Что такое сбор и нормализация данных обратного осмоса?

2024-07-20

Обратный осмос (РО) Сбор и нормализация данных важны для оценки состояния мембран и выявления потенциальных проблем до того, как они станут серьезными. Нормализация данных с учетом внешних факторов, влияющих на производительность мембран, позволяет проводить сопоставимые сравнения при анализе данных о производительности.Нормализованные данные о производительности обратного осмоса сравниваются с установленным базовым уровнем, например, в момент установки новых мембран, их замены или очистки.

Для определения состояния мембран обратного осмоса собираются следующие исходные данные:
1. Температура подачи (в градусах Фаренгейта)
2. Расход пермеата (галлонов в минуту)
3. Расход концентрата (галлонов в минуту)
4. Давление подачи (PSI)
5. Давление пермеата (PSI)
6. Проводимость подаваемого сырья
7. Проводимость пермеата

Все эти условия эксплуатации напрямую влияют на качество и количество пермеата, производимого мембранами обратного осмоса. Однако, поскольку эти условия эксплуатации постоянно меняются, невозможно сравнить наблюдаемые показатели определенных параметров в одной точке с показателями в другой точке при других условиях эксплуатации. Изменяющиеся факторы, такие как температура, качество подаваемой воды, поток пермеата и степень извлечения системы, влияют на производительность мембран.

Нормализация данных обратного осмоса позволяет пользователю сравнивать производительность мембраны обратного осмоса с установленным стандартом, который не зависит от изменяющихся условий эксплуатации. Нормализованные данные измеряют непосредственное состояние мембраны обратного осмоса и показывают истинную производительность и работоспособность мембраны.

Dubbel_pass_RO-1-scaledr06

Оборудование для опреснения методом обратного осмоса

Ненормализованные данные могут вводить в заблуждение, поскольку множество переменных могут вызывать изменения, которые могут казаться проблемами, хотя на самом деле таковыми не являются. Температура подаваемой воды — наиболее заметный фактор, влияющий на это. система обратного осмоса производительность. Общее эмпирическое правило заключается в том, чтобы оценивать изменение потока пермеата на 1,5% на каждый градус Фаренгейта (F⁰).

Например, если установка обратного осмоса производила 50 галлонов в минуту пермеата при температуре подаваемой воды 60 °F, а затем температура подаваемой воды упала на 5 °F, то установка обратного осмоса будет производить приблизительно 46 галлонов в минуту. Снижение производительности на 4 галлона в минуту при падении температуры является совершенно нормальным явлением.

Интерпретация данных

Оператора установки обратного осмоса в конечном итоге волнуют два результата: качество и количество производимой воды. Как упоминалось выше, на эти два фактора может влиять ряд переменных, таких как давление подаваемой воды, степень извлечения воды из системы и изменения качества подаваемой воды, и это лишь некоторые из них.

В отношении к Обратный осмос Сбор и нормализация данных обратного осмоса (RO) позволяют получить три расчетных значения, которые дают более полное представление об истинной производительности мембран и помогают точно выявлять потенциальные проблемы системы обратного осмоса, связанные с количеством и качеством производимой воды. Сбор эксплуатационных данных, их нормализация, а затем анализ динамики нормализованных данных во времени и сравнение полученных значений с базовым уровнем (рассчитанным на основе значений при запуске системы, когда мембраны обратного осмоса были новыми или после их очистки или замены) позволяют принимать упреждающие меры для устранения любых проблем до того, как произойдет необратимое повреждение мембран обратного осмоса.

Для мониторинга и отслеживания тенденций используются три расчетных значения:
• Нормализованный поток пермеата (NPF)
• Нормализованное отклонение соли (NSR)
• Нормализованная разница давлений (НПД)

Нормализованный поток пермеата (NPF)

Показатель NPF измеряет количество пермеата, производимого системой обратного осмоса. Если значение NPF падает на 10–15% ниже базового значения (показатель NPF при запуске с новыми мембранами или при замене или очистке мембран), это указывает на загрязнение или образование накипи в мембранах обратного осмоса, и мембраны следует очистить.

Если показатель NPF увеличивается, это означает повреждение мембраны обратного осмоса. Повреждение может быть вызвано химическим воздействием (например, Окислитель например, хлором) на мембране или из-за механической неисправности (например, из-за выхода из строя уплотнительного кольца).

Time-768x43272q

Как рассчитывается нормализованный поток пермеата (NPF)

Формула для расчета нормализованного потока пермеата (NPF) следующая:

NPF = Скорость потока пермеата x (Базовый уровень aNDP/aNDP) x (Базовый уровень TCF/TCF)

Где:

Содержание растворенных твердых веществ в подаваемом растворе = Проводимость подаваемого раствора / 2
Коэффициент концентрирования = (Поток пермеата + Поток концентрата) / Поток концентрата
Содержание растворенных твердых веществ в концентрате = Содержание растворенных твердых веществ в корме × Коэффициент концентрата
Среднее чистое движущее давление (aNDP) = (((Давление подачи + Давление концентрата)/2) – ((Содержание растворенных твердых веществ в подаче – Содержание растворенных твердых веществ в концентрате)/200)) – Давление пермеата
Температура подачи C = (5/9) x (Температура подачи – 32)
TCF (коэффициент температурной коррекции) = EXP (2640 x ((1/298) – (1/(273+Температура подачи C))))

Нормализованное отклонение соли (NSR)

Показатель NSR отражает эффективность удаления солей (загрязняющих веществ) мембраной обратного осмоса и, следовательно, влияет на качество пермеата. Снижение NSR означает увеличение объема солей, проходящих через мембрану обратного осмоса, что приводит к снижению качества пермеата. Снижение NSR может указывать на загрязнение, образование накипи или деградацию мембраны обратного осмоса. Хорошо работающая мембрана обратного осмоса должна обеспечивать степень удаления от 97% до 99%. Мембрана считается «плохой», если степень удаления падает до 90% или ниже. Нормальный срок службы мембраны обратного осмоса характеризуется устойчивым снижением NSR при непрерывной эксплуатации. Мембраны обратного осмоса обычно служат несколько лет, прежде чем потребуется их замена, а устойчивое снижение NSR является нормальным признаком старения мембраны. Правильная процедура очистки мембраны обратного осмоса может помочь улучшить показатель NSR.

Показатель NSR может быть полезен для выявления проблем, связанных с биологическим обрастанием. При наличии биологического обрастания часто наблюдается увеличение NSR и уменьшение NPF. Это происходит потому, что биообрастание фактически герметизирует небольшие дефекты в мембране обратного осмоса, тем самым увеличивая степень удаления солей. Со временем слой биообрастания стареет и начинает отмирать, а химические вещества, такие как CO2, метан и/или органические соединения, проникают внутрь.
Кислоты начинают диффундировать через мембрану, влияя на качество пермеата (снижение степени отторжения солей приводит к снижению NSR).

Как рассчитывается нормализованное отклонение соли (NSR)

Формула для расчета нормализованного процента отказов от продажи (NSR) следующая:

NSR = 100 ((Проход соли x (Поток пермеата/Базовый поток пермеата) x TCF) x 100)

Где:

Общее содержание растворенных твердых веществ в пермеате = Проводимость пермеата x 0,67
Содержание растворенных твердых веществ в подаваемом растворе = Проводимость подаваемого раствора / 2
Степень удаления соли = 1 – (Содержание растворенных твердых веществ в пермеате / Содержание растворенных твердых веществ в подаваемом растворе)
Прохождение соли = 1 – Отклонение соли
Температура подачи C = (5/9) x (Температура подачи – 32)
Поправочный коэффициент температуры (TCF) = EXP (2640 x ((1/298) – (1/(273+ Температура подачи C))))

Пояснение к поправочному коэффициенту температуры (TCF).

Температура воды является одним из ключевых факторов, влияющих на эффективность мембран обратного осмоса. Производители мембран предоставляют поправочные коэффициенты для заданных рабочих температур, которые могут различаться в зависимости от производителя и могут рассчитываться различными способами. Для определения отклонений в обратном осмосе используется метод ASTM, как показано выше в расчетах NPF и NSR, с коэффициентом мембраны 2640. Коэффициент мембраны 2640 используется потому, что большинство наших мембран соответствуют этому значению, и влияние использования конкретного коэффициента для каждой мембраны на расчеты незначительно.

Нормализованная разница давлений (НПД)

Показатель NPD отражает чистоту разделительного слоя питающей воды на мембране. Эти разделительные слои имеют толщину всего около 30 тысячных дюйма и чрезвычайно подвержены засорению. По мере засорения сопротивление потоку увеличивается, а перепад давления возрастает.

Со временем показатель NPD начнет увеличиваться из-за загрязнения и образования накипи. Мембраны обратного осмоса следует очищать, когда показатель DPD увеличится на 15–25% по сравнению с базовым значением. Для определения необходимости очистки мембран обратного осмоса следует одновременно контролировать показатели NPD и NPF. Часто показатель NPF снижается, а NPD остается неизменным. Это происходит просто потому, что загрязнения/образование накипи еще не забили разделители питательной воды. Со временем показатель NPD будет увеличиваться одновременно со снижением NPF. Снижение NPD обычно происходит из-за неисправности оборудования или ошибок, допущенных при сборе данных.

Если можно измерить перепад давления на каждой ступени обратного осмоса, обычно можно выявить проблемы, связанные с загрязнением и образованием накипи, на основе местоположения повышенного перепада давления. Увеличение перепада давления на первой ступени обратного осмоса указывает на проблему загрязнения, а увеличение перепада давления на второй ступени указывает на образование накипи.