Što je prikupljanje i normalizacija podataka reverzne osmoze?

20.07.2024.

Reverzna osmoza (RO) Prikupljanje i normalizacija podataka važni su za procjenu stanja membrane i rješavanje potencijalnih problema prije nego što postanu ozbiljni. Normalizacija faktora podataka s vanjskim elementima koji utječu na performanse membrane omogućuje usporedbu neočekivanih rezultata prilikom pregleda podataka o performansama.Normalizirani podaci o performansama RO uspoređuju se s utvrđenom osnovnom vrijednošću, kao što je vrijeme kada su membrane bile nove, zamijenjene ili očišćene.

Sljedeći neobrađeni podaci prikupljaju se za određivanje stanja RO membrane:
1. Temperatura ulaza (F⁰)
2. Protok permeata (GPM)
3. Protok koncentrata (GPM)
4. Tlak dovoda (PSI)
5. Tlak permeata (PSI)
6. Vodljivost hrane
7. Provodljivost permeata

Svi ovi radni uvjeti izravno utječu na kvalitetu i količinu permeata koju RO membrane mogu proizvesti. Međutim, budući da se ovi radni uvjeti stalno mijenjaju, nemoguće je usporediti opažene performanse određenih parametara u jednoj točki i usporediti ih s drugom točkom pod različitim radnim uvjetima. Promjenjivi čimbenici, poput temperature, kvalitete ulazne vode, protoka permeata i oporavka sustava, utječu na performanse membrane.

Normalizacija RO podataka omogućuje korisniku usporedbu performansi RO membrane s postavljenim standardom koji ne ovisi o promjenjivim radnim uvjetima. Normalizirani podaci će mjeriti izravno stanje RO membrane i pokazati stvarne performanse i stanje RO membrane.

Dubbel_pass_RO-1-scaledr06

Oprema za desalinizaciju reverznom osmozom

Podaci koji nisu normalizirani mogu zavarati, budući da mnoge varijable mogu uzrokovati promjene koje se mogu činiti problemima, a zapravo nisu. Temperatura napojne vode najuočljiviji je uvjet koji utječe RO sustav performanse. Opće pravilo je procijeniti promjenu protoka permeata od 1,5% po promjeni stupnja Fahrenheita (F⁰).

Na primjer, ako RO proizvodi 50 GPM permeata kada je temperatura ulazne vode bila 60 F⁰, a zatim temperatura ulazne vode padne za 5 F⁰, tada bi RO proizvodio približno 46 GPM. Smanjenje proizvoda od 4 GPM je sasvim normalno s padom temperature.

Interpretacija podataka

Operater RO u konačnici je zainteresiran za dva ishoda: kvalitetu i količinu proizvedene vode. Kao što je gore spomenuto, na ova dva čimbenika može utjecati niz varijabli kao što su tlak napojne vode, oporavak sustava i promjene u kvaliteti napojne vode, da spomenemo samo neke.

Što se tiče Obrnuta osmoza Prikupljanjem i normalizacijom podataka o RO sustavu, postoje tri izračunate vrijednosti koje pomažu u dobivanju bolje slike stvarnih performansi membrane i pomažu u točnom rješavanju potencijalnih problema RO sustava koji uključuju količinu i kvalitetu vode koju proizvodi RO sustav. Prikupljanjem operativnih podataka, normalizacijom podataka, a zatim praćenjem trenda normaliziranih podataka tijekom vremena i usporedbom vrijednosti s osnovnim vrijednostima (izračunatim iz početnih vrijednosti kada su RO membrane bile nove ili nakon što su očišćene ili zamijenjene) omogućuje se proaktivno djelovanje za rješavanje bilo kakvih problema prije nego što dođe do nepovratnog oštećenja RO membrana.

Tri izračunate vrijednosti koje se koriste za praćenje i trend su:
• Normalizirani protok permeata (NPF)
• Normalizirano odbacivanje soli (NSR)
• Normalizirani diferencijalni tlak (NPD)

Normalizirani protok permeata (NPF)

NPF mjeri količinu permeata koju proizvodi RO. Ako NPF padne 10% do 15% ispod osnovne vrijednosti (očitanje NPF-a pri pokretanju s novim membranama ili kada su membrane zamijenjene ili očišćene), to ukazuje na onečišćenje ili stvaranje kamenca na RO membrani te ih treba očistiti.

Ako se NPF poveća, to implicira da postoji oštećenje RO membrane. Oštećenje može biti uzrokovano kemijskim djelovanjem (od Oksidator poput klora) na membrani ili mehanički problem (poput kvara O-prstena).

Vrijeme-768x43272q

Kako se izračunava normalizirani protok permeata (NPF)

Formula za izračun normaliziranog protoka permeata (NPF) je:

NPF = Protok permeata x (Osnovni aNDP/aNDP) x (Osnovni TCF/TCF)

Gdje:

TDS hrane = Vodljivost hrane/2
Faktor koncentrata = (Protok permeata + Protok koncentrata) / Protok koncentrata
TDS koncentrata = TDS sirovine x Faktor koncentrata
Prosječni neto pogonski tlak (aNDP) = (((tlak ulazne smjese + tlak koncentrata)/2) – ((TDS ulazne smjese – TDS koncentrata)/200)) – tlak permeata
Temperatura ulaza C = (5/9) x (Temperatura ulaza – 32)
TCF (Faktor korekcije temperature) = EXP (2640 x ((1/298) – (1/(273 + temperatura dovoda C))))

Normalizirano odbacivanje soli (NSR)

NSR pokazuje koliko dobro RO membrana odbija soli (onečišćujuće tvari) i tako utječe na kvalitetu permeata. Ako se NSR smanji, tada se volumen soli koje prolaze kroz RO membranu povećava, stvarajući permeat niže kvalitete. Smanjenje NSR-a može ukazivati na onečišćenje, kamenac ili degradaciju RO membrane. RO membrana koja dobro funkcionira trebala bi osigurati 97% do 99% odbacivanja. Membrana se smatra "lošom" kada odbacivanje RO padne na 90% ili manje. Normalan rad RO-a karakterizira stalan pad NSR-a tijekom kontinuirane upotrebe. RO membrane obično traju nekoliko godina prije nego što ih je potrebno zamijeniti, a stalan pad NSR-a normalan je znak starenja membrane. Pravilan režim čišćenja RO membrane može pomoći u poboljšanju NSR-a.

NSR može biti koristan za identificiranje problema s biološkim obraštanjem. Kada je biološko obraštanje problem, često će se NSR povećati, a NPF smanjiti. To je zato što će biološko obraštanje zapravo zapečatiti male nedostatke u RO membrani, čime se povećava odbacivanje soli. Vremenom, sloj biološkog obraštanja stari i počinje odumirati, a kemikalije poput CO2, metana i/ili organskih tvari...
kiseline počinju difundirati kroz membranu utječući na kvalitetu permeat vode (manje odbacivanje soli što rezultira nižim NSR-om).

Kako se izračunava normalizirano odbacivanje soli (NSR)

Formula za izračun normaliziranog odbijanja prodaje (NSR) je:

NSR = 100 ((Prolaz soli x (Protok permeata/Osnovni protok permeata) x TCF) x 100)

Gdje:

TDS permeata = Vodljivost permeata x 0,67
TDS hrane = Vodljivost hrane / 2
Odbacivanje soli = 1 – (TDS permeata / TDS hrane)
Prolaz soli = 1 – Odbacivanje soli
Temperatura ulaza C = (5/9) x (Temperatura ulaza – 32)
Faktor korekcije temperature (TCF) = EXP (2640 x ((1/298) – (1/(273 + temperatura dovoda C))))

Objašnjenje faktora korekcije temperature (TCF)

Temperatura vode jedan je od ključnih čimbenika u performansama membrana za reverznu osmozu. Proizvođači membrana navode faktore korekcije temperature za zadane radne temperature, koji se mogu razlikovati ovisno o proizvođaču i mogu se izračunati na različite načine. ASTM metoda, kao što je prikazano gore u izračunima NPF i NSR, s membranskim koeficijentom od 2640 koristi se za pronalaženje RO varijacija. Membranski koeficijent od 2640 koristi se jer će većina naših membrana odgovarati ovom broju, a učinak korištenja specifičnog koeficijenta za svaku membranu na izračune je zanemariv.

Normalizirani diferencijalni tlak (NPD)

NPD nam govori koliko je čist odstojnik napojne vode na membrani. Ovi odstojnici su debeli samo oko 30 tisućinki inča i izuzetno su osjetljivi na začepljenje. Kako dolazi do začepljenja, otpor protoku se povećava, a povećava se i dop tlaka.

NPD će se s vremenom početi povećavati zbog onečišćenja i kamenca. RO membrane treba čistiti kada se DPD poveća za 15% do 25% iznad osnovne vrijednosti. NPD i NPF treba pratiti zajedno kako bi se utvrdilo kada RO membrane treba čistiti. Često će se NPF smanjiti, a NPD će ostati nepromijenjen. To je jednostavno zato što problemi s onečišćenjem/kamencem još nisu začepili odstojnike napojne vode. S vremenom će se NPD povećavati zajedno s padom NPF-a. Smanjenje NPD-a obično je posljedica neispravne instrumentacije ili pogrešaka napravljenih tijekom prikupljanja podataka.

Ako se NPD može izmjeriti za svaku fazu RO, obično se problemi između onečišćenja i kamenca mogu identificirati na temelju lokacije povećanog pada tlaka. Povećanje NPD-a u prednjoj fazi RO ukazuje na problem onečišćenja, a povećanje NPD-a u drugoj fazi ukazuje na kamenac.