Co je sběr a normalizace dat reverzní osmózy?

Všechny tyto provozní podmínky přímo ovlivňují kvalitu a množství permeátu, který mohou RO membrány produkovat. Vzhledem k tomu, že se tyto provozní podmínky neustále mění, je nemožné porovnávat pozorovaný výkon určitých parametrů v jednom bodě a porovnávat ho s jiným bodem za různých provozních podmínek. Výkon membrán ovlivňují měnící se faktory, jako je teplota, kvalita napájecí vody, průtok permeátu a regenerace systému.

Normalizace dat RO umožňuje uživateli porovnat výkon membrány RO se stanoveným standardem, který nezávisí na měnících se provozních podmínkách. Normalizovaná data měří přímý stav membrány RO a ukazují skutečný výkon a stav membrány RO.

Data, která nejsou normalizovaná, mohou být zavádějící, protože mnoho proměnných může způsobit změny, které se mohou jevit jako problém, i když ve skutečnosti nejsou. Teplota napájecí vody je nejvýraznější podmínkou ovlivňující systém RO výkon. Obecným pravidlem je odhadnout změnu průtoku permeátu o 1,5 % na každý stupeň Fahrenheita (F⁰).

Interpretace dat

Provozovatel RO se v konečném důsledku zajímá o dva výsledky: kvalitu a množství produkované vody. Jak již bylo zmíněno výše, tyto dva faktory mohou být ovlivněny řadou proměnných, jako je například tlak napájecí vody, regenerace systému a změny kvality napájecí vody, abychom jmenovali alespoň některé.

Pokud jde o Reverzní osmóza Sběr a normalizace dat (RO) umožňuje vypočítat tři hodnoty, které pomáhají poskytnout lepší obraz o skutečném výkonu membrán a přesně řešit potenciální problémy systému RO, které se týkají množství a kvality vody produkované systémem RO. Sběr provozních dat, normalizace dat a následné sledování trendů normalizovaných dat v čase a porovnání hodnot s výchozí hodnotou (vypočítanou z hodnot při spuštění, když byly membrány RO nové, nebo po jejich vyčištění či výměně) umožňuje proaktivní řešení jakýchkoli problémů dříve, než dojde k nevratnému poškození membrán RO.

Tři vypočítané hodnoty používané k monitorování a vývoji trendů jsou:
• Normalizovaný tok permeátu (NPF)
• Normalizované odmítnutí soli (NSR)
• Normalizovaný tlakový rozdíl (NPD)

Normalizovaný tok permeátu (NPF)

NPF měří množství permeátu, který produkuje RO. Pokud NPF klesne o 10 % až 15 % pod základní hodnotu (hodnota NPF při spuštění s novými membránami nebo při výměně či čištění membrán), pak to signalizuje znečištění nebo usazování vodního kamene na membránách RO a je třeba membrány RO vyčistit.

Pokud se hodnota NPF zvýší, znamená to, že došlo k poškození membrány RO. Poškození může být způsobeno chemickým napadením (např. Oxidační činidlo (například chlor) na membráně nebo mechanický problém (například selhání O-kroužku).

Jak se vypočítává normalizovaný průtok permeátu (NPF)

Vzorec pro výpočet normalizovaného průtoku permeátu (NPF) je:

• NPF = Průtok permeátu x (Základní aNDP/aNDP) x (Základní TCF/TCF)

Kde:

• TDS krmiva = Vodivost krmiva/2
• Faktor koncentrátu = (průtok permeátu + průtok koncentrátu) / průtok koncentrátu
• TDS koncentrátu = TDS krmiva x Faktor koncentrátu
• Průměrný čistý hnací tlak (aNDP) = (((tlak vstupního proudu + tlak koncentrátu)/2) – ((TDS vstupního proudu – TDS koncentrátu)/200)) – tlak permeátu
• Teplota vstupu C = (5/9) x (Teplota vstupu – 32)
• TCF (korekční faktor teploty) = EXP (2640 x ((1/298) – (1/(273 + teplota přívodu C))))

Normalizované odmítnutí soli (NSR)

NSR (nečistoty reverzní generace) ukazuje, jak dobře membrána RO odpuzuje soli (kontaminanty), a tím ovlivňuje kvalitu permeátu. Pokud se NSR sníží, pak se objem solí procházejících membránou RO zvýší, což vede k nižší kvalitě permeátu. Snížení NSR může indikovat znečištění, usazování vodního kamene nebo degradaci membrány RO. Dobře fungující membrána RO by měla zajišťovat 97 % až 99% odmítnutí. Membrána je považována za „špatnou“, když odmítnutí RO klesne na 90 % nebo méně. Normální provozní doba RO se vyznačuje stálým poklesem NSR během nepřetržitého používání. Membrány RO obvykle vydrží několik let, než je nutné je vyměnit, a stálý pokles NSR je normálním znakem stárnutí membrány. Správný režim čištění membrány RO může pomoci zlepšit NSR.

NSR může být užitečný při identifikaci problémů s bioznečištěním. Pokud je bioznečištění problémem, NSR se často zvyšuje a NPF se snižuje. Je to proto, že bioznečištění ve skutečnosti utěsňuje malé nedokonalosti v membráně RO, čímž zvyšuje odmítání solí. Postupem času vrstva bioznečištění stárne a začíná odumírat a chemikálie, jako je CO2, metan a/nebo organické látky, se mohou uvolňovat.
Kyseliny začínají difundovat přes membránu, což ovlivňuje kvalitu permeátu (menší odmítání soli, což má za následek nižší NSR).

Jak se vypočítá normalizovaná míra odmítnutí soli (NSR)

Vzorec pro výpočet normalizovaného počtu odmítnutí prodeje (NSR) je:

• NSR = 100 ((průchod soli x (průtok permeátu/základní průtok permeátu) x TCF) x 100)

Kde:

• TDS permeátu = Vodivost permeátu x 0,67
• TDS krmiva = Vodivost krmiva / 2
• Odmítnutí soli = 1 – (TDS permeátu / TDS krmiva)
• Průchod soli = 1 – Odmítnutí soli
• Teplota vstupu C = (5/9) x (Teplota vstupu – 32)
• Korekční faktor teploty (TCF) = EXP (2640 x ((1/298) – (1/(273 + teplota vstupu C))))

Vysvětlení teplotního korekčního faktoru (TCF)

Teplota vody je jedním z klíčových faktorů ovlivňujících výkon membrán reverzní osmózy. Výrobci membrán uvádějí korekční faktory teploty pro dané provozní teploty, které se mohou lišit v závislosti na výrobci a lze je vypočítat různými způsoby. Pro účely nalezení odchylek RO používáme metodu ASTM, jak je uvedeno výše ve výpočtech NPF i NSR, s membránovým koeficientem 2640. Membránový koeficient 2640 používáme, protože většina našich membrán tomuto číslu odpovídá a vliv použití specifického koeficientu pro každou membránu na výpočty je zanedbatelný.

Normalizovaný tlakový rozdíl (NPD)

NPD nám říká, jak čistá je distanční vložka napájecí vody na membráně. Tyto distanční vložky mají tloušťku pouze asi 30 tisícin palce a jsou extrémně náchylné k ucpávání. S ucpáváním se zvyšuje odpor proudění a zvyšuje se i tlaková ztráta.

NPD se začne časem zvyšovat v důsledku znečištění a usazování vodního kamene. Membrány RO by se měly čistit, když se DPD zvýší o 15 % až 25 % nad základní hodnotu. NPD a NPF by se měly monitorovat společně, aby se určilo, kdy je třeba membrány RO vyčistit. NPF se často snižuje, ale NPD zůstane nezměněn. Je to jednoduše proto, že problémy se znečištěním/usazováním vodního kamene ještě neupchají distanční vložky napájecí vody. Časem se NPD zvýší ve spojení s poklesem NPF. Pokles NPD je obvykle způsoben vadným přístrojovým vybavením nebo chybami vzniklými během sběru dat.

Pokud lze měřit NPD pro každý stupeň RO, obvykle lze na základě umístění zvýšeného poklesu tlaku identifikovat problémy mezi znečištěním a usazováním vodního kamene. Zvýšení NPD v předním stupni RO indikuje problém se znečištěním a zvýšení NPD ve druhém stupni indikuje usazování vodního kamene.

Jak se vypočítává normalizovaný tlakový rozdíl (NPD)

Vzorec pro výpočet normalizovaného tlakového rozdílu (NPD) je:

• NPD = Tlaková ztráta x (průměrný průtok v základním stavu / průměrný průtok)

Kde:

• Pokles tlaku = Tlak vstupu – Tlak koncentrátu
• Průměrný průtok = (průtok permeátu + průtok koncentrátu)/2