Thu thập và chuẩn hóa dữ liệu thẩm thấu ngược là gì?

2024-07-20

Thẩm thấu ngược (RO) Việc thu thập và chuẩn hóa dữ liệu rất quan trọng trong việc đánh giá tình trạng màng lọc và giải quyết các vấn đề tiềm ẩn trước khi chúng trở nên nghiêm trọng. Chuẩn hóa các yếu tố dữ liệu bằng các yếu tố bên ngoài ảnh hưởng đến hiệu suất màng lọc cho phép so sánh một cách công bằng khi xem xét dữ liệu hiệu suất.Dữ liệu hiệu suất RO đã được chuẩn hóa được so sánh với một mức cơ sở đã thiết lập, chẳng hạn như khi màng lọc còn mới, được thay thế hoặc được làm sạch.

Các dữ liệu thô sau đây được thu thập để xác định tình trạng hoạt động của màng RO:
1. Nhiệt độ nguyên liệu (F⁰)
2. Lưu lượng thẩm thấu (GPM)
3. Lưu lượng chất cô đặc (GPM)
4. Áp suất cấp liệu (PSI)
5. Áp suất thẩm thấu (PSI)
6. Độ dẫn điện của nguồn cấp
7. Độ dẫn điện của chất thẩm thấu

Tất cả các điều kiện vận hành này đều ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và lượng nước thẩm thấu mà màng RO có thể tạo ra. Tuy nhiên, vì các điều kiện vận hành này liên tục thay đổi, nên không thể so sánh hiệu suất quan sát được của một số thông số nhất định tại một thời điểm với hiệu suất tại một thời điểm khác trong các điều kiện vận hành khác nhau. Các yếu tố thay đổi như nhiệt độ, chất lượng nước cấp, lưu lượng nước thẩm thấu và hiệu suất thu hồi của hệ thống đều ảnh hưởng đến hiệu suất của màng.

Việc chuẩn hóa dữ liệu RO cho phép người dùng so sánh hiệu suất màng RO với một tiêu chuẩn nhất định, không phụ thuộc vào các điều kiện vận hành thay đổi. Dữ liệu được chuẩn hóa sẽ đo lường trực tiếp tình trạng của màng RO và cho thấy hiệu suất cũng như sức khỏe thực sự của màng RO.

Dubbel_pass_RO-1-scaledr06

Thiết bị khử muối bằng thẩm thấu ngược

Dữ liệu không được chuẩn hóa có thể gây hiểu nhầm, vì quá nhiều biến số có thể gây ra những thay đổi mà thoạt nhìn có vẻ là vấn đề, trong khi thực tế không phải vậy. Nhiệt độ nước cấp là điều kiện dễ nhận thấy nhất ảnh hưởng đến vấn đề này. hệ thống ro hiệu suất. Quy tắc chung là ước tính lưu lượng thẩm thấu thay đổi khoảng 1,5% cho mỗi độ Fahrenheit (F⁰) thay đổi.

Ví dụ, nếu một hệ thống RO tạo ra 50 GPM nước thẩm thấu khi nhiệt độ nước cấp là 60 F⁰ và sau đó nhiệt độ nước cấp giảm 5 F⁰, thì hệ thống RO sẽ tạo ra khoảng 46 GPM. Sự giảm 4 GPM về sản lượng là hoàn toàn bình thường khi nhiệt độ giảm.

Giải thích dữ liệu

Người vận hành hệ thống RO cuối cùng quan tâm đến hai kết quả: chất lượng và số lượng nước được sản xuất. Như đã đề cập ở trên, hai yếu tố này có thể bị ảnh hưởng bởi một số biến số như áp suất nước cấp, hiệu suất thu hồi của hệ thống và sự thay đổi chất lượng nước cấp, cùng một số yếu tố khác.

Về vấn đề này Thẩm thấu ngược (RO) Thu thập và chuẩn hóa dữ liệu, có ba giá trị được tính toán giúp cung cấp bức tranh rõ ràng hơn về hiệu suất màng lọc thực sự và giúp khắc phục sự cố chính xác các vấn đề tiềm ẩn của hệ thống RO liên quan đến số lượng và chất lượng nước được sản xuất bởi hệ thống RO. Bằng cách thu thập dữ liệu vận hành, chuẩn hóa dữ liệu, sau đó theo dõi xu hướng của dữ liệu đã chuẩn hóa theo thời gian và so sánh các giá trị với giá trị cơ sở (được tính toán từ các giá trị khởi động khi màng lọc RO còn mới hoặc sau khi chúng đã được làm sạch hoặc thay thế), cho phép thực hiện các biện pháp chủ động để giải quyết mọi vấn đề trước khi xảy ra hư hỏng không thể khắc phục đối với màng lọc RO.

Ba giá trị được tính toán dùng để theo dõi và phân tích xu hướng là:
• Lưu lượng thẩm thấu chuẩn hóa (NPF)
• Khả năng loại bỏ muối được chuẩn hóa (NSR)
• Chênh lệch áp suất chuẩn hóa (NPD)

Lưu lượng thẩm thấu chuẩn hóa (NPF)

NPF đo lượng nước thẩm thấu mà hệ thống RO tạo ra. Nếu NPF giảm từ 10% đến 15% so với giá trị cơ bản (chỉ số NPF khi khởi động với màng lọc mới hoặc khi màng lọc được thay thế hoặc làm sạch) thì điều này cho thấy màng lọc RO bị tắc nghẽn hoặc đóng cặn và cần được làm sạch.

Nếu NPF tăng lên, điều đó có nghĩa là màng RO bị hư hại. Sự hư hại có thể do tấn công hóa học (từ một chất nào đó) gây ra. Chất oxy hóa (như clo) trên màng lọc hoặc sự cố cơ học (như hỏng vòng đệm O-ring).

Thời gian-768x43272q

Cách tính Lưu lượng thẩm thấu chuẩn hóa (NPF)

Công thức để tính Lưu lượng thẩm thấu chuẩn hóa (NPF) là:

NPF = Lưu lượng thẩm thấu x (ANDP cơ bản/aNDP) x (TCF cơ bản/TCF)

Ở đâu:

Tổng chất rắn hòa tan trong nước cấp (TDS) = Độ dẫn điện của nước cấp/2
Hệ số cô đặc = (Lưu lượng nước thẩm thấu + Lưu lượng nước cô đặc) / Lưu lượng nước cô đặc
Tổng chất rắn hòa tan (TDS) trong dung dịch đậm đặc = Tổng chất rắn hòa tan trong dung dịch nguyên liệu x Hệ số đậm đặc
Áp suất đẩy ròng trung bình (aNDP) = (((Áp suất nước cấp + Áp suất nước cô đặc)/2) – ((TDS nước cấp – TDS nước cô đặc)/200)) – Áp suất nước thẩm thấu
Nhiệt độ cấp liệu C = (5/9) x (Nhiệt độ cấp liệu – 32)
TCF (Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ) = EXP (2640 x ((1/298) – (1/(273+Nhiệt độ cấp liệu C))))

Khả năng loại bỏ muối được chuẩn hóa (NSR)

NSR (tỷ lệ loại bỏ muối) cho biết màng RO loại bỏ muối (chất gây ô nhiễm) tốt đến mức nào và do đó ảnh hưởng đến chất lượng nước thẩm thấu. Nếu NSR giảm, thì lượng muối đi qua màng RO tăng lên, tạo ra nước thẩm thấu có chất lượng thấp hơn. Sự giảm NSR có thể cho thấy màng RO bị tắc nghẽn, đóng cặn hoặc xuống cấp. Một màng RO hoạt động tốt sẽ đạt hiệu suất loại bỏ từ 97% đến 99%. Màng được coi là "kém" khi hiệu suất loại bỏ RO giảm xuống 90% hoặc thấp hơn. Chu kỳ hoạt động bình thường của RO có đặc điểm là NSR giảm dần trong quá trình sử dụng liên tục. Màng RO thường có tuổi thọ vài năm trước khi cần thay thế và sự giảm dần NSR là dấu hiệu bình thường của màng bị lão hóa. Chế độ làm sạch màng RO đúng cách có thể giúp cải thiện NSR.

NSR có thể hữu ích trong việc xác định các vấn đề tắc nghẽn sinh học. Khi tắc nghẽn sinh học là một vấn đề đáng lo ngại, NSR thường sẽ tăng lên và NPF sẽ giảm xuống. Điều này là do chất gây tắc nghẽn sinh học sẽ bịt kín các khuyết điểm nhỏ trên màng RO, do đó làm tăng khả năng loại bỏ muối. Theo thời gian, lớp chất gây tắc nghẽn sinh học sẽ già đi và bắt đầu chết, đồng thời các hóa chất như CO2, metan và/hoặc chất hữu cơ sẽ bị đào thải ra ngoài.
Các axit bắt đầu khuếch tán qua màng lọc, ảnh hưởng đến chất lượng nước thẩm thấu (khả năng loại bỏ muối giảm dẫn đến NSR thấp hơn).

Cách tính hệ số loại bỏ muối chuẩn hóa (NSR)

Công thức để tính Tỷ lệ từ chối bán hàng chuẩn hóa (NSR) là:

NSR = 100 ((Lưu lượng muối x (Lưu lượng thẩm thấu/Lưu lượng thẩm thấu cơ bản) x TCF) x 100)

Ở đâu:

Tổng chất rắn hòa tan trong nước thẩm thấu = Độ dẫn điện của nước thẩm thấu x 0,67
Tổng chất rắn hòa tan trong nước cấp = Độ dẫn điện của nước cấp / 2
Hệ số loại bỏ muối = 1 – (Tổng chất rắn hòa tan trong nước thẩm thấu / Tổng chất rắn hòa tan trong nước cấp)
Lượng muối đi qua = 1 – Lượng muối bị đào thải
Nhiệt độ cấp liệu C = (5/9) x (Nhiệt độ cấp liệu – 32)
Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ (TCF) = EXP (2640 x ((1/298) – (1/(273+ Nhiệt độ cấp liệu C))))

Giải thích về Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ (TCF)

Nhiệt độ nước là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất của màng thẩm thấu ngược. Các nhà sản xuất màng cung cấp hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ cho các nhiệt độ hoạt động nhất định, các hệ số này có thể khác nhau tùy thuộc vào nhà sản xuất và có thể được tính toán theo nhiều cách khác nhau. Phương pháp ASTM, như đã trình bày ở trên trong cả phép tính NPF và NSR, với hệ số màng là 2640 được sử dụng cho mục đích tìm kiếm sự sai lệch của RO. Hệ số màng 2640 được sử dụng vì phần lớn các màng của chúng ta sẽ tuân thủ con số này, và ảnh hưởng của việc sử dụng một hệ số cụ thể cho mỗi màng đối với các phép tính là không đáng kể.

Chênh lệch áp suất chuẩn hóa (NPD)

Chỉ số NPD cho chúng ta biết độ sạch của lớp đệm nước cấp trên màng lọc. Các lớp đệm này chỉ dày khoảng 30 phần nghìn inch và cực kỳ dễ bị tắc nghẽn. Khi tắc nghẽn xảy ra, sức cản dòng chảy tăng lên và áp suất chênh lệch (DOP) tăng lên.

Chỉ số NPD sẽ bắt đầu tăng dần theo thời gian do hiện tượng tắc nghẽn và đóng cặn. Màng RO cần được làm sạch khi chỉ số DPD tăng từ 15% đến 25% so với giá trị cơ bản. Cần theo dõi cả NPD và NPF để xác định thời điểm cần làm sạch màng RO. Thông thường, NPF sẽ giảm trong khi NPD vẫn không thay đổi. Điều này đơn giản là do hiện tượng tắc nghẽn/đóng cặn chưa làm tắc các khe hở nước cấp. Theo thời gian, NPD sẽ tăng lên cùng với sự giảm xuống của NPF. Sự giảm NPD thường là do thiết bị đo bị lỗi hoặc sai sót trong quá trình thu thập dữ liệu.

Nếu có thể đo NPD cho từng giai đoạn của hệ thống RO, thông thường có thể xác định được vấn đề giữa tắc nghẽn và đóng cặn dựa trên vị trí của sự tăng áp suất giảm. Sự tăng NPD ở giai đoạn đầu của hệ thống RO cho thấy vấn đề tắc nghẽn, và sự tăng NPD ở giai đoạn thứ hai cho thấy vấn đề đóng cặn.