Kesan Penambahan Agen Penurun Berlebihan terhadap Osmosis Songsang

Kesan penambahan agen penurunan yang berlebihan terhadap Osmosis Songsang Sistem (RO) merupakan isu yang sangat praktikal dan penting dalam operasi dan penyelenggaraan RO. Ramai pengendali tersilap percaya bahawa "lebih banyak lebih baik," tetapi ini tidak benar.

Peranan teras agen penurunan (menggunakan SBS sebagai contoh) dalam Sistem Ros adalah untuk menghapuskan baki klorin dan bahan pengoksidaan lain dalam air suapan, melindungi membran komposit poliamida sensitif oksidan. Formula tindak balas ialah:

NaHSO₃ + HClO → NaHSO₄ + HCl

Tindak balas ini merupakan tindak balas stoikiometrik yang tepat. Penambahan yang berlebihan bermaksud melebihi jumlah stoikiometrik yang diperlukan untuk bertindak balas dengan bahan pengoksidaan dalam air suapan, mengakibatkan kehadiran ion sulfit bebas dalam sistem. Bahan penurunan bebas inilah yang membawa beberapa akibat negatif.

1. Percambahan Pencemaran Mikrob

Ini adalah akibat yang paling serius dan biasa berlaku akibat penambahan berlebihan. Natrium sulfit itu sendiri merupakan sumber nutrien (sumber karbon dan sulfur) untuk bakteria. Apabila SBS yang berlebihan terdapat dalam sistem, ia menyediakan sumber "makanan" berterusan untuk bakteria aerobik dan anaerobik (seperti bakteria pengurang sulfat) di dalam air.

Apabila karbon organik terbiodegradasi (BCOD) dalam air suapan RO tidak mencukupi, sulfit berlebihan boleh digunakan oleh kumpulan bakteria tertentu, yang membawa kepada peningkatan kadar pertumbuhan biofilm lebih 30%. Dalam sistem RO dengan lebihan SBS jangka panjang lebih daripada 50%, kitaran penggantian kartrij penapis keselamatan dipendekkan daripada 1-2 bulan standard kepada 2-3 minggu, dan permukaan kartrij penapis menjadi licin dengan bau biologi yang ketara.

Pencemaran mikrob secara langsung menyebabkan peningkatan pesat dalam perbezaan tekanan antara peringkat dalam sistem. Dalam tempoh 3-6 bulan, peningkatan perbezaan tekanan mungkin 0.1-0.3 MPa lebih tinggi daripada kawalan standard, menggandakan kekerapan pembersihan.

2. Pembentukan Skala Sulfit

Oksigen terlarut dalam air mengoksidakan sebahagian sulfit (SO₃²⁻) menjadi sulfat (SO₄²⁻). Ion sulfat bergabung dengan ion kalsium (Ca²⁺) yang biasa terdapat dalam air untuk membentuk kalsium sulfat (CaSO₄, kerak gipsum), yang mempunyai keterlarutan yang rendah.

Di bawah keadaan pH > 8, kadar pengoksidaan sulfit dipercepatkan dengan ketara. Bagi sistem RO dengan kadar pemulihan sebanyak 75%, penambahan SBS sebanyak 10 ppm boleh mengakibatkan tambahan 40-50 ppm SO₄²⁻ pada bahagian pekat.

Walaupun LSI (Indeks Langrillly) atau S&DSI (Indeks Steve dan Davis) pada bahagian pekatan tidak menyebabkan penskalaan dengan kalsium karbonat, hasil darab ion kalsium sulfat ([Ca²⁺] × [SO₄²⁻]) mungkin melebihi 80% daripada hasil darab keterlarutannya (Ksp), sekali gus meningkatkan risiko penskalaan dengan ketara. Sebaik sahaja kerak kalsium sulfat terbentuk, ia jauh lebih sukar dibersihkan daripada kerak kalsium karbonat.

3. Mewujudkan persekitaran yang mengurangkan kakisan dalam sistem

Agen pengurangan yang berlebihan mengekalkan persekitaran pengurangan yang sangat tinggi di seluruh sistem RO. Ini boleh merosakkan filem pasifasi (biasanya filem oksida) pada permukaan komponen logam dalam sistem (seperti pam tekanan tinggi, saluran paip, perumah membran, dll.), mengubahnya menjadi keadaan yang lebih reaktif dan mudah berkarat.

Dalam persekitaran pengurangan kuat dengan ORP (potensi pengurangan pengoksidaan) secara konsisten di bawah -200mV, kadar kakisan keluli karbon boleh beberapa kali lebih tinggi daripada persekitaran yang sedikit teroksida atau neutral (ORP 50-200mV).

Kakisan ini biasanya melibatkan kedua-dua kakisan seragam dan kakisan lubang, yang, dalam jangka masa panjang, boleh memendekkan jangka hayat peralatan teras seperti pam tekanan tinggi dan boleh menyebabkan pencemaran ion logam (seperti Fe²⁺) pada Membran Ro.

4. Degradasi Prestasi Membran yang Tidak Boleh Dipulihkan

Walaupun membran poliamida mudah terdedah kepada klorin, pendedahan berpanjangan kepada agen penurunan yang berlebihan juga boleh menjejaskan polimer membran itu sendiri. Beberapa kajian menunjukkan bahawa SBS yang berlebihan boleh menyebabkan sedikit hidrolisis atau perubahan struktur dalam polimer membran.

Dalam sistem dengan dos SBS yang dikawal ketat, kadar penurunan tahunan kadar penyahgaraman piawai membran RO mungkin kurang daripada 3%; walau bagaimanapun, dalam sistem dengan dos berlebihan jangka panjang, nilai ini mungkin mencapai 5%-7% atau lebih tinggi lagi.

Penurunan kadar penyahgaraman ini biasanya tidak dapat dipulihkan dan tidak dapat dipulihkan melalui pembersihan kimia. Ini bermakna jangka hayat berkesan elemen membran dipendekkan.

Kawalan dan Cadangan Dos yang Betul

Untuk mengelakkan masalah di atas, dos agen pengurangan mesti dikawal dengan tepat.

1. Pengiraan Saintifik Dos:

Dos Teori: Penyingkiran 1 ppm klorin sisa memerlukan kira-kira 1.8-3.0 ppm SBS (bergantung pada kualiti air dan pH). Nisbah berat 3:1 (iaitu, 3 ppm SBS: 1 ppm klorin sisa) biasanya digunakan sebagai faktor keselamatan.

Jumlah Dos = (Nilai Klorin Baki × 3) + Margin Keselamatan (biasanya 0.1-0.5 ppm)

2. Petunjuk Pemantauan Utama:

ORP ialah penunjuk dalam talian yang paling langsung dan berkesan untuk mengawal dos SBS. Bagi kebanyakan membran RO, adalah disyorkan untuk mengawal nilai ORP air suapan RO antara +100mV dan +200mV. Julat ini memastikan penyingkiran klorin baki yang berkesan sambil menghalang sistem daripada memasuki persekitaran yang sangat berkurangan.

Adalah penting untuk memastikan nilai ORP kekal di bawah had atas yang ditentukan oleh pengilang membran (biasanya +250mV), tetapi nilai ORP yang terlalu rendah tidak boleh diteruskan.

3. Pengujian dan Pengesahan Berkala:

Uji baki klorin dalam air suapan RO secara berkala menggunakan kit ujian baki klorin DPD untuk memastikan ia adalah 0. Ini adalah "piawaian emas" untuk mengesahkan sama ada dos SBS mencukupi.

Pada masa yang sama, pantau trend biofouling menggunakan penunjuk mikrob (seperti jumlah kiraan bakteria dan ujian ATP). Jika peningkatan yang tidak normal dikesan, langkah pertama adalah untuk menyiasat sama ada dos SBS yang berlebihan telah ditambah.