نظام ترشيح المياه الفائق

في الوقت الحالي، أصبح غشاء الترشيح الفائق بالألياف المجوفة الشكل الرئيسي للترشيح الفائق بفضل مزاياه الفريدة. ويُقسم غشاء الترشيح الفائق بالألياف المجوفة إلى غشاء ضغط داخلي وغشاء ضغط خارجي، وذلك وفقًا لاختلاف موضع الطبقة الكثيفة. يخترق غشاء ترشيح الألياف المجوفة ذو الضغط الخارجي المحلول الأساسي عبر الألياف المجوفة على طول المحور الشعاعي من الخارج إلى الداخل ليصبح سائلًا نفاذًا، وتغوص المادة المحبوسة داخل الألياف المجوفة. تقع قناة مدخل الغشاء بين خيوطه، وتتميز خيوطه بمساحة حركة حرة معينة، مما يجعله أكثر ملاءمةً لحالات المياه الخام الرديئة ومحتوى المواد العالقة المرتفع. يدخل السائل الأساسي في غشاء الترشيح الفائق بالألياف المجوفة ذو الضغط الداخلي إلى داخل الألياف المجوفة، ويتحرك بفعل فرق الضغط، ويمر عبر الألياف المجوفة من الداخل إلى الخارج على طول المحور الشعاعي ليصبح سائلًا نفاذًا، بينما يبقى السائل المركز داخل الألياف المجوفة ويتدفق من الطرف الآخر. ممر مدخل الغشاء هو التجويف الداخلي للألياف المجوفة، ولمنع الانسداد، توجد متطلبات صارمة على حجم الجسيمات ومحتوى مياه المدخل، وبالتالي فهي مناسبة لحالة عمل جودة المياه الخام الجيدة.

3. أداء اعتراض مجموعة غشاء الترشيح الفائق

(١) اعتراض الجسيمات. عادةً ما يُمكن خفض عكارة المُرشَّح إلى أقل من ٠٫١ وحدة حرارية بريطانية باستخدام الترشيح الفائق. في حالة عدم استقرار عكارة المياه الخام، يُعدّ استخدام الترشيح الفائق أنسب. مقارنةً بعمليات التنقية التقليدية، يُمكن أتمتة الترشيح الفائق بسهولة بالغة.

(٢) اعتراض المواد العضوية. تشمل المواد العضوية الجسيمات، والغرويات، والمواد العضوية القابلة للذوبان في الماء. ونظرًا لاختلاف قدرة الترشيح الفائق على اعتراض أنواع مختلفة من المواد العضوية، فإن كفاءة التنقية تعتمد على تركيب المادة العضوية في الماء. بالمقارنة مع الطريقة التقليدية، لا تتطلب طريقة الترشيح الفائق مراعاة الترسيب، ولا تتطلب الاهتمام بقابلية ترشيح المكثفات، لأن كفاءة التنقية لا ترتبط بشكل المكثف وكثافته. وتتراوح نسبة احتباس المواد العضوية بالترشيح الفائق بين ٤٠٪ و٦٠٪، وذلك حسب درجة التجلط وجودة المياه الخام.

يشير تلوث الغشاء إلى عملية امتزاز الجسيمات أو الغرويات أو الجزيئات الكبيرة المذابة في محلول المادة وترسبها على سطح الغشاء، من خلال الامتزاز الفيزيائي أو الكيميائي أو الاعتراض الميكانيكي، مما يؤدي إلى انسداد مسام الغشاء، وتغيير واضح في تدفق نفاذية الغشاء وخصائص فصله. يُعد امتزاز الغشاء في عملية الترشيح الفائق عاملًا أساسيًا في تلوث الغشاء، ويرتبط بتفاعل الغشاء والمذيب والمذاب. ونظرًا لاختلاف الخصائص والتركيبات الكيميائية لمكونات الغشاء، تختلف آلية الامتزاز، والتي يمكن تقسيمها عمومًا إلى تفاعل كهروستاتيكي وتفاعل كاره للماء، وما إلى ذلك.

في عملية الترشيح الفائق، تتراكم المواد المنفصلة والشوائب الأخرى تدريجيًا على سطح الغشاء، مما يؤدي إلى تلوثه وانسداده. لذلك، يُعد تنظيف الغشاء عملية تشغيل لا غنى عنها في نظام الترشيح الفائق، كما يُعد التنظيف الفعال للغشاء وسيلة مهمة لإطالة عمره الافتراضي. تشمل طرق التنظيف الشائعة لغشاء الترشيح الفائق التنظيف الفيزيائي والتنظيف الكيميائي. يشمل تنظيف نظام الترشيح الفائق الغسل الأمامي والغسيل الخلفي بالماء، والغسل الغازي، والتنظيف الكيميائي، وما إلى ذلك. من بينها، يمكن للغسل الأمامي والغسيل الخلفي للماء إزالة طبقة كعكة المرشح على سطح الغشاء؛ تستخدم طريقة الغاز اضطرابًا قويًا للغاز لإزالة طبقة التلوث على سطح الغشاء بشكل أكثر فعالية. التنظيف الكيميائي من خلال التفاعل الكيميائي لإزالة الغرويات والمواد العضوية والأملاح غير العضوية والشوائب الأخرى على سطح غشاء الترشيح الفائق وتكوين الماء الداخلي.

مياه الغسيل العكسي بالترشيح الفائق هي مياه إنتاج بالترشيح الفائق، وذلك لأن المواد الصلبة العالقة التي يجلبها ماء الغسيل العكسي سوف تتجمع في هيكل الدعم ثم تطلق باستمرار الجسيمات والبكتيريا وTOC، وبالتالي فإن المياه الخام غير مناسبة لمياه الغسيل العكسي.

مع الاستخدام طويل الأمد لمكونات غشاء الترشيح الفائق، تترسب الشوائب في الماء على الغشاء، مما يؤثر تدريجيًا على أدائه الفصلي. لذلك، عند انخفاض إنتاج الماء في غشاء الترشيح الفائق بأكثر من 20% أو عند استخدامه لمدة تتراوح بين شهر وأربعة أشهر، من الضروري إجراء تنظيف كيميائي لأغشية الترشيح الفائق داخلها، وذلك لإزالة الشوائب العالقة بها في الوقت المناسب، ومنع تكون الترسبات المقاومة للحرارة، واستعادة أدائها في الوقت المناسب.

يُقسّم التنظيف الكيميائي إلى تنظيف بمحلول حمضي وتنظيف بمحلول قلوي. عندما تكون صلابة مياه المدخل عالية أو يتجاوز محتوى أيونات المعادن (مثل أيونات الحديد) المعيار التصميمي، مما يُسبب تلوثًا غير عضوي لجانب مدخل الغشاء، يلزم استخدام محلول حمضي لتنظيف جهاز الترشيح الفائق. أما بالنسبة لغشاء الترشيح الفائق الملوث بيولوجيًا، فيُستخدم محلول قلوي لتنظيفه. يجب مراعاة النقاط التالية عند التنظيف:

(1) يجب أن تدخل جميع مواد التنظيف إلى التجميع من جانب مدخل المياه لنظام الترشيح الفائق لمنع الشوائب التي قد توجد في مادة التنظيف من الجزء الخلفي لطبقة الفلتر الكثيفة إلى الجزء الداخلي من جدار الغشاء.

(2) يتم غسل نظام الترشيح الفائق بشكل كامل قبل التنظيف الكيميائي.

(3) تستغرق عملية التنظيف الكيميائي الكاملة لنظام الترشيح الفائق من 2 إلى 4 ساعات؛ إذا كان التلوث خطيرًا، فيجب نقعه لأكثر من 12 ساعة.

(4) بعد التنظيف، إذا تجاوز وقت إيقاف تشغيل نظام الترشيح الفائق ثلاثة أيام، فيجب صيانة نظام الترشيح الفائق وفقًا لمتطلبات الإغلاق طويل الأمد.

(5) يجب تحضير محلول التنظيف باستخدام مياه الترشيح الفائق أو مياه ذات جودة أفضل.

(6) يجب أن يزيل عامل التنظيف الملوثات المحتملة قبل توزيعه في مجموعة الغشاء

يمكن التحكم في درجة حرارة محلول التنظيف عند 10 ~ 40 درجة مئوية، وزيادة درجة حرارة محلول التنظيف يمكن أن يحسن كفاءة التنظيف.

(7) عند الضرورة، يمكن استخدام مجموعة متنوعة من مواد التنظيف، ولكن لا يمكن لمواد التنظيف ومبيدات الفطريات أن تُلحق الضرر بالغشاء ومواد المكونات. بعد كل عملية تنظيف، يُستنزف مُنظف النظام، ثم يُشطف بماء الترشيح الفائق أو مياه التناضح العكسي، ثم يُنظف بمنظف آخر.

لا ينبغي أن تتم عملية التنظيف الكيميائي لأغشية التناضح العكسي بشكل متكرر للغاية لمنع حدوث أضرار لا رجعة فيها لعناصر الغشاء.