جمع‌آوری و نرمال‌سازی داده‌های اسمز معکوس چیست؟

همه این شرایط عملیاتی مستقیماً بر کیفیت و میزان آب تصفیه‌شده‌ای که غشاهای RO می‌توانند تولید کنند، تأثیر می‌گذارند. با این حال، از آنجایی که این شرایط عملیاتی دائماً در حال تغییر هستند، مقایسه عملکرد مشاهده‌شده پارامترهای خاص در یک نقطه و مقایسه آنها با نقطه دیگر تحت شرایط عملیاتی متفاوت غیرممکن است. عوامل متغیر، مانند دما، کیفیت آب ورودی، جریان تصفیه‌شده و بازیابی سیستم، همگی بر عملکرد غشا تأثیر می‌گذارند.

نرمال‌سازی داده‌های RO به کاربر اجازه می‌دهد تا عملکرد غشای RO را با یک استاندارد تعیین‌شده که به تغییر شرایط عملیاتی وابسته نیست، مقایسه کند. داده‌های نرمال‌سازی‌شده، وضعیت مستقیم غشای RO را اندازه‌گیری کرده و عملکرد و سلامت واقعی غشای RO را نشان می‌دهند.

داده‌هایی که نرمال‌سازی نشده‌اند می‌توانند گمراه‌کننده باشند، زیرا متغیرهای زیادی می‌توانند باعث تغییراتی شوند که ممکن است در ظاهر مشکل‌ساز به نظر برسند، در حالی که در واقع اینطور نیستند. دمای آب تغذیه، قابل توجه‌ترین عاملی است که بر عملکرد سیستم تأثیر می‌گذارد. سیستم رو عملکرد. قاعده کلی این است که به ازای هر تغییر درجه فارنهایت (F⁰)، تغییر جریان آب تصفیه شده را ۱.۵٪ تخمین بزنید.

تفسیر داده‌ها

اپراتور سیستم اسمز معکوس در نهایت نگران دو نتیجه است: کیفیت و کمیت آب تولیدی. همانطور که در بالا ذکر شد، این دو عامل می‌توانند تحت تأثیر متغیرهای مختلفی مانند فشار آب تغذیه، بازیابی سیستم و تغییرات در کیفیت آب تغذیه قرار گیرند.

با توجه به اسمز معکوس جمع‌آوری و نرمال‌سازی داده‌های (RO)، سه مقدار محاسبه‌شده وجود دارد که به ارائه تصویر بهتری از عملکرد واقعی غشا و عیب‌یابی دقیق مشکلات احتمالی سیستم RO مربوط به کمیت و کیفیت آب تولید شده توسط سیستم RO کمک می‌کند. با جمع‌آوری داده‌های عملیاتی، نرمال‌سازی داده‌ها و سپس روندیابی داده‌های نرمال‌شده در طول زمان و مقایسه مقادیر با مقادیر پایه (محاسبه‌شده از مقادیر راه‌اندازی زمانی که غشاهای RO جدید بودند یا پس از تمیز کردن یا تعویض آنها)، می‌توان اقدامات پیشگیرانه را برای رفع هرگونه مشکل قبل از بروز آسیب برگشت‌ناپذیر به غشاهای RO انجام داد.

سه مقدار محاسبه‌شده که برای نظارت و روندیابی استفاده می‌شوند عبارتند از:
• جریان آب تصفیه شده نرمال شده (NPF)
• دفع نمک نرمال شده (NSR)
• اختلاف فشار نرمال شده (NPD)

جریان آب تصفیه شده نرمال شده (NPF)

NPF میزان آب نفوذی تولید شده توسط RO را اندازه‌گیری می‌کند. اگر NPF 10 تا 15 درصد کمتر از مقدار پایه (مقدار NPF در هنگام راه‌اندازی با غشاهای جدید یا هنگام تعویض یا تمیز کردن غشاها) باشد، این نشان دهنده گرفتگی یا رسوب‌گذاری غشای RO است و غشاهای RO باید تمیز شوند.

اگر NPF افزایش یابد، این نشان می‌دهد که به غشای RO آسیب وارد شده است. این آسیب می‌تواند ناشی از حمله شیمیایی (از یک) باشد. اکسید کننده مانند کلر) روی غشاء یا یک مشکل مکانیکی (مانند خرابی حلقه O).

نحوه محاسبه جریان نرمال شده آب تصفیه شده (NPF)

فرمول محاسبه جریان نرمال شده آب تصفیه شده (NPF) به صورت زیر است:

• NPF = جریان آب تصفیه شده x (خط پایه aNDP/aNDP) x (خط پایه TCF/TCF)

کجا:

• TDS خوراک = رسانایی خوراک / ۲
• ضریب غلظت = (جریان آب تصفیه شده + جریان آب غلیظ) / جریان آب غلیظ
• TDS کنسانتره = TDS خوراک × ضریب کنسانتره
• فشار متوسط ​​خالص پیشران (aNDP) = (((فشار خوراک + فشار محلول غلیظ)/2) – ((TDS خوراک – TDS محلول غلیظ)/200)) – فشار آب تصفیه شده
• دمای خوراک C = (5/9) x (دمای خوراک - 32)
• TCF (ضریب تصحیح دما) = EXP (2640 x ((1/298) – (1/(273+دمای خوراک C)))))

دفع نمک نرمال شده (NSR)

NSR نشان می‌دهد که غشای RO چقدر خوب نمک‌ها (آلاینده‌ها) را دفع می‌کند و بنابراین بر کیفیت آب تصفیه‌شده تأثیر می‌گذارد. اگر NSR کاهش یابد، حجم نمک‌هایی که از غشای RO عبور می‌کنند افزایش می‌یابد و باعث ایجاد آب تصفیه‌شده با کیفیت پایین‌تر می‌شود. کاهش NSR می‌تواند نشان‌دهنده‌ی گرفتگی، رسوب‌گذاری یا تخریب غشای RO باشد. یک غشای RO با عملکرد خوب باید ۹۷٪ تا ۹۹٪ دفع آب داشته باشد. یک غشا زمانی "بد" در نظر گرفته می‌شود که دفع آب RO به ۹۰٪ یا کمتر کاهش یابد. یک دوره عملیاتی RO معمولی شامل کاهش مداوم NSR در طول استفاده مداوم است. غشاهای RO معمولاً چندین سال قبل از نیاز به تعویض دوام می‌آورند و کاهش مداوم NSR نشانه‌ی طبیعی فرسودگی غشا است. یک برنامه‌ی تمیز کردن مناسب غشای RO می‌تواند به بهبود NSR کمک کند.

NSR می‌تواند برای شناسایی مشکلات رسوب زیستی مفید باشد. وقتی رسوب زیستی نگران‌کننده باشد، اغلب NSR افزایش و NPF کاهش می‌یابد. دلیل این امر آن است که رسوب زیستی در واقع نقص‌های کوچک در غشای RO را آب‌بندی می‌کند و در نتیجه دفع نمک‌ها را افزایش می‌دهد. با گذشت زمان، لایه رسوب زیستی پیر شده و شروع به از بین رفتن می‌کند و مواد شیمیایی مانند CO2، متان و/یا مواد آلی به آب نفوذ می‌کنند.
اسیدها شروع به انتشار از طریق غشاء می‌کنند و بر کیفیت آب تصفیه‌شده تأثیر می‌گذارند (دفع نمک کمتر و در نتیجه NSR کمتر).

نحوه محاسبه دفع نمک نرمال شده (NSR)

فرمول محاسبه‌ی رد فروش نرمال‌شده (NSR) به صورت زیر است:

• NSR = 100 ((عبور نمک x (جریان آب تصفیه شده/جریان آب تصفیه شده پایه) x TCF) x 100)

کجا:

• TDS آب تصفیه شده = رسانایی آب تصفیه شده x 0.67
• TDS خوراک = رسانایی خوراک / ۲
• دفع نمک = ۱ – (TDS آب تصفیه شده / TDS آب ورودی)
• عبور نمک = ۱ – دفع نمک
• دمای خوراک C = (5/9) x (دمای خوراک - 32)
• ضریب تصحیح دما (TCF) = EXP (2640 x ((1/298) – (1/(273+ دمای تغذیه C)))))

ضریب تصحیح دما (TCF) توضیح داده شده است

دمای آب یکی از عوامل کلیدی در عملکرد غشاهای اسمز معکوس است. تولیدکنندگان غشا، ضرایب تصحیح دما را برای دماهای عملیاتی مشخص ارائه می‌دهند که می‌تواند بسته به سازنده متفاوت باشد و به روش‌های مختلفی محاسبه شود. روش ASTM، همانطور که در بالا در محاسبات NPF و NSR نشان داده شده است، با ضریب غشای ۲۶۴۰ برای هدف ما که یافتن واریانس‌های RO است، استفاده می‌شود. ضریب غشای ۲۶۴۰ به این دلیل استفاده می‌شود که اکثر غشاهای ما با این عدد مطابقت دارند و تأثیر استفاده از یک ضریب خاص برای هر غشا بر محاسبات ناچیز است.

اختلاف فشار نرمال شده (NPD)

NPD به ما می‌گوید که فاصله‌دهنده آب تغذیه روی غشاء چقدر تمیز است. این فاصله‌دهنده‌ها فقط حدود 30 هزارم اینچ ضخامت دارند و به شدت مستعد گرفتگی هستند. با بروز گرفتگی، مقاومت در برابر جریان افزایش می‌یابد و دوپ فشاری افزایش می‌یابد.

NPD به مرور زمان به دلیل رسوب و رسوب‌گذاری شروع به افزایش می‌کند. غشاهای RO باید زمانی تمیز شوند که DPD 15 تا 25 درصد بالاتر از مقدار پایه افزایش یابد. NPD و NPF باید با هم کنترل شوند تا مشخص شود چه زمانی غشاهای RO باید تمیز شوند. اغلب NPF کاهش می‌یابد و NPD بدون تغییر باقی می‌ماند. این امر صرفاً به این دلیل است که مشکلات رسوب‌گذاری/رسوب‌گذاری هنوز فاصله‌دهنده‌های آب تغذیه را مسدود نکرده‌اند. با گذشت زمان، NPD همراه با کاهش NPF افزایش می‌یابد. کاهش NPD معمولاً به دلیل ابزار دقیق معیوب یا اشتباهاتی است که در هنگام جمع‌آوری داده‌ها انجام می‌شود.

اگر بتوان NPD را برای هر مرحله از RO اندازه‌گیری کرد، معمولاً می‌توان مشکلات بین رسوب‌گذاری و رسوب‌گذاری را بر اساس محل افزایش افت فشار شناسایی کرد. افزایش NPD در مرحله اول RO نشان دهنده مشکل رسوب‌گذاری است و افزایش NPD در مرحله دوم نشان دهنده رسوب‌گذاری است.

نحوه محاسبه اختلاف فشار نرمال شده (NPD)

فرمول محاسبه اختلاف فشار نرمال شده (NPD) به صورت زیر است:

• NPD = افت فشار x (میانگین جریان پایه / میانگین جریان)

کجا:

• افت فشار = فشار خوراک – فشار محلول غلیظ
• جریان متوسط ​​= (جریان آب تصفیه شده + جریان محلول غلیظ شده) / ۲