keď presné usporiadanie závisí od konštrukcie systému. Zvyškový chlór by sa mal monitorovať, aby sa overilo, či je dechlorácia účinná.

 

Kľúčovým princípom je, že oxidačné biocídy môžu byť použité na mikrobiálnu kontrolu počas predbežnej úpravy, ale zvyškové oxidanty musia byť odstránené skôr, ako sa dostanú na RO membrány citlivé na chlór.

Antiskalanty patria medzi najdôležitejšie chemikálie v mnohých priemyselných systémoch RO, no ich úloha je niekedy nepochopená.

Pretože membrány RO odmietajú vysoký podiel rozpustených solí, môže sa zdať, že by mali zabrániť tvorbe vodného kameňa. V praxi môže nastať opak: odmietnuté soli sa hromadia v prúde koncentrátu, keď voda prechádza cez membránu.

 

Zvážte vápnik, hydrogénuhličitan, síran, bárium, stroncium a oxid kremičitý v napájacej vode. Tieto látky môžu zostať rozpustené za pôvodných podmienok napájacej vody. Keď však systém RO získava viac vody, zostávajúci koncentrát sa stáva čoraz koncentrovanejším.

Keď koncentrácia rozpustenej látky prekročí príslušný limit rozpustnosti alebo sa roztok dostatočne presýti, môžu sa na povrchu membrány vytvárať minerálne usadeniny. Bežné príklady zahŕňajú uhličitan vápenatý, síran vápenatý, síran bárnatý a usadeniny na báze oxidu kremičitého.

 

Dva bežné prístupy ku kontrole anorganického vodného kameňa sú zmäkčovanie iónovou výmenou a dávkovanie antiscalantu.

Zmäkčovanie iónovou výmenou odstraňuje ióny tvrdosti, najmä vápnik a horčík, a môže byť účinné pri kontrole tvorby vodného kameňa súvisiaceho s tvrdosťou. Neodstráni však všetky potenciálne látky tvoriace vodný kameň, ako je síran alebo oxid kremičitý. Zmäkčovanie tiež vyžaduje soľ na regeneráciu a vytvára prúd regeneračného odpadu. Často sa používa v malých a stredne veľkých systémoch alebo tam, kde sa špeciálne vyžaduje odstránenie tvrdosti.

 

Antiscalants sú široko používané vo väčších RO systémoch, pretože môžu kontrolovať niekoľko typov minerálneho usadzovania bez toho, aby vyžadovali úplné odstránenie iónov tvoriacich vodný kameň. Ich vhodnosť závisí od chemického zloženia napájacej vody a cieľovej rýchlosti regenerácie.

 

Antiskalanty pôsobia tak, že narúšajú tvorbu kryštálov, rast kryštálov a ukladanie minerálnych solí. Niektoré formulácie tiež poskytujú dispergačný účinok, ktorý pomáha udržiavať určité častice suspendované vo vode a znižuje ich tendenciu hromadiť sa na povrchoch membrán.

So správne zvoleným prostriedkom proti usadzovaniu vodného kameňa a vhodnou stratégiou dávkovania môže systém RO pracovať s vyššou mierou regenerácie v rámci svojich konštrukčných limitov, pričom sa znižuje riziko anorganického usadzovania.

 

Dávky antiscalantu sú všeobecne v rozsahu mg/l, ale požadovaná koncentrácia sa mení v závislosti od zloženia napájacej vody, konfigurácie membrány, prevádzkového tlaku, teploty a rýchlosti regenerácie. Na určenie vhodnej chemikálie a dávkovania by sa mala použiť analýza vody a projekcia mierky.

 

Viac antiscalantu nemusí nutne znamenať lepšiu kontrolu vodného kameňa. Nedostatočné dávkovanie môže zlyhať pri kontrole zrážania, zatiaľ čo nadmerné dávkovanie môže zvýšiť prevádzkové náklady a v závislosti od formulácie a chemického zloženia vody prispievať k organickému znečisteniu alebo iným problémom s kompatibilitou.

 

Chemický manažment má aj environmentálny rozmer. Látky proti vodnému kameňu, kyseliny, zásady, povrchovo aktívne látky a iné čistiace prostriedky môžu ovplyvniť kvalitu odpadovej vody, ak sa vypúšťajú bez vhodnej úpravy. Presné dávkovanie, pravidelné kontroly výkonu a správne riadenie tokov čistenia a koncentrátu môžu pomôcť znížiť spotrebu chemikálií a vplyv na životné prostredie.

 

Úprava pH je ďalším dôležitým chemickým kontrolným opatrením v niektorých systémoch RO. V závislosti od chémie napájacej vody a cieľov úpravy sa na optimalizáciu prevádzkových podmienok a kontrolu špecifických problémov s kvalitou vody môžu použiť kyseliny alebo zásady.

 

V niektorých jednopriechodových systémoch RO sa kyselina pridáva na zníženie pH napájacej vody. Tým sa mení rovnováha uhličitanu vo vode, posúva sa bikarbonát smerom k rozpustenému oxidu uhličitému a znižuje sa koncentrácia uhličitanu, ktorá je k dispozícii na vytvorenie vodného kameňa uhličitanu vápenatého. V dôsledku toho sa môže znížiť riziko tvorby vodného kameňa uhličitanu vápenatého.

 

Dávkovanie kyseliny však neodstraňuje každý typ rizika tvorby vodného kameňa. Napríklad síranové soli a oxid kremičitý vyžadujú samostatné hodnotenie. Konečná dávka kyseliny by sa preto mala určiť z kompletnej analýzy napájacej vody a projekcie mierky.

Ak je potrebné zvýšiť pH, môžu sa použiť zásady, ako je hydroxid sodný. Jednou z relevantných aplikácií je napájacia voda vstupujúca do systému RO s druhým priechodom.

 

Membrány RO účinne odstraňujú rozpustené ióny, ale rozpustený oxid uhličitý mnohé membrány RO zle odmietajú, pretože v typických podmienkach napájacej vody existuje primárne ako neutrálna, nenabitá molekula. V dôsledku toho môže oxid uhličitý prechádzať do permeátu z prvého priechodu RO a prispievať k zvýšenej vodivosti v napájacej vode druhého priechodu a vo vode produktu.

 

Zvýšenie pH môže premeniť rozpustený oxid uhličitý na hydrogénuhličitanové a uhličitanové ióny, ktoré sú membránou ľahšie odmietnuté. V správne navrhnutom systéme môže preto dávkovanie alkálií pred jednotkou RO s druhým priechodom zlepšiť odstraňovanie látok súvisiacich s oxidom uhličitým a pomôcť znížiť vodivosť vody konečného produktu.

 

Účinnosť tohto prístupu závisí od chemického zloženia vody, cieľového pH, vlastností membrány a konfigurácie systému. Ak sa vyžaduje veľmi nízka vodivosť, môže sa zvážiť aj dodatočná úprava, ako je odplynenie alebo leštička s iónovou výmenou so zmiešaným lôžkom.