Hvad er omvendt osmose dataindsamling og normalisering?

2024-07-20

Omvendt osmose (RO) Dataindsamling og normalisering er vigtig for at vurdere membrantilstande og håndtere potentielle problemer, før de bliver alvorlige. Normalisering af datafaktorer med eksterne elementer, der påvirker membranens ydeevne, muliggør sammenligninger af æbler og æbler ved gennemgang af ydeevnedata.Normaliserede RO-ydeevnedata sammenlignes med en etableret baseline, f.eks. hvornår membranerne var nye, udskiftede eller rengjorte.

Følgende rådata indsamles for at bestemme RO-membranens tilstand:
1. Tilførselstemperatur (F⁰)
2. Permeatflow (GPM)
3. Koncentratflow (GPM)
4. Fødetryk (PSI)
5. Permeattryk (PSI)
6. Fødeledningsevne
7. Permeatledningsevne

Alle disse driftsforhold påvirker direkte kvaliteten og mængden af permeatvand, som RO-membranerne kan producere. Da disse driftsforhold imidlertid konstant ændrer sig, er det umuligt at sammenligne den observerede ydeevne for bestemte parametre på ét punkt og sammenligne dem med et andet punkt under forskellige driftsforhold. Ændrede faktorer, såsom temperatur, fødevandskvalitet, permeatflow og systemgendannelse, påvirker alle membranens ydeevne.

Normalisering af RO-data giver brugeren mulighed for at sammenligne RO-membranens ydeevne med en fastlagt standard, som ikke afhænger af skiftende driftsforhold. Normaliserede data vil måle RO-membranens direkte tilstand og vise den reelle RO-membrans ydeevne og tilstand.

Dobbelt_pass_RO-1-scaledr06

Omvendt osmose afsaltningsudstyr

Data, der ikke er normaliseret, kan være misvisende, da så mange variabler kan forårsage ændringer, der kan virke som problemer, når de i virkeligheden ikke er det. Fødevandstemperaturen er den mest mærkbare tilstand, der påvirker ro-system ydeevne. Den generelle tommelfingerregel er at estimere en ændring i permeatstrømmen på 1,5 % pr. grad Fahrenheit (F⁰) ændring.

Hvis en RO for eksempel producerede 50 GPM permeat, når fødevandet var 15°C, og fødevandstemperaturen derefter faldt med 5°C, ville RO'en producere cirka 46 GPM. Faldet i produkt på 4 GPM er helt normalt med temperaturfaldet.

Datafortolkning

RO-operatøren er i sidste ende bekymret over to resultater: kvaliteten og mængden af det producerede vand. Som nævnt ovenfor kan disse to faktorer påvirkes af en række variabler såsom fødevandstryk, systemgendannelse og ændringer i fødevandskvaliteten, for blot at nævne nogle få.

Med hensyn til Omvendt osmose (RO) dataindsamling og normalisering, der er tre beregnede værdier, som hjælper med at give et bedre billede af den reelle membranydelse og præcist fejlfinde potentielle RO-systemproblemer, der involverer mængden og kvaliteten af vand produceret af RO-systemet. Ved at indsamle driftsdata, normalisere dataene og derefter udvikle de normaliserede data over tid og sammenligne værdierne med basislinjen (beregnet ud fra opstartsværdierne, da RO-membranerne var nye eller efter at de er blevet renset eller udskiftet), muliggøres proaktiv handling for at løse eventuelle problemer, før der opstår irreversibel skade på RO-membranerne.

De tre beregnede værdier, der bruges til at overvåge og udvikle tendenser, er:
• Normaliseret permeatstrømning (NPF)
• Normaliseret saltafvisning (NSR)
• Normaliseret trykforskel (NPD)

Normaliseret permeatstrømning (NPF)

NPF måler mængden af permeatvand, som RO producerer. Hvis NPF falder 10 % til 15 % under basisværdien (NPF-aflæsningen ved opstart med nye membraner eller når membranerne blev udskiftet eller rengjort), indikerer dette tilsmudsning eller afskalling af RO-membranen, og RO-membranerne skal rengøres.

Hvis NPF stiger, betyder det, at der er skade på RO-membranen. Skaden kan være forårsaget af kemiske angreb (fra en Oxidationsmiddel som klor) på membranen eller et mekanisk problem (som en O-ringsfejl).

Tid-768x43272q

Sådan beregnes normaliseret permeatstrømning (NPF)

Formlen til at beregne normaliseret permeatflow (NPF) er:

NPF = Permeatflow x (Baseline aNDP/aNDP) x (Baseline TCF/TCF)

Hvor:

Tilførsels-TDS = Tilførselsledningsevne/2
Koncentratfaktor = (Permeatflow + Koncentratflow) / Koncentratflow
Koncentrat-TDS = Foder-TDS x Koncentratfaktor
Gennemsnitligt nettodrivtryk (aNDP) = (((Fødetryk + Koncentrattryk)/2) – ((Fødetryk – Koncentrattryk)/200)) – Permeattryk
Fremføringstemperatur C = (5/9) x (Fremføringstemperatur – 32)
TCF (Temperaturkorrektionsfaktor) = EXP (2640 x ((1/298) – (1/(273+Fødetemperatur C))))

Normaliseret saltafvisning (NSR)

NSR angiver, hvor godt RO-membranen afviser salte (forurenende stoffer), og påvirker dermed permeatvandets kvalitet. Hvis NSR falder, øges mængden af salte, der passerer gennem RO-membranen, hvilket skaber permeat af lavere kvalitet. Et fald i NSR kan indikere tilsmudsning, afskalling eller nedbrydning af RO-membranen. En velfungerende RO-membran bør give 97% til 99% afvisning. En membran betragtes som "dårlig", når RO-afvisningen falder til 90% eller mindre. Et normalt RO-driftsområde har et stabilt fald i NSR under kontinuerlig brug. RO-membraner holder normalt flere år, før de skal udskiftes, og et stabilt fald i NSR er et normalt tegn på en aldrende membran. En korrekt rengøring af RO-membranen kan hjælpe med at forbedre NSR.

NSR kan være nyttigt til at identificere problemer med biofouling. Når biofouling er et problem, vil NSR ofte stige, og NPF falde. Dette skyldes, at biofoulingen faktisk vil forsegle små ufuldkommenheder i RO-membranen og derved øge afvisningen af salte. Over tid ældes biofoulingslaget og begynder at dø, og kemikalier som CO2, metan og/eller organiske stoffer
Syrer begynder at diffundere gennem membranen, hvilket påvirker permeatvandets kvalitet (mindre saltafvisning resulterer i en lavere NSR).

Sådan beregnes normaliseret saltafvisning (NSR)

Formlen til at beregne normaliseret salgsafvisning (NSR) er:

NSR = 100 ((Saltpassage x (Permeatflow/Basilinjepermeatflow) x TCF) x 100)

Hvor:

Permeat TDS = Permeatledningsevne x 0,67
Tilførsels-TDS = Tilførselsledningsevne / 2
Saltafvisning = 1 – (Permeat TDS / Feed TDS)
Saltpassage = 1 – Saltafvisning
Fremføringstemperatur C = (5/9) x (Fremføringstemperatur – 32)
Temperaturkorrektionsfaktor (TCF) = EXP (2640 x ((1/298) – (1/(273+ fødetemperatur C))))

Forklaring af temperaturkorrektionsfaktor (TCF)

Vandtemperatur er en af nøglefaktorerne i ydeevnen af omvendt osmosemembraner. Membranproducenter leverer temperaturkorrektionsfaktorer for givne driftstemperaturer, som kan variere fra producent til producent og kan beregnes på forskellige måder. ASTM-metoden, som vist ovenfor i både NPF- og NSR-beregningerne, med en membrankoefficient på 2640, bruges til at finde RO-variationer. Membrankoefficienten på 2640 bruges, fordi størstedelen af vores membraner vil overholde dette tal, og effekten af at bruge en specifik koefficient for hver membran på beregningerne er ubetydelig.

Normaliseret trykforskel (NPD)

NPD fortæller os, hvor ren fødevandsafstandsstykket er på membranen. Disse afstandsstykker er kun omkring 30 tusindedele af en tomme tykke og er ekstremt modtagelige for tilstopning. Når der opstår tilstopning, øges modstanden mod strømning, og trykdopet øges.

NPD vil begynde at stige over tid på grund af tilsmudsning og afskalling. RO-membranerne bør rengøres, når DPD stiger med 15 % til 25 % over basisværdien. NPD og NPF bør overvåges sammen for at bestemme, hvornår RO-membranerne skal rengøres. Ofte vil NPF falde, og NPD vil forblive uændret. Dette skyldes simpelthen, at tilsmudsnings-/afskallingsproblemerne endnu ikke har tilstoppet afstandsstykkerne til fødevandet. Med tiden vil NPD stige i forbindelse med faldet i NPF. Et fald i NPD skyldes normalt defekt instrumentering eller fejl begået under dataindsamling.

Hvis NPD kan måles for hvert trin i en RO, kan der normalt identificeres problemer mellem tilsmudsning og afskalling baseret på placeringen af det øgede trykfald. En stigning i NPD i det forreste trin af en RO indikerer et tilsmudsningsproblem, og en stigning i NPD i det andet trin indikerer afskalling.