การเก็บรวบรวมและปรับค่าข้อมูลรีเวิร์สออสโมซิสคืออะไร?

สภาวะการทำงานทั้งหมดนี้ส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพและปริมาณน้ำที่ผ่านเยื่อกรอง RO สามารถผลิตได้ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากสภาวะการทำงานเหล่านี้เปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะเปรียบเทียบประสิทธิภาพที่สังเกตได้ของพารามิเตอร์บางอย่าง ณ จุดหนึ่ง กับอีกจุดหนึ่งภายใต้สภาวะการทำงานที่แตกต่างกัน ปัจจัยที่เปลี่ยนแปลง เช่น อุณหภูมิ คุณภาพน้ำป้อน อัตราการไหลของน้ำที่ผ่านเยื่อกรอง และการฟื้นตัวของระบบ ล้วนส่งผลต่อประสิทธิภาพของเยื่อกรอง

การปรับค่าข้อมูล RO ให้เป็นมาตรฐานช่วยให้ผู้ใช้สามารถเปรียบเทียบประสิทธิภาพของเยื่อกรอง RO กับมาตรฐานที่กำหนดไว้ ซึ่งไม่ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงสภาวะการทำงาน ข้อมูลที่ปรับค่าแล้วจะวัดสภาพโดยตรงของเยื่อกรอง RO และแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพและความสมบูรณ์ของเยื่อกรอง RO อย่างแท้จริง

ข้อมูลที่ไม่ได้ปรับให้เป็นมาตรฐานอาจทำให้เข้าใจผิดได้ เนื่องจากมีตัวแปรมากมายที่สามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงซึ่งอาจดูเหมือนเป็นปัญหา ทั้งที่ความจริงแล้วไม่ใช่ อุณหภูมิน้ำป้อนเป็นปัจจัยที่ส่งผลกระทบมากที่สุด ระบบ RO ประสิทธิภาพ โดยทั่วไปแล้ว หลักการคร่าวๆ คือ คาดการณ์ว่าอัตราการไหลของสารละลายที่ผ่านเยื่อกรองจะเปลี่ยนแปลงประมาณ 1.5% ต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ 1 องศาฟาเรนไฮต์ (F⁰)

การตีความข้อมูล

ผู้ใช้งานระบบรีเวอร์สออสโมซิส (RO) ให้ความสำคัญกับผลลัพธ์สองประการหลักๆ คือ คุณภาพและปริมาณน้ำที่ผลิตได้ ดังที่กล่าวมาข้างต้น ปัจจัยทั้งสองนี้สามารถได้รับอิทธิพลจากตัวแปรหลายอย่าง เช่น แรงดันน้ำป้อน การฟื้นตัวของระบบ และการเปลี่ยนแปลงคุณภาพน้ำป้อน เป็นต้น

ในส่วนที่เกี่ยวกับ ระบบรีเวิร์สออสโมซิส ในการเก็บรวบรวมและปรับค่าข้อมูล RO นั้น มีค่าที่คำนวณได้สามค่า ซึ่งช่วยให้เห็นภาพที่ชัดเจนขึ้นเกี่ยวกับประสิทธิภาพของเมมเบรนที่แท้จริง และช่วยในการแก้ไขปัญหาที่อาจเกิดขึ้นกับระบบ RO ได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น ทั้งในด้านปริมาณและคุณภาพของน้ำที่ผลิตโดยระบบ RO โดยการรวบรวมข้อมูลการทำงาน ปรับค่าข้อมูลให้เป็นมาตรฐาน แล้วติดตามแนวโน้มของข้อมูลที่ปรับค่าแล้วเมื่อเวลาผ่านไป และเปรียบเทียบค่ากับค่าพื้นฐาน (คำนวณจากค่าเริ่มต้นเมื่อเมมเบรน RO ใหม่ หรือหลังจากทำความสะอาดหรือเปลี่ยนใหม่) จะช่วยให้สามารถดำเนินการเชิงรุกเพื่อแก้ไขปัญหาใด ๆ ก่อนที่จะเกิดความเสียหายที่ไม่สามารถแก้ไขได้กับเมมเบรน RO

ค่าที่คำนวณได้สามค่าที่ใช้ในการติดตามและวิเคราะห์แนวโน้ม ได้แก่:
• อัตราการไหลของสารละลายที่ผ่านเยื่อกรองแบบปกติ (Normalized Permeate Flow: NPF)
• อัตราการปฏิเสธเกลือที่ปรับค่ามาตรฐาน (NSR)
• ความแตกต่างของความดันที่ปรับให้เป็นมาตรฐาน (NPD)

อัตราการไหลของสารละลายที่ผ่านเยื่อกรองแบบปกติ (NPF)

NPF คือค่าที่ใช้วัดปริมาณน้ำที่ผ่านเยื่อกรอง RO หากค่า NPF ลดลง 10% ถึง 15% ต่ำกว่าค่าเริ่มต้น (ค่า NPF ที่วัดได้ตอนเริ่มต้นใช้งานกับเยื่อกรองใหม่ หรือตอนเปลี่ยนหรือทำความสะอาดเยื่อกรอง) แสดงว่าเยื่อกรอง RO เกิดการอุดตันหรือมีคราบตะกรัน และควรทำความสะอาดเยื่อกรอง RO

หากค่า NPF เพิ่มขึ้น แสดงว่าเยื่อ RO เกิดความเสียหาย ความเสียหายอาจเกิดจากการโจมตีทางเคมี (จาก...) สารออกซิไดเซอร์ อาจเกิดจากสารปนเปื้อน เช่น คลอรีน บนเยื่อกรอง หรือปัญหาทางกลไก (เช่น โอริงชำรุด)

วิธีการคำนวณอัตราการไหลของน้ำซึมผ่านที่ปรับให้เป็นมาตรฐาน (Normalized Permeate Flow: NPF)

สูตรในการคำนวณอัตราการไหลของสารละลายที่ผ่านเยื่อกรองแบบปรับค่ามาตรฐาน (Normalized Permeate Flow หรือ NPF) คือ:

• NPF = อัตราการไหลของสารละลายที่ผ่านเยื่อกรอง x (ค่า aNDP พื้นฐาน/ค่า aNDP พื้นฐาน) x (ค่า TCF พื้นฐาน/ค่า TCF พื้นฐาน)

ที่ไหน:

• ค่า TDS ของอาหาร = ค่าการนำไฟฟ้าของอาหาร/2
• ปัจจัยความเข้มข้น = (อัตราการไหลของสารละลายผ่านเยื่อ + อัตราการไหลของสารละลายเข้มข้น) / อัตราการไหลของสารละลายเข้มข้น
• TDS ของหัวเชื้อ = TDS ของวัตถุดิบป้อน x ปัจจัยหัวเชื้อ
• แรงดันขับสุทธิเฉลี่ย (aNDP) = (((แรงดันป้อน + แรงดันเข้มข้น)/2) – ((TDS ป้อน – TDS เข้มข้น)/200)) – แรงดันซึมผ่าน
• อุณหภูมิป้อน C = (5/9) x (อุณหภูมิป้อน – 32)
• TCF (ตัวประกอบการแก้ไขอุณหภูมิ) = EXP (2640 x ((1/298) – (1/(273+อุณหภูมิป้อน C))))

อัตราการปฏิเสธเกลือแบบปกติ (NSR)

อัตราส่วนเกลือต่อน้ำ (NSR) บ่งบอกถึงประสิทธิภาพในการกรองเกลือ (สารปนเปื้อน) ของเยื่อกรอง RO ซึ่งส่งผลต่อคุณภาพน้ำที่ผ่านเยื่อกรอง หากค่า NSR ลดลง แสดงว่าปริมาณเกลือที่ผ่านเยื่อกรอง RO เพิ่มขึ้น ทำให้คุณภาพน้ำที่ผ่านเยื่อกรองลดลง การลดลงของค่า NSR อาจบ่งชี้ถึงการอุดตัน การเกิดตะกรัน หรือการเสื่อมสภาพของเยื่อกรอง RO เยื่อกรอง RO ที่ทำงานได้ดีควรมีประสิทธิภาพในการกรอง 97% ถึง 99% เยื่อกรองจะถือว่า "เสีย" เมื่อประสิทธิภาพในการกรอง RO ลดลงเหลือ 90% หรือน้อยกว่านั้น การทำงานของเยื่อกรอง RO ตามปกติจะแสดงให้เห็นว่าค่า NSR ลดลงอย่างต่อเนื่องในระหว่างการใช้งานอย่างต่อเนื่อง เยื่อกรอง RO มักมีอายุการใช้งานหลายปีก่อนที่จะต้องเปลี่ยน และการลดลงอย่างต่อเนื่องของค่า NSR เป็นสัญญาณปกติของเยื่อกรองที่เสื่อมสภาพ การทำความสะอาดเยื่อกรอง RO อย่างถูกวิธีสามารถช่วยปรับปรุงค่า NSR ได้

NSR มีประโยชน์ในการระบุปัญหาการเกิดคราบจุลินทรีย์ เมื่อเกิดปัญหาคราบจุลินทรีย์ มักจะพบว่า NSR เพิ่มขึ้นและ NPF ลดลง เนื่องจากจุลินทรีย์จะไปอุดรอยรั่วเล็กๆ บนเยื่อกรอง RO ทำให้การกรองเกลือเพิ่มขึ้น เมื่อเวลาผ่านไป ชั้นจุลินทรีย์จะเสื่อมสภาพและเริ่มตายลง และสารเคมี เช่น CO2 มีเทน และ/หรือสารอินทรีย์ จะถูกกรองออกไป
กรดเริ่มแพร่ผ่านเยื่อกรอง ส่งผลต่อคุณภาพน้ำที่ผ่านเยื่อกรอง (การแยกเกลือออกน้อยลง ส่งผลให้ค่า NSR ต่ำลง)

วิธีการคำนวณค่าการปฏิเสธเกลือแบบปรับมาตรฐาน (Normalized Salt Rejection หรือ NSR)

สูตรในการคำนวณอัตราการปฏิเสธการขายแบบปรับค่ามาตรฐาน (Normalized Sale Rejection หรือ NSR) คือ:

• NSR = 100 ((ปริมาณเกลือที่ผ่าน x (อัตราการไหลของน้ำที่ผ่านเยื่อกรอง/อัตราการไหลของน้ำที่ผ่านเยื่อกรองเริ่มต้น) x TCF) x 100)

ที่ไหน:

• ค่า TDS ของสารละลายที่ซึมผ่าน = ค่าการนำไฟฟ้าของสารละลายที่ซึมผ่าน x 0.67
• ค่า TDS ของอาหารสัตว์ = ค่าการนำไฟฟ้าของอาหารสัตว์ / 2
• การแยกเกลือ = 1 – (TDS ของน้ำที่ผ่านเยื่อกรอง / TDS ของน้ำป้อน)
• การผ่านของเกลือ = 1 – การปฏิเสธของเกลือ
• อุณหภูมิป้อน C = (5/9) x (อุณหภูมิป้อน – 32)
• ตัวประกอบการแก้ไขอุณหภูมิ (TCF) = EXP (2640 x ((1/298) – (1/(273+ อุณหภูมิป้อน C))))

คำอธิบายเกี่ยวกับค่าตัวประกอบการแก้ไขอุณหภูมิ (TCF)

อุณหภูมิน้ำเป็นปัจจัยสำคัญอย่างหนึ่งที่มีผลต่อประสิทธิภาพของเยื่อกรองรีเวิร์สออสโมซิส ผู้ผลิตเยื่อกรองจะให้ค่าตัวประกอบการปรับแก้ค่าอุณหภูมิสำหรับอุณหภูมิการทำงานที่กำหนด ซึ่งอาจแตกต่างกันไปในแต่ละผู้ผลิต และสามารถคำนวณได้หลายวิธี วิธี ASTM ดังแสดงข้างต้นในการคำนวณทั้ง NPF และ NSR โดยใช้ค่าสัมประสิทธิ์เยื่อกรอง 2640 ถูกนำมาใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการหาค่าความแปรปรวนของ RO ค่าสัมประสิทธิ์เยื่อกรอง 2640 ถูกใช้เนื่องจากเยื่อกรองส่วนใหญ่ของเราจะสอดคล้องกับตัวเลขนี้ และผลกระทบของการใช้ค่าสัมประสิทธิ์เฉพาะสำหรับแต่ละเยื่อกรองต่อการคำนวณนั้นน้อยมาก

ความแตกต่างของความดันปกติ (NPD)

ค่า NPD จะบอกเราว่าตัวคั่นน้ำป้อนบนเมมเบรนสะอาดแค่ไหน ตัวคั่นเหล่านี้มีความหนาเพียงประมาณ 0.30 นิ้ว และมีโอกาสอุดตันได้ง่ายมาก เมื่อเกิดการอุดตัน ความต้านทานต่อการไหลจะเพิ่มขึ้น และแรงดันตกคร่อมก็จะเพิ่มขึ้นด้วย

ค่า NPD จะเริ่มเพิ่มขึ้นเมื่อเวลาผ่านไปเนื่องจากการอุดตันและการสะสมของตะกอน ควรทำความสะอาดเมมเบรน RO เมื่อค่า DPD เพิ่มขึ้น 15% ถึง 25% เหนือค่าเริ่มต้น ควรตรวจสอบค่า NPD และ NPF ร่วมกันเพื่อพิจารณาว่าควรทำความสะอาดเมมเบรน RO เมื่อใด บ่อยครั้งที่ค่า NPF จะลดลง ในขณะที่ค่า NPD จะคงที่ เนื่องจากปัญหาการอุดตัน/การสะสมของตะกอนยังไม่ไปอุดตันตัวกั้นน้ำป้อน เมื่อเวลาผ่านไป ค่า NPD จะเพิ่มขึ้นพร้อมกับการลดลงของค่า NPF การลดลงของค่า NPD มักเกิดจากเครื่องมือที่ชำรุดหรือข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นระหว่างการเก็บข้อมูล

หากสามารถวัดค่า NPD ในแต่ละขั้นตอนของระบบ RO ได้ โดยปกติแล้วจะสามารถระบุปัญหาได้ระหว่างการอุดตันและการเกิดตะกรัน โดยพิจารณาจากตำแหน่งที่มีการลดลงของความดันเพิ่มขึ้น การเพิ่มขึ้นของ NPD ในขั้นตอนแรกของระบบ RO บ่งชี้ถึงปัญหาการอุดตัน และการเพิ่มขึ้นของ NPD ในขั้นตอนที่สองบ่งชี้ถึงปัญหาการเกิดตะกรัน

วิธีการคำนวณค่าความแตกต่างของความดันปกติ (Normalized Pressure Differential: NPD)

สูตรในการคำนวณค่าความแตกต่างของความดันปกติ (Normalized Pressure Differential หรือ NPD) คือ:

• NPD = การลดลงของความดัน x (อัตราการไหลเฉลี่ยพื้นฐาน / อัตราการไหลเฉลี่ย)

ที่ไหน:

• การลดลงของความดัน = ความดันขาเข้า – ความดันขาออก
• อัตราการไหลเฉลี่ย = (อัตราการไหลของสารละลายที่ผ่านเยื่อ + อัตราการไหลของสารละลายเข้มข้น)/2