כיצד להתמודד עם אתגרים סקאלינג ודבקות במברה מערכות

מבוא ל Scaling and Sticking in Membrane Systems

טכנולוגיות הפרדה ממברנה הן חלק בלתי נפרד מתהליכים תעשייתיים מודרניים, החל מדה-הפלה ומשפכים להצהרת תרופות המחודשות וריכוז המזון.כפי שמתקנים מקטינים את מערכות המחברה שלהם כדי לעמוד בדרישות ייצור גבוהות יותר, שני אתגרים תפעוליים מתמשך מופיעים: דרוג ודבקות בתופעות ניהוליות חזקות יותר, תוך כדי צמצום המשקעים והצטברות של חומרים מחוספסים במלחים (למשל, ניתוח פחמן, סידן, מקיפים) של חומרים מצמצם את ההשפעות של חומרת חומרים כימיים, תוך כדי צמצום של חומרת-Semcurelix, תוך כדי צמצום מקיפים, תוך כדי צמצום , תוך כדי צמצום מנגנונים של חומרת-relix) והפחתה של חומרים כימיים, תוך כדי צמצום מקיפים של חומרת-repertemtralixide (למשל, תוך כדי צמצום מנגנונים סביבתיים).

הבנה של Scaling ו Sticking

מנברן מדרגת ומדביקות הן נפרדות אך לעתים קרובות קשורות זו לזולת. Scaling הוא בעיקר תהליך משקעים כימיים המונע על ידי supersaturation של מלחים מתמוססים במים להאכיל.כאשר ריכוז מלח מדרג עולה על המוצר הסוביליה שלו, תופעות גבישים מתפתלים ולהגדיל על פני השטח membrane, ויצר שכבה צפופה, לעתים קרובות דבקה, על ידי ניגוד, כולל נוכחות פיזית של אלקטרו-חושבת, מופחתת, או מטבולית, מופחתת יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק, 000 חזק יותר, 000 חזק, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק

כימיה של Scaling

המין הנפוץ ביותר כולל סידן פחמן (CaCO3), סידן sulfate (CaSO4-H2O), barium sulfate (BaSO4), סטרנטיום סולפט (SrSO4), ו- silica (SiO2).תרמודינמיקה של משקעים תלויים על מנת להאכיל תוכניות מים, pH, ועוצמה Ionic. לדוגמה, סידן הוא רגיש יותר; רמת ריכוז גבוהה יותר.

מכניזם של Sticking and Biofouling

דבק מתחיל עם המודעות של מולקולות אורגניות (למשל, חומצות לחות, פוליצרידים) על membrane, יצירת סרט מיזוג.סרט זה מאפשר את ההחזקה של תאים מיקרוביאליים, אשר מכפילים וסוד חומרים פולימרים נוספים סלולריים (EPS), יצירת מודעות ביופילמטיות לא רק מתנגד ניקוי, אלא גם לספק סביבה מוגנת לצמיחת חיידקית, המוביל כדי למנוע חלקיקים עמידים במיוחד, כגון משטחים אורגניים, כגון היווצרותם של bioptic.

הסיבות הנפוצות של Scaling ו Sticking

בעוד מערכות membrane משתנות באופן נרחב, מספר סיבות שורש מעורבים שוב ושוב במקרים מדרג ומדביקים.הבנת גורמים אלה מאפשרת למפעילים לכוון התערבות יעילה יותר.

(FLT:0) תוכן מינרלים גבוה להאכיל מים:FLT:1 להאכיל מים עם סידן גבוה, מגנזיום, דוקרבונט או רמות silica נוטים לדרג, במיוחד כאשר שיעורי ההתאוששות גבוהים.
(FLT:0) תהליכי טיפול מוקדמים: ibph:1 ; insufficient הסרה של מוצקים מושעה, חומר אורגני, או חומר קולונואיד באמצעות סינון תקשורת, flocculation, או microfiltration משאיר עבירות שמקדמות מקלות.
(FLT:0) לחץ תפעולי גבוה והחלמה: FLT:1hil החלמה מעבר לגבולות העיצוב מגבירה את הקיטוב של ריכוזי איטוניים מקומיים ו supersaturation.
(ב) ,0) מבצע ללא ניקוי: FIRLT:1 מאפשר דרוג או עבירה על מנת לצבור ללא ניקוי תקופתי מאיץ נזק בלתי הפיך, כפי שהפקדות הופכות קומפקטיות יותר ונצמדות לאורך זמן.
(FLT:0)Biofouling בשל גידול מיקרוביאלי:FLT 1:1 טמפרטורות מזון חם וחומרים מזינים המשתנים מאפשרים מיקרוביאלי מהיר, במיוחד במערכות צריכת פתוחות או כאשר חיטוי הוא לסירוגין.

ארועים של סקאלינג בלתי מבוקר ודבקות

ההשפעות התפעוליות והכלכליות של הסקאלה והדבקות הן משמעותיות.הירידה של Permeate flux היא הסימפטום המיידי ביותר, הדורש לחץ להאכיל גבוה יותר לשמור על הייצור.לחץ מוגבר מעלה צריכת אנרגיה ויכול לפגוע קרום באמצעות קומפקטיות או דלמנטום.לעומסים כימיים תכופים מקצרים את חיי התרופות, מגבירים את הפסולת הכימית, וצורכי עבודה במקרים חמורים, קיבולת עלולה לגרום להפחתה משמעותית של אובדן של צריכת מזון, כמו גם לזיהומים משמעותיים של חומרים כימיים או לזיהומים משמעותיים.

אסטרטגיות למניעת ומייגייט Scaling

מניעת הסקאלה מחייבת גישה הוליסטית המשלבת טיפול הולם, בקרה תפעולית מתחשבת, ומשטרי ניקוי יעילים.אין מדד אחד מספיק; התוכניות המצליחות ביותר משלבות אסטרטגיות מרובות המותאמות לכימיה של מים ספציפיים.

שיטות טיפול

קו ההגנה הראשון נגד הסקאלה הוא להסיר או לשנות את מלחי הבגרות לפני שהם מגיעים לטכניקות טיפול נפוצות כוללים:

(FLT:0) מים מרכך: 1FLT (Ion Exchange) או ריכזז לימון יכול להסיר סידן ומגנזיום, צמצום הקשידות ופוטנציאל הגדל.זה יעיל במיוחד עבור להאכיל מים עם קשיות גבוהה.
(FLT:0) תוספת של תוספת:FLT:1 מורידה את רמת ה- pH של מים (למשל, 6.5-7.0 עבור סידן פחמן) משמרת איזון פחמן ומונעת משקעים. חומצה סאפורית משמשת לעתים קרובות, אך טיפול חייב להיות נלקח כדי למנוע קשקשים אם רמות הסידן גבוהות.
(FLT:0) חומרים נוגדי חמצון: FIRLT:1 , antiscalants פולימרניים (למשל, פוליקלטס, phosphonates) squester מתכת ו מעכב צמיחה גבישית.הם יעילים נגד ספקטרום רחב של מלחים קנה אך יש לבחור על בסיס הזנת כימיה מים.
(FLT:0Media filtration ו- coagulation:cioFLT) 1 Removing השעתה מוצקות ו- colloidal silica מפחיתה אתרי נינקיה ומונעת מקלות של חומר חלקי שיכול לגרום לדרגת.

ניטור קבוע של איכות מים להאכיל הוא חיוני כדי להתאים מינונים כימיים טרום טיפול בתגובה וריאציות עונתיות או מקור.

תרגול הטוב ביותר

אופטימיזציה של מערכת membrane יכול להפחית באופן דרמטי את שיעורי הפחתת הדרגות.פרקטיקות מפתח כוללות:

(FLT:0) ,Maintain אופטימלית רמות pH:FLT:1 עבור רוב היישומים, שמירה על ה- pH בין 6.5 ל 7.5 מצמצם את הסקאלה תוך שמירה על שלמות membrane.
(FLT:0)הרשמה את שיעור ההתאוששות: FLT:1 נמוך יותר) שיעורי ההתאוששות להפחית את הקיטוב של ריכוז ולהפחית את העלון של מלחים מדרגים.חשבו על עוקץ או בין שלבים המשאבה להשגת התאוששות מטרה ללא מעבר לסף הגדל.
(FLT:0) לוחות זמנים של ניקוי תקופתיים: FIRLT:1 תזמון מחזורי נקי-אין-במקום (CIP) המבוססים על ירידה רגילה של פלוקס או לחץ שונה. השתמש בחומצות אלקליין או chelating סוכנים כדי להסיר קשקשים מינרלים ללא קרום מזיק.
איכות המים של LT:0 (Monitor איכות המים ברציפות:FLT:1 חיישנים בזמן אמת עבור pH, התנהגות, טמפרטורה, ופוחיות מאפשרים למפעילים לזהות הידרדרות באיכות המים ולהתאים את הפעולות באופן יזום.

ניקוי כימי וסולק

גם עם טיפול מיטבי, ניקוי תקופתי הוא בלתי נמנע.עבור קשקשים, ניקוי חומצי (למשל, חומצה tric, חומצה הידרוכלורית, או חומצה sulfamic) יעילים בפירוק סולמות פחמן ופוספטים.עבור קשקשים סולפטים, אשר עמידים יותר, השימוש של chelants חזק כמו TA או ניסוחים מיוחדים עשויים להיות נדרשים על מנת למנוע טמפרטורות קבועות, 000.

עקבו אחרי Sticking and Fouling

מקלות מקלות וטעינה דורשות תיבת כלים שונה, תוך התמקדות במניעה של דבקות והסרת יעילה של פיקדונות אורגניים וביולוגיים.

בקרה ביולוגית

ניהול ביופוחיות מתחיל במעלה הזרם. Chlorination או chloramination של מים מחוסנים צמיחה מיקרוביאלית, אבל כלור וירטואלי חייב להיות הוסר (למשל, על ידי פחמן פעיל או נתרן דוסוליטה) לפני מגע פולימיד ROSCM (UV) ניקוי חמצן עשוי להפחית את החמצן האורגני (UV) עם דלקת ריאות פוטנציאלית (דלקת) עם דלקת ריאות (דלקת) או דלקת ריאות) עם דלקת ריאות (דלקת ריאות) עם דלקת ריאות (U) עם דלקת ריאות) לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר טיפול תרופתית) באופן משמעותי עם דלקת ריאות (דלקת שתן (Utramtramtramtramtramtramtraidine) עם דלקת ריאות (דלקת שתן) עם חומצה פולימיד) עם דלקת ריאות (דלקת ריאות) עם דלקת ריאות (U) או חומצה פולימידית) עם דלקת ריאות (U) עם דלקת ריאות (דלקת ריאות (דלקת ריאות (דלקת ריאות (דלקת) עם דלקת ריאות (דלקתית) עם דלקת ריאות (UV) עם דלקת ריאות יעילה ביותר עם דלקת ריאות (דלקת ריאות (UV) מופחתת) עם דלקת ריאות) עם דלקת ריאות (U) עם דלקת ריאות) מופחתת) מופחתת) מופחתת) מופחתת) מופחתת) מופחת

שיטות ניקוי מכניות ופיזיות

בנוסף ל- CIP כימי, שיטות ניקוי פיזיות מסייעות להסיר פיקדונות מקליים ללא כימיקלים קשים:

(ב) ⁇ :0) , ⁇ : ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) ⁇ :0) ⁇ : 1 (ב) למערכות קרן המטבע / UF, זרימה הפוכה יכולה להרים מעצמם של מנברנים.
(ב) בועות אוויר:0) בועות אוויריות שהוצגו במהלך הזרמת ההזנת יכולות לעיין על פני השטח של מערכות לחץ נמוך.
(FLT:0) ניקוי גולגולתי: 1FLT:1 גלי קול גבוהה קידוד לייצר קוויטציה משבשת ביו-סרטים וקשקשים ללא מגע.טכניקה זו עדיין מתפתחת אך מציגה הבטחה ליישומים מיוחדים.

פרופילים אנטי-נפשיים

ההתקדמות האחרונה בהנדסה פני השטח הפיקה membranes עם משטחים שונים כי מתנגדים דבקות רעועה. ציפוי הידרופילי (למשל, פוליאתילן גליקול (PEG) או פולימרים זוויטרוניים) ליצור שכבת מים על פני השטח membrane כי מעכבת את ההשקעה האורגנית והמיקרוביאלית שלהם.

מעקב ודיגנוסטים לסקרלינג ולדבקות

ניהול יעיל hings על גילוי מוקדם. אינדיקטורים ביצועים מרכזיים כוללים פלוקס נורמלי, דחיית מלח נורמלית, ולחץ שונה על שלבים. ירידה פתאומית ב flux ללא שינוי מתאים בתנאי להאכיל מרמזת על קשקשים או רעעה. חיישנים מקוונים עבור זעזועים, מוליכות נתונים, ו- pH מאפשר התראות בזמן אמת.עבור ניתוח עמוק יותר, membrane autopsy - כלומר, הסרת רכיבי XDicicdicd (D) באמצעות פיזור מדויק של אלקטרו-X) פיזור חומרים אלקטרו-D) ו-D) פיזור חומרים אלקטרוניים (DXD) פיזור חומרים מדויקים (DSD) פיזור חומרים אלקטרוניים (DSD) פיזור חומרים מדגמיטיביים).

פתרונות חדשניים לאתגרים עקביים

מחקר ופיתוח ממשיכים להניב גישות חדשניות שמטפלים הן בסקאלה והן בדבקות בסביבה תובענית.

חומרים מתקדמים

הדור הבא של membranes משלב חומרים מאטריקס מעורבים (למשל, שילוב של זאוליטים, מסגרות מתכת-אורגניות, או תחמוצת גרפן) המספקים התנגדות נוספת למגבלה ומדפי. Graphene oxide, למשל, מציע משטח הידרופילי גבוה עם תכונות מיקרוסקופיות.

מערכות ניקוי אוטומטיות

אוטומציה של תהליכים CIP באמצעות בקרים לוגיים הניתנים לתוכנה (PLCs) משוב חיישן מבטיח מרווחי ניקוי עקביים ומפחיתה את השגיאה האנושית.שימוש אוטומטי בכימיקלים נוגדי חמצון וניקוי כימיקלים המבוססים על נתונים באיכות מים בזמן אמת יכול לייעל שימוש כימי ולצמצם את הפסולת. חלק מהצמחים כיום מעסיקים מערכות רובוטיות לניקוי קרום במערךים בקנה מידה גדול, הפחתת זמן.

אלקטרוניקה ואלקטרוניקה

טרנסנפורים אולטרה סאונד על מודולים membrane ליצור cavitation כי מסירים פיקדונות בקנה מידה משבש biofilms ללא כימיקלים באופן דומה, יישום של שדות חשמליים הדופק יכול למנוע החזקות חיידקיות ולהפחית את הסקאלה על ידי שינוי הפוטנציאל של חלקיקים.טכניקות לא פולשניות אלה נמצאים תחת התפתחות פעילה עבור בקנה מידה תעשייתי.

אסטרטגיות תפעוליות

ניתוח לסירוגין (למשל, הרפיה תקופתית שבה לחץ להאכיל משוחרר) יכול לאפשר לעיכולות כבולות באופן חופשי כדי להידרדר באופן טבעי.עלייה בטמפרטורת המזון Gradual יכולה להגדיל את העודף של כמה מלחים מדרגים, אם כי הטיפול נדרש כדי למנוע השפלה תרמית של פולימיד membranes. כוננים בתדרים משתנים על משאבות מאפשרות שליטה מדויקת של לחץ וזרימה כדי לשמור על תנאים אופטימליים.

שיקולים כלכליים

השקעה בסקאלה ומניעה מחייבת תשואה כספית משמעותית.הקטנת תדירות ניקוי מורידה עלויות כימיות, עבודה ותשלום דמי אספקת חיים מורחבים - החל מ-3-5 עד 7-10 שנים - מעכבת החלפת הון.צריכת אנרגיה נמוכה יותר מחשבונות פלוקס חתכים חשמל, לעתים קרובות העלות התפעולית הגדולה ביותר במערכות השקעה הפוכה.

מסקנה

סלינג ומקלינג הם בין האתגרים המתקדמים ביותר בפעילות מערכת קרום, אבל הם אינם בלתי ניתנים למדידה. על ידי שילוב של טיפול חזק, בקרה מבצעית קפדנית, ניטור קבוע, ניקוי בזמן, מפעילי יכולים לשמור על ביצועים גבוהים אפילו כמו בקנה מידה מערכות חומרים מתפתח, ציפויים מתקדמים, וטכנולוגיות ניקוי לא כימי מציעים דרכים מבטיחות להפחתת התלות על כימיקלים קשים ולהגדיל את חיי המוח בסופו של דבר, הוא חיוני כדי לייעל את המידע על מנת לייעל את רמת השימוש במים.

(ב) לעיין במשאבים של [[המאה ה-1]], [[1924]], [[1924]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]