O que é coleta e normalização de dados de osmose reversa?

2024-07-20

Osmose reversa (OR) A coleta e normalização de dados são importantes para avaliar as condições da membrana e solucionar problemas potenciais antes que se agravem. A normalização dos fatores de dados com elementos externos que afetam o desempenho da membrana permite comparações justas ao analisar dados de desempenho.Os dados normalizados de desempenho da osmose reversa são comparados a uma linha de base estabelecida, como quando as membranas eram novas, substituídas ou limpas.

Os seguintes dados brutos são coletados para determinar a saúde da membrana de osmose reversa:
1. Temperatura de alimentação (F⁰)
2. Vazão de permeado (GPM)
3. Vazão de concentrado (GPM)
4. Pressão de alimentação (PSI)
5. Pressão de permeado (PSI)
6. Condutividade de alimentação
7. Condutividade do permeado

Todas essas condições operacionais afetam diretamente a qualidade e a quantidade de água permeada que as membranas de osmose reversa podem produzir. No entanto, como essas condições operacionais estão em constante mudança, é impossível comparar o desempenho observado de determinados parâmetros em um ponto com o desempenho em outro ponto sob diferentes condições operacionais. Fatores variáveis, como temperatura, qualidade da água de alimentação, fluxo de permeado e recuperação do sistema, afetam o desempenho da membrana.

A normalização dos dados de osmose reversa permite ao usuário comparar o desempenho da membrana de osmose reversa com um padrão estabelecido que não depende da variação das condições operacionais. Os dados normalizados medem a condição direta da membrana de osmose reversa e mostram seu verdadeiro desempenho e estado de conservação.

Dubbel_pass_RO-1-scaledr06

Equipamentos de dessalinização por osmose reversa

Dados não normalizados podem ser enganosos, visto que muitas variáveis podem causar alterações que podem parecer problemáticas quando, na verdade, não o são. A temperatura da água de alimentação é a condição mais perceptível que afeta o desempenho. sistema de osmose reversa desempenho. A regra geral é estimar uma variação de 1,5% no fluxo de permeado por grau Fahrenheit (F⁰).

Por exemplo, se um sistema de osmose reversa (OR) produzisse 50 GPM de permeado quando a água de alimentação estivesse a 60 °F e, em seguida, a temperatura da água de alimentação caísse 5 °F, o OR produziria aproximadamente 46 GPM. A diminuição de 4 GPM no produto é perfeitamente normal com a queda de temperatura.

Interpretação de dados

O operador de osmose reversa está, em última análise, preocupado com dois resultados: a qualidade e a quantidade de água produzida. Como mencionado anteriormente, esses dois fatores podem ser influenciados por diversas variáveis, como a pressão da água de alimentação, a recuperação do sistema e alterações na qualidade da água de alimentação, entre outras.

No que diz respeito aos Osmose reversa Na coleta e normalização de dados de osmose reversa (OR), três valores calculados ajudam a fornecer uma visão mais precisa do desempenho real da membrana e auxiliam na solução de problemas potenciais do sistema de OR, relacionados à quantidade e qualidade da água produzida. A coleta de dados operacionais, a normalização desses dados e a análise da tendência ao longo do tempo, comparando-os com os valores de referência (calculados a partir dos valores iniciais, quando as membranas de OR eram novas ou após limpeza ou substituição), permitem ações proativas para solucionar problemas antes que ocorram danos irreversíveis às membranas.

Os três valores calculados usados para monitorar e analisar tendências são:
• Fluxo de Permeado Normalizado (NPF)
• Rejeição de Sal Normalizada (NSR)
• Diferencial de Pressão Normalizado (NPD)

Fluxo de Permeado Normalizado (NPF)

O NPF mede a quantidade de água permeada que o sistema de osmose reversa está produzindo. Se o NPF cair de 10% a 15% abaixo do valor de referência (a leitura do NPF na inicialização com membranas novas ou quando as membranas foram substituídas ou limpas), isso indica incrustação ou formação de depósitos nas membranas de osmose reversa, e as membranas devem ser limpas.

Se o NPF aumentar, isso implica que há danos na membrana de osmose reversa. Os danos podem ser causados por ataque químico (de um agente extintor). Oxidante como cloro) na membrana ou um problema mecânico (como uma falha no anel de vedação).

Tempo-768x43272q

Como é calculado o Fluxo de Permeado Normalizado (NPF)

A fórmula para calcular o Fluxo de Permeado Normalizado (NPF) é:

NPF = Fluxo de Permeado x (aNDP basal/aNDP) x (TCF basal/TCF)

Onde:

TDS da alimentação = Condutividade da alimentação/2
Fator de concentração = (Fluxo de permeado + Fluxo de concentrado) / Fluxo de concentrado
TDS do concentrado = TDS da ração x Fator de concentração
Pressão média líquida de condução (aNDP) = (((Pressão de alimentação + Pressão do concentrado)/2) – ((TDS de alimentação – TDS do concentrado)/200)) – Pressão do permeado
Temperatura de alimentação C = (5/9) x (Temperatura de alimentação – 32)
Fator de correção de temperatura (TCF) = EXP (2640 x ((1/298) – (1/(273+Temperatura de alimentação C))))

Rejeição de Sal Normalizada (NSR)

A taxa de rejeição de sais (NSR) indica a eficiência da membrana de osmose reversa (OR) na rejeição de sais (contaminantes), afetando assim a qualidade da água permeada. Se a NSR diminui, o volume de sais que atravessa a membrana de OR aumenta, resultando em permeado de qualidade inferior. Uma diminuição na NSR pode indicar incrustação, formação de depósitos ou degradação da membrana de OR. Uma membrana de OR com bom desempenho deve apresentar uma taxa de rejeição entre 97% e 99%. Uma membrana é considerada "ruim" quando a taxa de rejeição cai para 90% ou menos. Durante o uso contínuo, observa-se uma queda constante na NSR em condições normais de operação de OR. As membranas de OR geralmente duram vários anos antes de precisarem ser substituídas, e uma queda constante na NSR é um sinal normal de envelhecimento da membrana. Uma rotina adequada de limpeza da membrana de OR pode ajudar a melhorar a NSR.

A taxa de filtração normalizada (NSR) pode ser útil para identificar problemas de bioincrustação. Quando a bioincrustação é uma preocupação, geralmente a NSR aumenta e o fator de filtração normalizado (NPF) diminui. Isso ocorre porque o material bioincrustante sela pequenas imperfeições na membrana de osmose reversa, aumentando assim a rejeição de sais. Com o tempo, a camada de bioincrustação envelhece e começa a morrer, liberando substâncias químicas como CO2, metano e/ou compostos orgânicos.
Os ácidos começam a se difundir através da membrana, afetando a qualidade da água permeada (menor rejeição de sal, resultando em um NSR mais baixo).

Como é calculado o Rejeição de Sal Normalizada (NSR)

A fórmula para calcular a Rejeição de Venda Normalizada (NSR) é:

NSR = 100 ((Passagem de Sal x (Fluxo de Permeado/Fluxo de Permeado de Base) x TCF) x 100)

Onde:

TDS do permeado = Condutividade do permeado x 0,67
TDS da alimentação = Condutividade da alimentação / 2
Rejeição de sal = 1 – (TDS do permeado / TDS da alimentação)
Passagem de sal = 1 – Rejeição de sal
Temperatura de alimentação C = (5/9) x (Temperatura de alimentação – 32)
Fator de correção de temperatura (TCF) = EXP (2640 x ((1/298) – (1/(273 + Temp. de alimentação C))))

Explicação do Fator de Correção de Temperatura (TCF)

A temperatura da água é um dos principais fatores no desempenho das membranas de osmose reversa. Os fabricantes de membranas fornecem fatores de correção de temperatura para determinadas temperaturas de operação, que podem variar de fabricante para fabricante e podem ser calculados de diferentes maneiras. O método ASTM, conforme mostrado acima nos cálculos de NPF e NSR, com o Coeficiente de Membrana de 2640, é usado para o nosso propósito de encontrar as variações de RO. O Coeficiente de Membrana de 2640 é usado porque a maioria das nossas membranas se enquadra nesse valor, e o efeito do uso de um coeficiente específico para cada membrana nos cálculos é desprezível.

Diferencial de Pressão Normalizado (NPD)

O NPD indica o nível de limpeza do espaçador de água de alimentação na membrana. Esses espaçadores têm apenas cerca de 0,76 mm de espessura e são extremamente suscetíveis a entupimento. À medida que o entupimento ocorre, a resistência ao fluxo aumenta e a pressão também aumenta.

O NPD (Diferença de Potência Líquida) começará a aumentar com o tempo devido à incrustação e formação de depósitos. As membranas de osmose reversa devem ser limpas quando o NPD aumentar de 15% a 25% acima do valor basal. O NPD e o NPF (Fluxo de Potência Líquida) devem ser monitorados em conjunto para determinar o momento ideal para a limpeza das membranas de osmose reversa. Frequentemente, o NPF diminui, enquanto o NPD permanece inalterado. Isso ocorre simplesmente porque os problemas de incrustação ainda não obstruíram os espaçadores de água de alimentação. Com o tempo, o NPD aumentará em conjunto com a queda do NPF. Uma diminuição no NPD geralmente se deve a falhas nos instrumentos ou erros cometidos durante a coleta de dados.

Se a queda de pressão líquida (NPD) puder ser medida em cada estágio de um sistema de osmose reversa (OR), geralmente é possível identificar problemas como incrustação e formação de depósitos com base na localização do aumento da queda de pressão. Um aumento na NPD no primeiro estágio de um OR indica problema de incrustação, enquanto um aumento na NPD no segundo estágio indica formação de depósitos.