Обратна осмоза: мембрани, замърсяване и поддръжка е изследване на мембранен процес, задвижван с налягане, който принуждава водата да преминава през полупропусклива мембрана, задържайки разтворените соли и повечето замърсители, заедно с работните параметри, механизмите на замърсяване и процедурите за поддръжка, които поддържат мембраната продуктивна.
За инженери по поддръжка и надеждност, RO линия е система помпа-плюс-мембрана, чието представяне спада предсказуемо, което означава, че начините на отказ могат да се проследяват, предвиждат и смекчават, вместо просто да се реагира на тях.
Осмозата пренася вода спонтанно от разреден разтвор към концентриран през полупропусклива мембрана. Обратната осмоза обръща този поток чрез прилагане на входно налягане, по-голямо от осмотичното налягане на концентрата.
Водата преминава през гъстия полиамиден бариерен слой на тънкofilмов композитен (TFC) мембранен елемент, докато разтворените йони, органични вещества и колоиди се задържат и отвеждат с отхвърлящия (солев) поток. Мембраните са навити в спирални елементи, обикновено с диаметър 8 инча и дължина 40 инча, поставени няколко в съд под налягане и подредени на каскада.
Четири числа дефинират RO система. Recovery е частта от входната вода, преобразувана в пермеат, Y = Qp / Qf. Salt rejection е R = (1 - Cp / Cf) x 100. Flux е потокът на пермеат на единица мембранна площ, изразен в литри на квадратен метър на час (LMH). Net driving pressure е приложеното налягане минус осмотичното налягане, минус обратно налягане в пермеата, минус ефектите от концентрационно поляризиране. Морска вода с 35 g/L общо разтворени вещества има осмотично налягане близо 28 бар, затова морската RO работи при 55 до 70 бар; опресняването на леко солена вода работи значително при по-ниски налягания.
| Параметър | RO за леко солена вода | RO за морска вода |
|---|---|---|
| Входно налягане (бар) | 10 до 25 | 55 до 70 |
| Възстановяване на системата (%) | 75 до 85 | 40 до 50 |
| Задържане на соли (%) | 97 до 99.5 | 99.4 до 99.8 |
| Проектен флукс (LMH) | 20 до 30 | 12 до 17 |
Представянето на мембраната спада по ограничен набор от причини, всяка с характерен знак. Колоидно и частично замърсяване увеличава диференциалното налягане през водещите елементи. Минералният накип, обикновено карбонат на калций, сулфат на калций или силициев диоксид, се образува там, където възстановяването концентрира слабо разтворими соли над наситеността и първо се проявява в задните елементи. Органичното замърсяване и биологичното замърсяване изграждат гелов слой или биофилм, който намалява флукса и увеличава пропускането на соли. Особено биологичното замърсяване е самопрогресиращо и споделя своята микробиология с микробиологично повлияна корозия, наблюдавана и в други водни системи.
| Тип замърсител | Типичен симптом | Смекчаващи мерки |
|---|---|---|
| Колоидно / частично (силаж, глина, желязо) | Увеличаващо се диференциално налягане в водещите стадии, по-висок SDI във входната вода | Подобрете предварителната филтрация, CIP с високо pH, контрол на коагулацията |
| Минерален накип (CaCO3, CaSO4, силика) | Спадащ поток на пермеата, увеличено пропускане на соли в задните елементи | Дозиране на антискалант, по-ниско възстановяване, CIP с киселина при ниско pH |
| Органично замърсяване (хумус, масло) | Постепенна загуба на флукс, повишен TOC във входа | Коагулация, активен въглен, CIP с високо pH (алкален) |
| Биологично замърсяване (биофилм) | Увеличаващо се диференциално налягане и пропускане на соли, остър мирис при инспекция | Неокисляващ биоцид, CIP с високо pH, правилно хлориране и дехлориране на входа |
Животът на мембраната се решава нагоре по процеса. Индексът на утайната плътност (SDI, ASTM D4189) трябва да бъде под 3, 5 преди мембраните; входната вода трябва да е без окислители, които атакуват полиамида, така че остатъчният хлор се отстранява с активен въглен или натриев бисулфит преди елементите.
Антискалант се дозира за потискане на карбонатното и сулфатното преципитиране, а картриджните филтри от 5 микрона улавят случайни частици. Лошата предварителна обработка е най-честата основна причина за преждевременна подмяна на елементи.
Същата логика, която управлява отворени рециркулационни вериги в обработката на охлаждаща вода , важи и тук: контролирайте водната химия и оборудването ще се грижи за себе си.
Когато нормализираният флукс падне с приблизително 10, 15 процента, или диференциалното налягане или пропускането на соли се повиши с подобен марж, елементите се почистват на място.
Почистване при ниско pH (лимонена киселина или солна киселина, pH 2, 4) разтваря минералния накип и металните оксиди; почистване при високо pH (натриев хидроксид с повърхностноактивно вещество, pH 10, 12) отстранява органиката и биофилма.
Редът има значение: когато доминира биологичното замърсяване, първо се прави почистване с високо pH, тъй като органичните вещества могат да свързват накипа. Температурата се поддържа около 35 °C и никога над максимално позволената за мембраната, а почистването се извършва по етапи, за да не се задвижи замърсяването по-дълбоко в масива.
RO е актив с богати данни, и нормализирането прави данните честни. Според ASTM D4516, потокът на пермеата, пропускането на соли и диференциалното налягане се коригират към референтна температура и налягане, така че сезонните колебания на входната вода да не се маскират като замърсяване.
Три криви разказват историята: спадащ нормализиран поток на пермеата насочва към замърсяване или накип, нарастващо нормализирано пропускане на соли насочва към повреда на мембраната или биофилм, а нарастващо диференциално налягане насочва към частично или биологично запушване.
Записването на тези данни заедно с вибрациите на помпата и енергията на кубичен метър позволява на екипа да планира CIP и смяната на елементи преди да се загуби качеството, същата предиктивна дисциплина, използвана срещу замърсяване на топлообменници .
Платформа за поддръжка като Fabrico може да съхранява нормализираните тенденции, историята на почистванията и сериите на елементите в един запис. Запазете демо на Fabrico , за да видите работния процес.
Когато пермеатът се отстранява, концентратът става по-солен и неговото осмотично налягане се повишава. Над приблизително 45, 50% възстановяване при морска вода осмотичното налягане на саламурата се доближава до практическото ограничение на помпата и рискът от образуване на накип рязко нараства, затова възстановяването при еднопроходна схема е ограничено до тази стойност.
Свободният хлор и други окислители. Тънкofilмовият композитен полиамид има много ниска толерантност към хлор, така че дори краткосрочно излагане на остатъчен хлор води до необратимо влошаване на задържането. Надеждното дехлориране преди мембраните е от съществено значение.
При добра предварителна обработка и дисциплинирано почистване, спиралните елементи обикновено издържат пет до седем години. Подмяната се определя от нормализираните тенденции на пропускане на соли и флукс, а не от фиксиран календар, затова следенето е по-важно от предварително зададен интервал за поддръжка.
Това е локалното натрупване на отхвърлени соли в граничния слой на повърхността на мембраната, което повишава ефективното осмотично налягане, което помпата трябва да преодолее, и стимулира образуването на накип. Адекватната скорост на напречен поток поддържа поляризационния фактор близо до 1.1, 1.2 и ограничава наказанието.
Вход
Блог
