Khử trùng và kiểm soát clo trong hệ thống màng RO + UF | Nước STARK

Giới thiệu

Hệ thống màng kép tích hợp siêu lọc (UF) và thẩm thấu ngược (RO) ngày càng được áp dụng trong xử lý nước công nghiệp do hiệu suất lọc vượt trội và kiểm soát vi sinh vật. Tuy nhiên, một trong những thách thức quan trọng nhất trong các hệ thống như vậy nằm ở việc cân bằng khử trùng hiệu quả với bảo vệ màng — đặc biệt là khi sử dụng các chất oxy hóa như natri hypochlorite.

Mặc dù clo có hiệu quả trong việc kiểm soát sự bám bẩn sinh học trong màng siêu lọc, nhưng nó có thể gây ra thiệt hại không thể phục hồi cho màng RO polyamide nếu không được trung hòa đúng cách. Điều này làm cho việc thực hiện kiểm soát chính xác liều lượng clo, giám sát dư lượng và trung hòa natri bisulfit trở nên cần thiết.

Trong bài viết này, chúng tôi khám phá các chiến lược thực tế để khử trùng trong hệ thống màng kép, tập trung vào:

• Liều lượng natri hypoclorit tối ưu cho màng UF
• Kiểm soát clo dư trước màng RO
• Liều lượng natri bisulfit hiệu quả và cân nhắc pH theo thời gian thực
• Các thông số giám sát để đảm bảo hoạt động an toàn và ổn định

Cho dù bạn đang thiết kế một hệ thống mới hay tối ưu hóa một nhà máy hiện có, những thông tin chi tiết này sẽ giúp bạn giảm tắc nghẽn màng, kéo dài tuổi thọ và duy trì sự an toàn của vi sinh vật trong suốt quá trình của bạn.

Chiến lược định lượng natri hypochlorite cho hệ thống UF

Natri hypochlorite (NaClO) là một trong những chất khử trùng được sử dụng rộng rãi nhất trong hệ thống tiền xử lý siêu lọc (UF). Đặc tính oxy hóa mạnh của nó làm cho nó có hiệu quả trong việc bất hoạt vi khuẩn, vi rút và các sinh vật tạo màng sinh học trên bề mặt màng UF. Tuy nhiên, để đảm bảo cả hiệu quả và tuổi thọ màng, liều lượng phải chính xác và được theo dõi cẩn thận.

Phạm vi định lượng điển hình

Để khử trùng liên tục trong quá trình hoạt động, nồng độ natri hypochlorite được khuyến nghị trong nước cấp UF thường là:

• 1–3 mg / L cho liều lượng bảo trì tiêu chuẩn
• 5–10 mg / L để khử trùng chuyên sâu định kỳ hoặc rửa ngược tăng cường hóa chất (CEB)

Những cân nhắc chính

• Tính đồng nhất trộn: Natri hypoclorit nên được trộn kỹ với nước cấp ở thượng nguồn của các mô-đun UF để tránh tập trung quá mức cục bộ.
• Thời gian liên hệ: Duy trì thời gian tiếp xúc thích hợp (thường là 5–10 phút) để cho phép khử trùng hoàn toàn trước khi đi vào màng.
• Quản lý còn lại: Quá nhiều clo phải được quản lý cẩn thận để tránh làm hỏng màng RO hạ lưu.

STARK khuyên bạn nên lắp đặt một máy bơm định lượng clo chuyên dụng với điều khiển PID và giám sát dư lượng trực tuyến, đảm bảo rằng liều lượng hypochlorite nhất quán và an toàn cho hoạt động của UF.

Định lượng natri bisulfit chính xác để bảo vệ màng RO

Màng thẩm thấu ngược polyamide (RO) rất nhạy cảm với các chất oxy hóa như clo tự do và cloramin. Tiếp xúc với nồng độ clo dư ngay cả ở mức thấp có thể dẫn đến sự xuống cấp không thể đảo ngược của cấu trúc màng, gây mất khả năng đào thải muối và tăng tính thấm. Để ngăn chặn điều này, natri bisulfit (NaHSO₃) thường được sử dụng như một chất khử để trung hòa clo trước khi nước đi vào hệ thống RO.

Liều lượng SBS được đề xuất

Phản ứng trung hòa là:

Cl₂ + NaHSO₃ + H₂O → 2Cl⁻ + NaHSO₄ + 2H⁺

Theo hướng dẫn chung:

• 1,0 mg / L clo tự do yêu cầu xấp xỉ 1,8 mg / L natri bisulfit để trung hòa hoàn toàn.
• Dư thừa nhỏ (10–20%) SBS thường được sử dụng để đảm bảo giảm hoàn toàn, nhưng nên tránh dùng quá liều.

Các phương pháp hay nhất

• Trộn nội tuyến: Natri bisulfit nên được bơm bằng máy trộn tĩnh để đảm bảo phân tán và phản ứng hoàn toàn.
• Thời gian phản ứng: Cho phép ít nhất 20–30 giây thời gian tiếp xúc trước khi tiếp cận màng RO.
• Giám sát dư lượng: Cài đặt máy phân tích clo trực tuyến ở thượng nguồn và hạ lưu của quá trình tiêm SBS để xác minh việc loại bỏ clo hoàn toàn.

Việc không kiểm soát đúng liều lượng SBS có thể dẫn đến sự đột phá của clo dư hoặc sự xâm nhập quá mức của sulfite, có thể thúc đẩy sự phát triển của vi sinh vật ở hạ lưu. Hệ thống STARK được thiết kế với bơm định lượng SBS tự động và điều khiển phản hồi tích hợp để bảo vệ màng tối ưu.

pH ảnh hưởng đến hiệu quả khử trùng clo như thế nào

Hiệu quả của clo như một chất khử trùng phụ thuộc nhiều vào độ pH. Trong nước, clo tồn tại trong trạng thái cân bằng giữa hai loài:

Cl₂ + H₂O ⇌ HOCl + H⁺ + Cl⁻ ⇌ OCl⁻ + H⁺

Trong hai hình thức này, axit hypochlorous (HOCl) là một chất khử trùng mạnh hơn nhiều so với ion hypochlorit (OCl⁻). Sự phân bố giữa các loài này phụ thuộc vào pH:

• Ở độ pH 6.0–7.0: Hơn 80–90% tồn tại dưới dạng HOCl → Hiệu quả khử trùng cao
• Ở độ pH 8.0: Chỉ còn lại ~20% dưới dạng HOCl → Khử trùng suy yếu

Điều này có nghĩa là để kiểm soát vi sinh vật tối ưu trong tiền xử lý siêu lọc, duy trì độ pH giữa 6.5 và 7.5 là lý tưởng. Ở mức pH cao hơn, cần nhiều clo hơn đáng kể để đạt được kết quả khử trùng tương tự, điều này làm tăng chi phí hóa chất và rủi ro đối với màng RO.

Ý nghĩa thực tế

• Hiệu quả khử trùng: pH thấp hơn = nhiều HOCl hơn = bất hoạt vi sinh vật nhanh hơn và hoàn toàn hơn
• An toàn hóa chất: Liều clo thấp hơn cần thiết ở độ pH tối ưu = giảm nguy cơ quá liều
• Bảo vệ màng: Kiểm soát độ pH chính xác giảm thiểu lượng clo dư thừa và giảm nhu cầu SBS

Hệ thống STARK bao gồm giám sát pH trực tuyến và các đơn vị định lượng axit/bazơ để duy trì điều kiện khử trùng lý tưởng và đảm bảo trung hòa clo tối ưu trước màng RO.

Làm sạch và khử trùng: Sự khác biệt chính trong bảo trì RO / UF

Trong hệ thống màng kép, cả hai Hấp và sự tẩy uế là cần thiết nhưng phục vụ các mục đích rất khác nhau. Nhầm lẫn cả hai có thể dẫn đến việc sử dụng hóa chất không đúng cách, giảm tuổi thọ màng hoặc kiểm soát bám bẩn không hiệu quả.

1. Mục đích

• Sự tẩy uế: Nhằm tiêu diệt hoặc tiêu diệt vi khuẩn, vi rút và các mầm bệnh khác. Thường đạt được với các chất oxy hóa như natri hypochlorite hoặc chất diệt khuẩn không oxy hóa.
• Làm sạch hóa chất: Tập trung vào việc loại bỏ các vết bẩn vật lý hoặc hóa học như đóng cặn, màng sinh học hoặc lắng đọng hữu cơ bằng dung dịch axit hoặc kiềm.

2. Thời gian và tần suất

• Sự tẩy uế: Được thực hiện liên tục hoặc định kỳ (ví dụ: hàng ngày hoặc hàng tuần) để kiểm soát sự phát triển của vi sinh vật, đặc biệt là trong các hệ thống tiền xử lý UF.
• Hấp: Được thực hiện khi cần thiết, thường là khi các chỉ số hiệu suất như áp suất xuyên màng (TMP), tốc độ dòng chảy chuẩn hóa hoặc loại bỏ muối vượt quá ngưỡng chấp nhận được.

3. Hóa chất được sử dụng

• Sự tẩy uế: Natri hypochlorite, hydrogen peroxide, axit peracetic
• Hấp: Axit xitric, natri hydroxit, EDTA, chất hoạt động bề mặt

Điều quan trọng cần lưu ý là các chất khử trùng phải được loại bỏ hoàn toàn hoặc trung hòa trước khi bắt đầu làm sạch — đặc biệt là trong các hệ thống RO có nguy cơ hư hỏng màng cao. Hệ thống STARK RO bao gồm các quy trình khử trùng và làm sạch tại chỗ (CIP) tích hợp để đảm bảo chu kỳ bảo trì an toàn và hiệu quả.

Kết thúc

Khử trùng thích hợp và kiểm soát dư lượng clo là điều cần thiết để vận hành an toàn và hiệu quả của hệ thống màng kép kết hợp siêu lọc (UF) và thẩm thấu ngược (RO). Từ định lượng natri hypoclorit đến quản lý độ pH và đảm bảo trung hòa chính xác bằng natri bisulfit, mỗi bước đóng một vai trò quan trọng trong việc bảo vệ tính toàn vẹn của màng và đảm bảo chất lượng nước.

Bằng cách hiểu khoa học đằng sau hóa học clo và thực hiện giám sát thời gian thực, người vận hành có thể giảm đáng kể sự bám bẩn sinh học, kéo dài tuổi thọ màng và duy trì hiệu suất hệ thống nhất quán.

Tại Nước STARK, chúng tôi giúp khách hàng trên toàn thế giới thiết kế và vận hành hệ thống RO và UF hiệu suất cao với công nghệ kiểm soát khử trùng, định lượng tự động và giám sát tích hợp. Cho dù bạn đang quản lý một cơ sở thành phố hay một nhà máy nước công nghiệp, các giải pháp của chúng tôi có thể được điều chỉnh cho phù hợp với chất lượng nước, năng lực sản xuất và nhu cầu tuân thủ của bạn.

Cần lời khuyên chuyên gia về việc tối ưu hóa khử trùng trong hệ thống màng của bạn?
Chúng tôi ở đây để giúp bạn giảm chi phí vận hành và cải thiện tuổi thọ của hệ thống.