מהו קצב התאוששות סביר למערכת אוסמוזה הפוכה?

שיעור השימוש של מערכת אוסמוזה הפוכה נקבע בדרך כלל על סמך ביצועי מודולי הממברנה וחוויה תפעולית. בדרך כלל ניתן לבטא את שיעור השימוש כדלקמן:

מערכות RO בשלב ראשון: עבור מערכות קטנות ובינוניות (פחות משש מודולי ממברנה), שיעור השימוש נקבע על 50% עד 75%.

מערכות RO בשלב ראשון: עבור מערכות גדולות ובינוניות, שיעור השימוש נקבע על 75%.

מערכות RO שלב שני: שיעור השימוש מוגדר מעל 85%.

I. סקירה קצרה של קצב השימוש, גורם המיצוי וגורם קיטוב האלקטרודה

נוסחת חישוב שיעור הניצול:

R=(fp / ff) × 100%

בפורמולה זו, FF מייצגת את זרימת המים לקרום ה- RO (מערכת) (יחידה: מטר/שעה).

FP - קצב ייצור המים של קרום האוסמוזה ההפוך (RO) (מערכת) (מערכת) (מטר/שעה)

R - קצב השימוש של קרום האוסמוזה ההפוך (RO) (מערכת) (מערכת) (מערכת)

נוסחת חישוב של גורם מיצוי:

Cf=1 ÷ (1 - r)

CF בנוסחה מייצג את גורם המיצוי.

R - קצב הניצול של קרום האוסמוזה ההפוך (RO) (מערכת) (מערכת).

גורם קיטוב ריכוז

(עבור RO חד-שלבי) צריך להיות פחות או שווה ל 1.2; (עבור RO דו-שלבי) צריך להיות פחות או שווה ל 1.4.

הערה: שיעור השימוש המרבי של מודול קרום RO יחיד במערכת RO מסורתית הוא 15%, ואילו שיעור הניצול המרבי הוא 15% * 1.2=18%. בפיתוח מערכת RO, 15% משמשים בדרך כלל כסטנדרט התכנון, ותוענק אזעקה כאשר חורג מערך זה.

עבור מערכות RO קטנות עם פחות משישה מודולי ממברנה, ניתן לרגע את מגבלות קצב השימוש המרבי שלעיל.

II. אילו גורמים משפיעים על ניצול מערכת ה- RO?

ניתן לסווג גורמים המשפיעים על ניצול מערכות ה- RO לארבעה רכיבים עיקריים: קנה מידה מלח מסיס במשורה, קיטוב אלקטרודות, קצב זרימת מלח רכיב סוף קו ושטף קרום מאוזן. הגורמים הרלוונטיים לכל רכיב הם כדלקמן:

המבנה של מלחים מסיסים במשורה קשור לאיכות המים המקורית ולקצב המיחזור שלו.

קיטוב אלקטרודה מתייחס לעלייה בריכוז המלח בצד המלח של פני המודול הממברנה.

פלט המלח של רכיב סוף הקו חייב להיות מספיק בכדי לנקז ביעילות את המלח עם תכולת מלח מוגברת ולהפחית את הסיכון להדרכה בצד המלח.

שטף ממברנה: שטף קרום מאוזן מבטיח יעילות אחידה בין המודולים הקדמיים והאחוריים, ומונע ניצול מוגזם או שטף להתרחש בכל מודול אחד.

ההשפעות המשולבות ①, ② ו- ③ מתרחשות בצד המלח של המודול סוף הקו (המודול הסופי), שם הסיכון לקנה מידה מלח מסיס במשורה הוא הגדול ביותר. קבוע מוצר המסיסות (KSP) למלחים מסיסים במשורה שווה לשורש הריבועי של גורם מיצוי המים המקור כפול על ידי גורם קיטוב האלקטרודה (למלחים מסיסים מסוג AB, A²B ו- AB² הם קוביות). נטילת שיעור ניצול ניצול של 75% סידן ביקרבונט כדוגמה, גורם המיצוי מחושב כ- 1/(1-0.75) =4, וגורם קיטוב האלקטרודה הוא 1.2, וכתוצאה מכך CF* =4.8, ו- KSP הוא 23.04 פעמים מהמים המקור (אספקת מים) KSP.

בהתחשב בכך שניתן לטפל ב- ② באמצעות ניקוי מתח נמוך לטווח קצר, וניתן להתאים את ③ ו- ④ באמצעות יישור מודול ממברנה יעיל, במערכת טיפוסית, שיעור השימוש הכולל ב- RO מושפע בעיקר מהבעיה של עבירת מלח בלתי מסיס. המגבלה שלה היא ההשפעות המשולבות של ①, ② ו- ③, בעוד שהערך האולטימטיבי נקבע אך ורק על ידי יעילות המיצוי של המערכת. בדוגמה זו, המקסימום הוא בערך 23.04 פעמים, והמינימום הוא 16 פעמים.

בהנחה שמודולי הממברנה של המערכת מיושרים ברוויה, הגורם העיקרי המשפיע על קצב ההתאוששות הוא איכות המים המקורית, במיוחד הצטברות סידן ואלומיניום סיליקטים. סידן קיים בעיקר בצורה של סידן פחמתי וסידן ביקרבונט. הצטברות סידן ביקרבונט ממלאת בדרך כלל תפקיד מכריע כאשר ריכוזי הסולפט עולים באופן משמעותי על ה- pH (התרחשות שכיחה בפחם ובשפכים כימיים). אחרת, הצטברות סידן ביקרבונט שולטת. הצטברות אלומינוסיליקט מושפעת באופן משמעותי מעכבי הטמפרטורה והקנה המידה והקורוזיה, ובאופן כללי אינה משפיעה באופן משמעותי על השימוש המרבי של המערכת (למעט במקורות מים עשירים במגנזיום כלוריד).

להלן טבלה המציגה את ההשפעה של הצטברות בקנה מידה מלח בלתי מסיס על גבולות השימוש במי מקור שונים, הנגזרת על בסיס חישובים מתמטיים גרידא (LSI ו- KSP). (אם לוקחים בחשבון את ההשפעות של קיטוב אלקטרודות, מגבלות השימוש בפועל עשויות להיות מעט גבוהות מהערכים בטבלה.)

מהטבלה לעיל, ברור כי במקרים רבים, הצטברות סידן פחמתי היא הגורם העיקרי המגביל את השימוש במערכת. משקעים אלומינוסיליקטיים הופכים רק לרלוונטיים בתנאים של טמפרטורות נמוכות יותר ותכולת מגנזיום כלוריד גבוהה יותר, ובתנאים אלה, יעילותם של מעכבי הקנה המידה והקורוזיה ממלאת גם תפקיד משמעותי. לכן, אם לא משתמשים בציוד לריכוך מים במהלך עיבוד מקדים של נתונים, השגת שיעור ניצול מלא של 75% קשה (אפילו עם הוספת מעכבי קנה מידה וקורוזיה). עם זאת, כאשר ציוד ריכוך המים מוגדר כראוי (Ca 2+ <0.03 מ"מ/ל"ל), הסיכון להצטברות סולם סידן מצטמצם משמעותית, ומגבלת שיעור הניצול המלאה בדרך כלל עולה על 75%.

III. מסקנות והמלצות (מערכת אוסמוזה הפוכה ראשונית)

א. מערכות אוסמוזה הפוכות קטנות ובינוניות (פחות משישה מודולי ממברנה, עם ניצול מוגבלים באופן משמעותי על ידי ארכיטקטורת המערכת):

איכות מים מקור טוב (כגון מי שתייה): מומלץ לשיעור ניצול של 60-66.7% (עם גורם מיצוי בין 2.5 ל -3). במידת הצורך ניתן להוסיף ציוד ריכוך ואנטי קנה מידה.

עבור איכות מים מקורית חלשה (כמו מים ממוחזרים ומילוי פחמן ברזל), מומלץ לשיעור ניצול של 50-60%. אם מותקן ציוד ריכוך ואנטי קנה מידה, ניתן להגדיל את קצב השימוש ל 60-66.7%.

ב. מערכות RO קטנות עד בינוניות (עם 6 עד 20 מודולי ממברנה, השימוש מוגבל במקצת על ידי המערכת):

עבור מים מקור באיכות גבוהה (למשל, מי שתייה): מומלץ לשיעור ניצול של 66.7% -75% (עם גורם מיצוי של 3-4). ניתן להוסיף ציוד לעיכוב ריכוך וקנה מידה במידת הצורך.

עבור מים מקור באיכות נמוכה (למשל, מים ממוחזרים ומילוי פחמן ברזל): מומלץ לשיעור ניצול של 60-75%, ונדרש ציוד עיכוב וקנה מידה.

ג. מערכות RO קטנות עד בינוניות וגדולות יותר (עם 20 מודולי ממברנה או יותר, השימוש בדרך כלל אינו מוגבל על ידי המערכת, אלא אם כן יש מגבלות אתרים).

עבור מים מקור באיכות גבוהה (למשל, מי שתייה): מומלץ לשיעור ניצול של 75% (עם גורם מיצוי של 4), ונדרש ציוד עיכוב ריכוך וקנה מידה.

עבור מים מקור באיכות נמוכה (למשל, מים ממוחזרים ומילוי פחמן ברזל), מומלץ לשיעור ניצול של 60% -75%, ונדרש ציוד עיכוב וקנה מידה.