Hva er datainnsamling og normalisering av omvendt osmose?

Alle disse driftsforholdene påvirker direkte kvaliteten og mengden permeatvann som RO-membranene kan produsere. Men siden disse driftsforholdene stadig endrer seg, er det umulig å sammenligne den observerte ytelsen til visse parametere på ett punkt og sammenligne dem med et annet punkt under forskjellige driftsforhold. Endrede faktorer, som temperatur, matevannskvalitet, permeatstrøm og systemgjenoppretting, påvirker alle membranens ytelse.

Normalisering av RO-data lar brukeren sammenligne RO-membranens ytelse med en fastsatt standard som ikke er avhengig av endrede driftsforhold. Normaliserte data vil måle den direkte tilstanden til RO-membranen og vise den faktiske ytelsen og helsen til RO-membranen.

Data som ikke er normalisert kan være misvisende, siden så mange variabler kan forårsake endringer som kan virke som problemer når de faktisk ikke er det. Temperaturen på matevannet er den mest merkbare tilstanden som påvirker ro-system ytelse. Den generelle tommelfingerregelen er å estimere en endring i permeatstrømmen på 1,5 % per grad Fahrenheit (F⁰) endring.

Datatolkning

RO-operatøren er til syvende og sist bekymret for to utfall: kvaliteten og mengden vann som produseres. Som nevnt ovenfor kan disse to faktorene påvirkes av en rekke variabler som f.eks. fôrvannstrykk, systemgjenoppretting og endringer i fôrvannskvaliteten, for å nevne noen.

Med hensyn til Omvendt osmose (RO) datainnsamling og normalisering, det er tre beregnede verdier som bidrar til å gi et bedre bilde av faktisk membranytelse og nøyaktig feilsøking av potensielle RO-systemproblemer som involverer mengden og kvaliteten på vann produsert av RO-systemet. Ved å samle inn driftsdata, normalisere dataene og deretter trende de normaliserte dataene over tid, og sammenligne verdiene med grunnlinjen (beregnet fra oppstartsverdiene da RO-membranene var nye eller etter at de har blitt rengjort eller byttet ut), muliggjør det proaktive tiltak for å løse eventuelle problemer før det oppstår irreversibel skade på RO-membranene.

De tre beregnede verdiene som brukes til å overvåke og utvikle trender er:
• Normalisert permeatstrøm (NPF)
• Normalisert saltavvisning (NSR)
• Normalisert trykkdifferanse (NPD)

Normalisert permeatstrøm (NPF)

NPF måler mengden permeatvann RO produserer. Hvis NPF faller 10 % til 15 % under grunnlinjeverdien (NPF-avlesningen ved oppstart med nye membraner eller når membranene ble byttet ut eller rengjort), indikerer dette tilsmussing eller avskalling på RO-membranen, og RO-membranene bør rengjøres.

Hvis NPF øker, innebærer dette at det er skade på RO-membranen. Skaden kan være forårsaket av kjemisk angrep (fra en Oksidasjonsmiddel som klor) på membranen eller et mekanisk problem (som en O-ringfeil).

Hvordan normalisert permeatstrømning (NPF) beregnes

Formelen for å beregne normalisert permeatstrøm (NPF) er:

• NPF = Permeatstrøm x (Baseline aNDP/aNDP) x (Baseline TCF/TCF)

Hvor:

• Matings-TDS = Matingskonduktivitet/2
• Konsentratfaktor = (Permeatstrøm + Konsentratstrøm) / Konsentratstrøm
• Konsentrat-TDS = Fôr-TDS x Konsentratfaktor
• Gjennomsnittlig netto drivtrykk (aNDP) = (((Fôrtrykk + konsentrattrykk)/2) – ((Fôr-TDS – Konsentrat-TDS)/200)) – Permeattrykk
• Matetemperatur C = (5/9) x (Matetemperatur – 32)
• TCF (temperaturkorreksjonsfaktor) = EXP (2640 x ((1/298) – (1/(273 + matetemperatur C))))

Normalisert saltavvisning (NSR)

NSR indikerer hvor godt RO-membranen avviser salter (forurensninger) og påvirker dermed permeatvannets kvalitet. Hvis NSR synker, øker volumet av salter som går gjennom RO-membranen, noe som skaper permeat av lavere kvalitet. En reduksjon i NSR kan indikere tilsmussing, avskalling eller degradering av RO-membranen. En RO-membran med god ytelse bør gi 97 % til 99 % avvisning. En membran anses som «dårlig» når RO-avvisningen synker til 90 % eller mindre. Et normalt RO-driftsområde har en jevn NSR-nedgang under kontinuerlig bruk. RO-membraner varer vanligvis flere år før de må byttes ut, og en jevn nedgang i NSR er et normalt tegn på en aldrende membran. Et riktig rengjøringsregime for RO-membranen kan bidra til å forbedre NSR.

NSR kan være nyttig for å identifisere problemer med biofouling. Når biofouling er et problem, vil ofte NSR øke og NPF reduseres. Dette er fordi biofoulingen faktisk vil forsegle små ufullkommenheter i RO-membranen og dermed øke avstøtningen av salter. Over tid eldes biofoulinglaget og begynner å dø, og kjemikalier som CO2, metan og/eller organiske stoffer
syrer begynner å diffundere gjennom membranen, noe som påvirker permeatvannets kvalitet (mindre saltavstøtning som resulterer i lavere NSR).

Hvordan normalisert saltavstøtning (NSR) beregnes

Formelen for å beregne normalisert salgsavvisning (NSR) er:

• NSR = 100 ((Saltpassasje x (Permeatstrøm/Baselinepermeatstrøm) x TCF) x 100)

Hvor:

• Permeat TDS = Permeatkonduktivitet x 0,67
• Matings-TDS = Matingskonduktivitet / 2
• Saltavvisning = 1 – (Permeat TDS / Feed TDS)
• Saltpassasje = 1 – Saltavvisning
• Matetemperatur C = (5/9) x (Matetemperatur – 32)
• Temperaturkorreksjonsfaktor (TCF) = EXP (2640 x ((1/298) – (1/(273+ matetemperatur C))))

Temperaturkorreksjonsfaktor (TCF) forklart

Vanntemperatur er en av nøkkelfaktorene for ytelsen til omvendt osmosemembraner. Membranprodusenter tilbyr temperaturkorreksjonsfaktorer for gitte driftstemperaturer, som kan variere fra produsent til produsent, og kan beregnes på forskjellige måter. ASTM-metoden, som vist ovenfor i både NPF- og NSR-beregningene, med membrankoeffisienten på 2640, brukes for å finne RO-avvik. Membrankoeffisienten på 2640 brukes fordi de fleste av membranene våre vil overholde dette tallet, og effekten av å bruke en spesifikk koeffisient for hver membran på beregningene er ubetydelig.

Normalisert trykkdifferanse (NPD)

NPD forteller oss hvor ren avstandsstykket for matevannet er på membranen. Disse avstandsstykkene er bare rundt 30 tusendels tommer tykke og er ekstremt utsatt for tilstopping. Når det oppstår tilstopping, øker strømningsmotstanden og trykkdopet øker.

NPD vil begynne å øke over tid på grunn av tilsmussing og avskalling. RO-membranene bør rengjøres når DPD øker med 15 % til 25 % over grunnlinjeverdien. NPD og NPF bør overvåkes sammen for å bestemme når RO-membranene bør rengjøres. Ofte vil NPF synke, og NPD vil forbli uendret. Dette er rett og slett fordi tilsmussings-/avskallingsproblemene ennå ikke har tettet igjen avstandsstykkene for matevann. Med tiden vil NPD øke i forbindelse med fallet i NPF. En reduksjon i NPD skyldes vanligvis feil instrumentering eller feil gjort under datainnsamlingen.

Hvis NPD kan måles for hvert trinn i en RO, kan man vanligvis identifisere problemer mellom tilsmussing og avskalling basert på plasseringen av det økte trykkfallet. En økning i NPD i det fremre trinnet i en RO indikerer tilsmussing, og en økning i NPD i det andre trinnet indikerer avskalling.

Hvordan normalisert trykkdifferanse (NPD) beregnes

Formelen for å beregne normalisert trykkdifferanse (NPD) er:

• NPD = Trykkfall x (Gjennomsnittlig basisstrøm / Gjennomsnittlig strøm)

Hvor:

• Trykkfall = Matetrykk – Konsentrattrykk
• Gjennomsnittlig strømning = (Permeatstrømning + Konsentratstrømning)/2