Файл: Челябинский филиал федеральное государственное автономное образовательное учреждение.pdf

67
При подготовке раствора химреагентов в резервуаре для CIP
(смешивание очищающих реагентов с водой), химреагенты всегда добавляются в бак с водой, а не наоборот. При добавлении воды в концентрированные химреагенты будет происходить бурная реак- ция.
Важно обеспечить, чтобы химреагенты для CIP циркулировали в системе достаточно длительное время для того, чтобы гарантиро- вать их равномерное и однородное распределение по всей стойке в требуемой концентрации для каждого отдельного случая. Если кон- центрация химреагента падает ниже заданного значения, необхо- димо добавить некоторое его количество для восстановления кон- центрации.
Необходимо отметить, что концентрация раствора для CIP бу- дет снижаться из-за воды, находящейся в стойке и этот объем воды может приводить к выпадению осадка при щелочной CIP. При вы- полнении CIP с использованием пермеата обратного осмоса, жела- тельно дренировать стойку перед вводом раствора для CIP.
На первом этапе CIP рециркуляция должна выполняться толь- ко через сторону подачи в течение минимум 60 минут для того что- бы выполнять первичную очистку внутреннего канала волокна. Кла- пан фильтрата во время выполнения этого процесса, закрыт.

68
Необходимо постоянно контролировать показания температу- ры, значение pH и концентрацию очищающего раствора и регистри- ровать их, чтобы гарантировать, что они сохраняются в рамках тре- буемого диапазона и в пределах допустимых условий эксплуатации.
По прошествии минимум 60 минут циркуляции раствора только по стороне подачи, процесс переходит во вторую стадию, во время которой сторона фильтрата подключается к процессу рециркуляции.
Этот процесс включает открытие клапана фильтрации и дроссели- рование клапана подачи сверху для обеспечения частичного рас- хода (50%) очищающего раствора через мембраны на возвратную трубу фильтрата. Важно обеспечить вентиляцию стороны фильтра- та.
Во время всего процесса циркуляции, который должен длиться следующие минимум 60 минут, важно обеспечить циркуляцию рас- твора химреагентов через обе стороны – сторону подачи и сторону фильтрата.
После того, как раствор химреагентов в течение около 2 часов циркулировал в системе, процесс переходит в третью стадию, кото- рая представляет собой чередование периодов выдержки и цирку- ляции через стороны подачи и фильтрата. На этой третьей стадии, насос очистки останавливается, и клапаны стороны подачи закры-

69 ваются. Как правило, 60 минут достаточно для времени выдержки перед следующей циркуляцией, хотя могут понадобиться более длительные периоды выдержки в случае наличия устойчивых об- растаний или отложений. Необходимо отметить, что продолжитель- ность каждого периода циркуляции не должна превышать 60 минут, а общая продолжительность циркуляции и времени выдержки не должна быть более 12 часов.
По окончании процесса рециркуляции раствор химреагентов сбрасывается из бака CIP. Если необходимо, этот раствор должен быть нейтрализован до сброса. Прежде чем дренировать бак CIP, необходимо удостовериться в том, что клапаны на стороне подачи модулей/стоек закрыты. Когда бак CIP будет опорожнен, его можно заполнить УФ фильтратом, пермеатом обратного осмоса (ОO) или питьевой водой, чтобы подготовить его к следующему процессу промывки.
Перед промывкой системы предварительно в случае исполь- зования подогретого раствора химреагентов, необходимо уравнять температуры промывочной воды и раствора химреагентов, содер- жащегося в модуле, путем нагрева и циркуляции промывочной воды в баке CIP. Значительная разница в температурах промывочной во- ды и раствора химреагентов внутри модулей может привести к рас- трескиванию мембран из-за напряжения внутри модулей, и, следо- вательно, этого следует избегать.
После соответствующей регулировки температуры промывоч- ной воды, необходимо опустошить сначала сторону подачи, а затем сторону фильтрата, без последующей циркуляции раствора. Для этого необходимо открыть клапаны стороны подачи модулей/стоек и включить насос очистки/подачи, при этом установить минимальный объемный расход

70
По окончании промывки стороны подачи, промывается сторона фильтрата, для чего открывается клапан фильтрации и закрывается верхний клапан на стороне подачи
Во время всего процесса промывки необходимо контролиро- вать трансмембранное давление (TMД) и регистрировать его для того, чтобы проверять эффективность выполненного ранее процес- са очистки.

71
Химреагенты и концентрации для CIP
Химреаген- ты
Грунтовая и поверхност- ная вода
Сточная вода
Морская вода
Приме- чания
Нео р
га нич е- ски е
о са д
ки
Соляная кислота
Значение pH типовое
1< pH <2,5 pH 2,0 1< pH <2,5 pH 2,0 1< pH <2,5 pH 2,0
Серная кислота
Значение pH типовое
1< pH <2,5 pH 2,0 1< pH <2,5 pH 2,0 1< pH <2,5 pH 2,0
Лимонная кислота + соляная или серная кислота
Концентра- ция типовая макс 10 г/л
4 г/л макс 10 г/л
4 г/л макс 10 г/л
4 г/л
Значение pH типовое
1< pH <2,5 pH 2,0 1< pH <2,5 pH 2,0 1< pH <2,5 pH 2,0
Ор га нич е
ски е о
са д
ки
Гид- роксид натрия
Значение pH типовое
12< pH <13 pH 12,5 12< pH <13 pH 12,5 12< pH <13 pH 12,5
При наличии, исполь- зовать пермеат
ОО
Ги- похлорит натрия
+ гидроксид натрия
Свободный хлор типовое
- макс 200мг/л
100 мг/л макс200мг/л
100 мг/л
Значение pH типовое
12< pH <13 pH 12 12< pH <13 pH 12
Натр ия лаурил- сульфат + гидроксид натрия
Концентра- ция типовая
- макс 10 г/л
4 г/л макс 10 г/л
4 г/л
Значение pH типовое
12< pH <13 pH 12 12< pH <13 pH 12
3.4.7
Консервация модулей ультрафильтрации
Для предотвращения высыхания мембран и роста бактерий во время транспортировки и хранения, мембраны пропитываются без- опасным раствором воды и глицерина с гидросульфитом натрия
(
74,25 : 25 : 0.75 % весовых частей). Консервирующий раствор дол- жен быть заменен по истечении 12 месяцев хранения модулей. В идеале раствор должен быть приготовлен с использованием перме- ата обратного осмоса или деминерализованной воды. Также может быть использована любая вода с качеством не ниже УФ фильтрата.
Раствор следует вводить в модуль со стороны подачи для того что- бы избежать загрязнения стороны фильтрата.
Чтобы избежать роста бактерий во время простоев установки или хранения выведенных из эксплуатации модулей, влажные мем-

72 браны необходимо промывать соответствующим дезинфицирующим раствором и надлежащим образом консервировать.
Промывка перед простоем до 24 часов
Перед простоем длительностью менее 24 часов, необходимо выполнить обратную промывку в течение минимум 60 секунд. Ника- ких дополнительных действий не требуется.
Промывка и дезинфекция при простоях более 24 часов, но
менее 7 дней
Перед простоем длительностью более 24 часов, но менее 7 дней, необходимо выполнить ежедневную последовательность фильтрации при величине расхода минимум 50 л/м
2
/ч в течение ми- нимум 10 минут. Дополнительно, необходимо выполнить полную
CEB раз в день с целью дезинфекции с использованием NaOCl и временем выдержки 30 минут. Важно убедиться в том, что концен- трация свободного хлора в сбрасываемой промывной воде при окончании времени выдержки не превышает 10 мг/л и не падает ни- же 1 мг/л.
Консервация модулей на время простоя более 7 дней
При остановке системы на период более 7 дней, мембраны должны быть законсервированы. Перед началом работ по консер- вации мембран, крайне важно выполнить химическую очистку для удаления с мембран любых органических и неорганических загряз- нений (обрастаний и отложений). После очистки в мембраны вво- дится 0,75% раствор гидросульфита натрия в режимах обратной очистки сверху и снизу. Вода, используемая для приготовления этих растворов, должна быть качеством не ниже УФ фильтрата. Раствор гидросульфита натрия должен остаться в модуле/стойке и заме- няться каждые четыре недели.

73
3.4.8
Тест на целостность
Тест на целостность служит для проверки целостности воло- кон мембраны в модулях ультрафильтрации. Имеется два варианта испытаний модулей: методом падения давления и испытания на об- разование пузырей с визуальным контролем. Тест основан на явле- нии, при котором вода может проходить через поры, а воздух не может проходить до тех пор, пока не превышено определенное зна- чение давления. Тест на целостность (под давлением и пузырько- вое испытание) должны выполняться во время и по окончании этапа ввода в эксплуатацию, после выполнения работ по техническому обслуживанию, и в случае наличия каких-либо сомнений в правиль- ном функционировании системы мембран.
Тест под давлением проводятся для каждой стойки по очере- ди, то есть модули одной стойки испытываются параллельно.
-
Удалить воду из соответствующей стороны высокого давле- ния (сторона подачи или сторона фильтрата) в течение около 10 минут
-
Поднять давление, для чего заполнить всю сторону высокого давления сухим, не содержащим масла сжатым воздухом под дав- лением 1 кгс/см
2
. Сторона низкого давления модулей должна оста- ваться открытой, под атмосферным давлением.
-
Закрыть клапан впуска сжатого воздуха, как только сторона высокого давления была полностью осушена, и было достигнуто устойчивое давление 1 кгс/см
2
, которое удерживалось минимум в течение 1 минуты.
-
Измерить падение давления на стороне высокого давления в течение не менее 3 минут. Величина падения давления не должна превышать 10 мбар/мин.

74
Любая утечка в отдельном модуле может быть выявлена на стороне низкого давления с помощью встроенной прозрачной труб- ки. В случае утечки во время проведения теста на целостность, в прозрачной трубке будут видны пузырьки воздуха, выходящие не- прерывным потоком равномерной интенсивности.
3.5
Мембранный биореактор MBR с безнапорными мем-
бранами
Реактор MBR – это наиболее передовая технологическая схе- ма очистных сооружений, которая сочетает биологическую обработ- ку сточных вод активным илом с механической мембранной филь- трацией. Загрязненные воды после первичной очистки от крупных взвешенных твердых частиц подаются в биореактор, где аэриро- ванные органические компоненты окисляются активным илом. За-

75 тем водный раствор активного ила проходит через блок ультра- фильтрации, который представляет собой кассеты полых фильтру- ющих мембран. Блоки ультрафильтрационных мембранных моду- лей помещаются непосредственно в объем реакторов биологиче- ской очистки, что позволяет отказаться от вторичных отстойников, существенно увеличить эффективность очистных сооружений и уменьшить площадь их размещения.
Фильтрация происходит под действием вакуума, создаваемого на внутренней поверхности мембранного волокна самовсасываю- щим насосом фильтрации. Снаружи ультрафильтрационные мем- браны омываются снизу вверх воздухом для организации циркуля- ции активного ила и снижения интенсивности образования осадка на мембранах.
3.6
Мембраны микрофильтрации
Микрофильтрация – промежуточный процесс между мембран- ным разделением и обычной фильтрацией. Очень тонкая очистка жидкостей от взвешенных и коллоидных частиц чаще является под- готовительной стадией перед собственно мембранным разделени- ем. Микрофильтрацию, как правило, осуществляют при малых дав- лениях во избежание значительных деформаций, которым подвер- жены мембраны при приложении нагрузки. Микрофильтрация спо- собна эффективно функционировать при перепаде давления на фильтрующей перегородке, как правило, не превышающем 0,2–3,0 кгс/см
2
Мембраны для микрофильтрации используют в виде пла- стин или дисков различных диаметров, а также цилиндрических па- тронных фильтров.
Мембраны, которые применяются для микрофильтрации, ра- ботают как глубокие фильтры. Это происходит потому, что данные устройства обладают симметричной микропористой структурой.

76
Размер пор в мембранах для микрофильтрации составляет от 0,05 до 10 мкм. Соответственно, величина разделяемых частиц лежит в том же диапазоне.
Области применения микрофильтрационных мембран весьма разнообразны это - предварительная фильтрация взвесей, высоко- эффективная очистка газов от взвешенных частиц, очистка высоко- вязких жидкостей и фотохимикатов, гравиметрический анализ гид- равлических масел, анализ пыли, цитофизиологические исследова- ния. Все установки микрофильтрации делятся на две категории – с фильтрами многоразового использования, и с одноразовыми филь- трами. Во время фильтрации воды частицы загрязнений накапли- ваются в фильтрующем модуле или на поверхности фильтрующих волокон, вследствие чего возрастают гидравлическое сопротивле- ние модуля потоку, и трансмембранное давление (ТМР). В случае применения одноразовых фильтров при достижении определенного перепада на фильтре (обычно 1,0-1,5 кгс/см
2
) установка отключает- ся и производится замена фильтрующих элементов на новые, а ис- пользованные утилизируются. В случае использования многоразо- вых фильтров при достижении предельного перепада на фильтре проводится его промывка обратным током очищенной воды. В ос- новном одноразовые фильтры изготавливаются из полимеров, имеют невысокую стоимость, и применяются в промышленности и быту для очистки поверхностных вод. Фильтры многоразового ис- пользования из керамики и металлов часто применяются для очист- ки сточных вод.
Ниже изображены разновидности патронных одноразовых фильтров для микрофильтрации, а также фильтродержатель с ча- стично установленными патронными фильтрами:

77
При работе модуля микрофильтрации фильтруемая вода по- дается в нижнюю часть фильтрующих модулей и равномерно рас- пределяется снаружи патронных фильтров. Под действием давле- ния вода фильтруется через материал патронов и выходит очищен- ной через выходной коллектор.
А так выглядят мембраны и модули микрофильтрации много- разового использования:
В обычных условиях через мембраны фильтруется вся посту- пающая вода. В зависимости от степени загрязнения фильтруемой воды, небольшая ее часть может быть направлена на циркуляцию

78 снаружи полых волокон, предотвращая тем самым накопление за- грязняющих веществ и отложений на поверхности волокон. Кроме того, циркуляция воды улучшает равномерность распределения фильтруемого потока по площади мембран. В ходе микрофильтра- ции образуется концентрированный слой вещества, от которого очищалась жидкость: твердые частицы, различные соединения.
Чтобы отфильтрованный слой не затруднял дальнейшую микро- фильтрацию, удаляемые образования устраняют с поверхности мембраны при помощи ряда приемов:
- обратная промывка;
- поперечный поток;
- ультразвуковая вибрация;
- воздушный скруббинг (омывание воздухом снаружи при про- ведении обратной промывки).
Для эффективного функционирования микрофильтров необхо- дима их обратная промывка в определѐнном цикличном режиме.
Длительность обратной промывки составляет 5-6% рабочего вре- мени и выполняется через каждые 10 минут в автоматическом ре- жиме. Обратная промывка фильтров производится в течение 30-35 секунд.
После относительно длительного периода эксплуатации многоразовых фильтров неизбежно происходит загрязнение филь- трующих поверхностей труднорастворимыми отложениями, в кото- рых возможно размножение микроорганизмов, вредящих процессу очистки. Поэтому предусматривается профилактическая химическая промывка фильтров примерно 1 раз в месяц химическими реаген- тами, не вредящими составу очищенной воды в малых концентра- циях. Для химической промывки применят лимонную и соляную кис- лоту, гипохлорит натрия и едкий натр.

79
13>13>13>13>13>13>13>