Ποιες χημικές ουσίες χρησιμοποιούνται συνήθως σε συστήματα αντίστροφης όσμωσης (RO);

Χημικός Τύπος	Πρωτεύουσα Λειτουργία	Τυπικό σημείο έγχυσης
Πηκτικά	Αφαιρέστε τα κολλοειδή, τα αιωρούμενα στερεά και κάποια οργανική ύλη	Πριν από τη διήθηση με άμμο, την υπερδιήθηση ή άλλες διαδικασίες διαχωρισμού στερεού-υγρού
Κροκιδωτικά	Βελτιώστε το σχηματισμό κροκίδωσης, τη δύναμη και την απόδοση καθίζησης	Στο στάδιο της πήξης και της κροκίδωσης
Βιοκτόνα	Ελέγξτε τα βακτήρια, τα φύκια και άλλους μικροοργανισμούς	Στάδιο πρόσληψης ακατέργαστου νερού ή προεπεξεργασίας
Αναγωγικοί παράγοντες	Αφαιρέστε το υπολειμματικό χλώριο και άλλες οξειδωτικές ουσίες	Πριν από τη μεμβράνη RO, συνήθως ανάντη του φίλτρου φυσιγγίου
Αντιολισθητικά	Αναστέλλουν το σχηματισμό ορυκτών αλάτων σε επιφάνειες μεμβράνης RO	Γραμμή τροφοδοσίας νερού RO
Οξέα και αλκάλια	Ρυθμίστε το pH και βελτιστοποιήστε τις συνθήκες λειτουργίας	Γραμμή τροφοδοσίας νερού RO ή άλλα καθορισμένα στάδια επεξεργασίας
Χημικά καθαρισμού	Αφαιρέστε ρύπους και εναποθέσεις από τις επιφάνειες της μεμβράνης	Κατά τον χημικό καθαρισμό

Το βιομηχανικό νερό τροφοδοσίας περιέχει συχνά κολλοειδή και λεπτά αιωρούμενα σωματίδια που παραμένουν σταθερά στο νερό και δεν μπορούν να αφαιρεθούν αποτελεσματικά μόνο με συνηθισμένη καθίζηση. Εάν αυτοί οι ρύποι εισέλθουν σε ένα σύστημα RO, μπορεί σταδιακά να συσσωρευτούν στις επιφάνειες της μεμβράνης, αυξάνοντας την πτώση πίεσης από την πλευρά τροφοδοσίας, μειώνοντας τη ροή του διηθήματος και επιταχύνοντας τη ρύπανση της μεμβράνης.

 

Τα πηκτικά αποσταθεροποιούν τα κολλοειδή σωματίδια εξουδετερώνοντας ή τροποποιώντας με άλλο τρόπο τα επιφανειακά τους φορτία, επιτρέποντας στα σωματίδια να συσσωρεύονται πιο εύκολα. Αυτή η αρχική διαδικασία είναι γνωστή ως πήξη. Τα αποσταθεροποιημένα σωματίδια στη συνέχεια συγκρούονται και συνδυάζονται για να σχηματίσουν μεγαλύτερα, πιο ορατά συσσωματώματα που ονομάζονται κροκίδες. Η ανάπτυξη και ανάπτυξη αυτών των κροκίδων είναι γνωστή ως κροκίδωση. Επειδή η πήξη και η κροκίδωση συμβαίνουν συχνά μαζί κατά την επεξεργασία του νερού, η συνολική διαδικασία αναφέρεται συνήθως ως πήξη.

 

Τα κοινά ανόργανα πηκτικά που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανική επεξεργασία νερού περιλαμβάνουν χλωριούχο πολυαλουμίνιο (PAC), θειικό πολυσιίδη, θειικό σίδηρο, θειικό αργίλιο και χλωριούχο σίδηρο.

 

Πριν από τη δόση, το πηκτικό τυπικά αραιώνεται ή διαλύεται σε νερό για να παρασκευαστεί ένα χημικό διάλυμα. Στη συνέχεια, μια δοσομετρική αντλία εγχέει το διάλυμα στη γραμμή τροφοδοσίας νερού, συχνά ανάντη ενός στατικού αναμικτήρα. Σε ορισμένα συστήματα, η χημική ουσία μπορεί να εγχυθεί ανάντη της αντλίας τροφοδοτικού νερού, επιτρέποντας στην πτερωτή της αντλίας να παρέχει ανάμειξη.

 

Μια τυπική δόση πηκτικού μπορεί να κυμαίνεται από 3–5 mg/L, αν και η πραγματική απαίτηση εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά του νερού τροφοδοσίας και θα πρέπει να καθοριστεί μέσω δοκιμών σε βάζο ή άλλων κατάλληλων αξιολογήσεων.

 

Όταν ένα πηκτικό από μόνο του δεν μπορεί να παράγει κροκίδες με επαρκές μέγεθος, αντοχή ή χαρακτηριστικά καθίζησης, μπορεί επίσης να απαιτείται κροκιδωτικό. Τα κροκιδωτικά βοηθούν στη βελτίωση του σχηματισμού και του διαχωρισμού των κροκίδων, καθιστώντας την καθίζηση ή τη διήθηση πιο αποτελεσματική.

 

Τα πηκτικά και τα κροκιδωτικά δεν πρέπει κανονικά να εγχέονται απευθείας σε δοχείο πίεσης μεμβράνης RO. Γενικά προστίθενται ανάντη του σχετικού εξοπλισμού διαχωρισμού στερεών-υγρού, όπως φίλτρα άμμου ή μονάδες υπερδιήθησης. Η επαρκής ανάμειξη και ο κατάντη διαχωρισμός είναι απαραίτητες επειδή τα υπολείμματα χημικών ουσιών και οι ατελώς αφαιρεθείσες κροκίδες μπορούν να συμβάλουν στη ρύπανση της μεμβράνης.

 

Το βιομηχανικό κυκλοφορούν νερό, τα επιφανειακά ύδατα και ορισμένες άλλες πηγές ακατέργαστου νερού μπορεί να περιέχουν βακτήρια, φύκια και άλλους μικροοργανισμούς. Χωρίς αποτελεσματικό μικροβιακό έλεγχο, αυτοί οι οργανισμοί μπορούν να πολλαπλασιαστούν σε εξοπλισμό προεπεξεργασίας και αγωγούς και τελικά να σχηματίσουν βιοφίλμ σε επιφάνειες μεμβράνης RO.

 

Υπάρχει ένα σημαντικό στοιχείο κατά τη χρήση οξειδωτικών βιοκτόνων: πολλές μεμβράνες πολυαμιδίου RO είναι ευαίσθητες στο ελεύθερο χλώριο και σε άλλους ισχυρούς οξειδωτικούς παράγοντες. Ακόμη και μετά την απολύμανση, το υπόλοιπο ελεύθερο χλώριο μπορεί να παραμείνει στο νερό.

 

Εάν το χλωριωμένο νερό εισέλθει σε μια μεμβράνη RO πολυαμιδίου χωρίς επαρκή αποχλωρίωση, η παρατεταμένη έκθεση μπορεί να οξειδώσει το υλικό της μεμβράνης και να μειώσει την απόδοση απόρριψης αλάτων. Σε σοβαρές περιπτώσεις, η βλάβη μπορεί να είναι μη αναστρέψιμη.

 

Για το λόγο αυτό, τα συστήματα RO που χρησιμοποιούν απολύμανση με βάση το χλώριο γενικά απαιτούν ένα βήμα αποχλωρίωσης πριν το νερό φτάσει στη μεμβράνη. Το όξινο θειώδες νάτριο ή το μεταδιθειώδες νάτριο χρησιμοποιείται συνήθως ως αναγωγικός παράγοντας για την εξουδετέρωση του υπολειμματικού χλωρίου.

 

Ο αναγωγικός παράγοντας πρέπει να εγχέεται σε κατάλληλο σημείο ανάντη της μεμβράνης RO, με επαρκή χρόνο ανάμειξης και επαφής. Συχνά χορηγείται πριν από το φίλτρο φυσιγγίου, αν και η ακριβής διάταξη εξαρτάται από τη σχεδίαση του συστήματος. Το υπολειμματικό χλώριο θα πρέπει να παρακολουθείται για να επαληθεύεται ότι η αποχλωρίωση είναι αποτελεσματική.

 

Η βασική αρχή είναι ότι τα οξειδωτικά βιοκτόνα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για μικροβιακό έλεγχο κατά τη διάρκεια της προεπεξεργασίας, αλλά τα υπολειμματικά οξειδωτικά πρέπει να αφαιρεθούν πριν φτάσουν στις ευαίσθητες στο χλώριο μεμβράνες RO.

Τα αντιολισθητικά είναι από τα πιο σημαντικά χημικά σε πολλά βιομηχανικά συστήματα RO, ωστόσο ο ρόλος τους μερικές φορές παρεξηγείται.

Επειδή οι μεμβράνες RO απορρίπτουν μεγάλη αναλογία διαλυμένων αλάτων, μπορεί να φαίνεται ότι θα πρέπει να εμποδίζουν το σχηματισμό αλάτων. Στην πράξη, μπορεί να συμβεί το αντίθετο: τα απορριπτόμενα άλατα συσσωρεύονται στο ρεύμα του συμπυκνώματος καθώς το νερό περνά μέσα από τη μεμβράνη.

 

Λάβετε υπόψη το ασβέστιο, το διττανθρακικό, το θειικό, το βάριο, το στρόντιο και το πυρίτιο στο νερό τροφοδοσίας. Αυτές οι ουσίες μπορεί να παραμείνουν διαλυμένες υπό τις αρχικές συνθήκες νερού τροφοδοσίας. Ωστόσο, καθώς το σύστημα RO ανακτά περισσότερο νερό, το υπόλοιπο συμπύκνωμα συγκεντρώνεται όλο και περισσότερο.

Όταν η συγκέντρωση μιας διαλυμένης ουσίας υπερβαίνει το σχετικό όριο διαλυτότητας ή το διάλυμα γίνει επαρκώς υπερκορεσμένο, μπορεί να σχηματιστούν εναποθέσεις ορυκτών στην επιφάνεια της μεμβράνης. Κοινά παραδείγματα περιλαμβάνουν ανθρακικό ασβέστιο, θειικό ασβέστιο, θειικό βάριο και εναποθέσεις με βάση το πυρίτιο.

 

Δύο κοινές προσεγγίσεις για τον έλεγχο της ανόργανης κλίμακας είναι η ιοντοανταλλακτική μαλάκυνση και η δοσολογία αντισκωριακών.

Η μαλάκυνση με ανταλλαγή ιόντων αφαιρεί τα ιόντα σκληρότητας, ιδιαίτερα το ασβέστιο και το μαγνήσιο, και μπορεί να είναι αποτελεσματικό για τον έλεγχο της απολέπισης που σχετίζεται με τη σκληρότητα. Ωστόσο, δεν αφαιρεί όλες τις πιθανές ουσίες που σχηματίζουν άλατα, όπως το θειικό άλας ή το πυρίτιο. Το μαλάκωμα απαιτεί επίσης αλάτι για αναγέννηση και παράγει ένα ρεύμα αποβλήτων αναγέννησης. Συχνά χρησιμοποιείται σε συστήματα μικρού και μεσαίου μεγέθους ή όπου απαιτείται ειδικά η αφαίρεση σκληρότητας.

 

Τα αντιολισθητικά χρησιμοποιούνται ευρέως σε μεγαλύτερα συστήματα RO επειδή μπορούν να ελέγξουν διάφορους τύπους απολέπισης ορυκτών χωρίς να απαιτείται πλήρης αφαίρεση των ιόντων που σχηματίζουν άλατα. Η καταλληλότητά τους εξαρτάται από τη χημεία του νερού τροφοδοσίας και τον στόχο ανάκτησης.

 

Τα αντιολισθητικά δρουν παρεμποδίζοντας τη δημιουργία πυρήνων κρυστάλλων, την ανάπτυξη των κρυστάλλων και την εναπόθεση ορυκτών αλάτων. Ορισμένες συνθέσεις παρέχουν επίσης ένα αποτέλεσμα διασποράς που βοηθά στη διατήρηση ορισμένων σωματιδίων σε αιώρηση στο νερό και μειώνει την τάση τους να συσσωρεύονται στις επιφάνειες της μεμβράνης.

Με ένα σωστά επιλεγμένο αντισκωριακό και μια κατάλληλη στρατηγική δοσολογίας, ένα σύστημα RO μπορεί να λειτουργήσει με υψηλότερο ρυθμό ανάκτησης εντός των ορίων σχεδιασμού του, ενώ μειώνει τον κίνδυνο ανόργανης απολέπισης.

 

Οι δοσολογίες αντιολισθητικών είναι γενικά στην περιοχή mg/L, αλλά η απαιτούμενη συγκέντρωση ποικίλλει ανάλογα με τη σύνθεση του νερού τροφοδοσίας, τη διαμόρφωση της μεμβράνης, την πίεση λειτουργίας, τη θερμοκρασία και τον ρυθμό ανάκτησης. Για τον προσδιορισμό της κατάλληλης χημικής ουσίας και της κατάλληλης δόσης θα πρέπει να χρησιμοποιείται ανάλυση νερού και προβολή κλιμάκωσης.

 

Περισσότερο αντιολισθητικό δεν σημαίνει απαραίτητα καλύτερο έλεγχο των αλάτων. Η ανεπαρκής δοσολογία μπορεί να αποτύχει στον έλεγχο της βροχόπτωσης, ενώ η υπερβολική δόση μπορεί να αυξήσει το λειτουργικό κόστος και, ανάλογα με τη σύνθεση και τη χημεία του νερού, να συμβάλει σε οργανική ρύπανση ή άλλα προβλήματα συμβατότητας.

 

Η χημική διαχείριση έχει επίσης περιβαλλοντική διάσταση. Τα αντιαλευρώδη, τα οξέα, τα αλκάλια, τα επιφανειοδραστικά και άλλα καθαριστικά μπορούν να επηρεάσουν την ποιότητα των λυμάτων εάν απορρίπτονται χωρίς κατάλληλη επεξεργασία. Η ακριβής δοσολογία, οι περιοδικές αναθεωρήσεις απόδοσης και η σωστή διαχείριση των ρευμάτων καθαρισμού και συμπυκνώματος μπορούν να συμβάλουν στη μείωση της κατανάλωσης χημικών και των περιβαλλοντικών επιπτώσεων.

 

Η ρύθμιση του pH είναι ένα άλλο σημαντικό μέτρο χημικού ελέγχου σε ορισμένα συστήματα RO. Ανάλογα με τους στόχους της χημείας και της επεξεργασίας του νερού τροφοδοσίας, μπορεί να χρησιμοποιηθούν οξέα ή αλκάλια για τη βελτιστοποίηση των συνθηκών λειτουργίας και τον έλεγχο συγκεκριμένων ζητημάτων ποιότητας του νερού.

 

Σε ορισμένα συστήματα RO μονής διέλευσης, προστίθεται οξύ για τη μείωση του pH του νερού τροφοδοσίας. Αυτό αλλάζει την ανθρακική ισορροπία στο νερό, μετατοπίζοντας τα διττανθρακικά προς το διαλυμένο διοξείδιο του άνθρακα και μειώνοντας τη διαθέσιμη συγκέντρωση ανθρακικού για να σχηματιστεί κλίμακα ανθρακικού ασβεστίου. Ως αποτέλεσμα, ο κίνδυνος απολέπισης ανθρακικού ασβεστίου μπορεί να μειωθεί.

 

Ωστόσο, η δοσολογία οξέος δεν εξαλείφει κάθε τύπο κινδύνου απολέπισης. Τα θειικά άλατα και το πυρίτιο, για παράδειγμα, απαιτούν ξεχωριστή αξιολόγηση. Η τελική δόση οξέος θα πρέπει επομένως να προσδιορίζεται από μια πλήρη ανάλυση τροφοδοτικού νερού και μια προβολή κλιμάκωσης.

Τα αλκάλια, όπως το υδροξείδιο του νατρίου, μπορούν να χρησιμοποιηθούν όταν απαιτείται αύξηση του pH. Μια σχετική εφαρμογή είναι το νερό τροφοδοσίας που εισέρχεται σε ένα σύστημα RO δεύτερης διέλευσης.

 

Οι μεμβράνες RO απορρίπτουν αποτελεσματικά τα διαλυμένα ιόντα, αλλά το διαλυμένο διοξείδιο του άνθρακα απορρίπτεται ελάχιστα από πολλές μεμβράνες RO επειδή υπάρχει κυρίως ως ουδέτερο, αφόρτιστο μόριο υπό τυπικές συνθήκες τροφοδοτικού νερού. Ως αποτέλεσμα, το διοξείδιο του άνθρακα μπορεί να περάσει στο διήθημα από το πρώτο πέρασμα RO και να συμβάλει σε αυξημένη αγωγιμότητα στο νερό τροφοδοσίας δεύτερης διέλευσης και στο νερό του προϊόντος.

 

Η αύξηση του pH μπορεί να μετατρέψει το διαλυμένο διοξείδιο του άνθρακα σε διττανθρακικά και ανθρακικά ιόντα, τα οποία απορρίπτονται πιο εύκολα από τη μεμβράνη. Σε ένα σωστά σχεδιασμένο σύστημα, η δοσομέτρηση αλκαλίων ανάντη της μονάδας RO δεύτερης διέλευσης μπορεί επομένως να βελτιώσει την απομάκρυνση των ειδών που σχετίζονται με το διοξείδιο του άνθρακα και να συμβάλει στη μείωση της αγωγιμότητας του νερού του τελικού προϊόντος.

 

Η αποτελεσματικότητα αυτής της προσέγγισης εξαρτάται από τη χημεία του νερού, το στόχο pH, τα χαρακτηριστικά της μεμβράνης και τη διαμόρφωση του συστήματος. Όπου απαιτείται πολύ χαμηλή αγωγιμότητα, μπορεί επίσης να εξεταστεί το ενδεχόμενο πρόσθετης επεξεργασίας, όπως η απαερίωση ή ένας στιλβωτής ανταλλαγής ιόντων μικτής κλίνης.