Rata de utilizare a unui sistem de osmoză inversă este în general determinată pe baza performanței modulelor de membrană și a experienței operaționale. Rata de utilizare poate fi exprimată în general după cum urmează:
Sisteme RO din prima etapă: Pentru sistemele mici și mijlocii (mai puțin de șase module de membrană), rata de utilizare este stabilită la 50% până la 75%.
Sisteme RO din prima etapă: Pentru sistemele mari și mijlocii, rata de utilizare este stabilită la 75%.
Sisteme RO din a doua etapă: Rata de utilizare este stabilită la peste 85%.
I. Scurtă privire de ansamblu a ratei de utilizare, a factorului de extracție și a factorului de polarizare a electrodului
Formula de calcul a ratei de utilizare:
R=(fp / ff) × 100%
În această formulă, FF reprezintă fluxul de apă la membrana RO (sistem) (unitate: contoare/oră).
FP - Rata de producție a apei a membranei RO Inverse Osmoză (RO) (sistem) (metri/oră)
R - Rata de utilizare a membranei RO Inverse (RO) (sistem)
Formula de calcul a factorului de extracție:
Cf=1 ÷ (1 - r)
CF în formulă reprezintă factorul de extracție.
R - Rata de utilizare a membranei RO Inverse (RO) (sistem).
Factorul de polarizare a concentrației
(pentru RO cu o singură etapă) ar trebui să fie mai mic sau egal cu 1,2; (pentru RO în două etape) ar trebui să fie mai mic sau egal cu 1,4.
Notă: Rata maximă de utilizare a unui singur modul de membrană RO într -un sistem RO tradițional este de 15%, în timp ce rata maximă de utilizare este de 15% * 1.2=18%. În dezvoltarea sistemului RO, 15% este utilizat în general ca standard de proiectare și va fi emisă o alarmă atunci când această valoare este depășită.
Pentru sistemele RO mici cu mai puțin de șase module de membrană, limitele de rată de utilizare maximă de mai sus pot fi relaxate.
Ii. Ce factori afectează utilizarea sistemului RO?
Factorii care influențează utilizarea sistemului RO pot fi clasificați în patru componente principale: scalare de sare solubilă, de debit de saramură a componentelor de sfârșit de linie și flux de membrană echilibrat. Factorii relevanți pentru fiecare componentă sunt următorii:
Structura sărurilor puțin solubile este legată de calitatea apei sursă și de rata de reciclare a acesteia.
Polarizarea electrodului se referă la creșterea concentrației de sare pe partea de saramură a suprafeței modulului de membrană.
Ieșirea de saramură a componentei de sfârșit de linie trebuie să fie suficientă pentru a scurge eficient saramura cu un conținut crescut de sare și pentru a reduce riscul de scalare pe partea de saramură.
Fluxul de membrană: fluxul de membrană echilibrat asigură o eficiență uniformă în rândul modulelor din față și din spate, împiedicând utilizarea excesivă sau fluxul în orice modul.
Efectele combinate ①, ② și ③ apar pe partea de saramură a modulului de sfârșit de linie (modulul final), unde riscul de scalare de sare solubilă puțin este cea mai mare. Constanta produsului de solubilitate (KSP) pentru sărurile puțin solubile este egală cu rădăcina pătrată a factorului de extracție a apei sursă înmulțită cu factorul de polarizare a electrodului (pentru săruri de tip ab, cu cuburi de tip ab, A²B și Ab² sunt cubulețe). Luând o rată de utilizare a bicarbonatului de calciu de 75% ca exemplu, factorul de extracție este calculat ca 1/(1-0.75) =4, iar factorul de polarizare a electrodului este de 1,2, rezultând în cf* =4.8, iar KSP este de 23.04 ori mai mult decât sursa de apă (alimentarea de apă și wastewater) KSP.
Având în vedere că ② poate fi abordată prin curățarea pe termen scurt de joasă tensiune, iar ③ și ④ pot fi ajustate prin alinierea eficientă a modulului de membrană, într-un sistem tipic, rata generală de utilizare a robinei este afectată în primul rând de problema înfrângerii insolubile de sare. Limitarea sa este efectele combinate ale ①, ② și ③, în timp ce valoarea finală este determinată exclusiv de eficiența de extracție a sistemului. În acest exemplu, maximul este de aproximativ 23,04 ori, iar minimul este de 16 ori.
Presupunând că modulele de membrană ale sistemului sunt aliniate la saturație, factorul principal care afectează rata de recuperare este calitatea apei sursă, în special acumularea de silicați de calciu și aluminiu. Calciul există în principal sub formă de carbonat de calciu și bicarbonat de calciu. Acumularea de bicarbonat de calciu joacă de obicei un rol decisiv atunci când concentrațiile de sulfat depășesc semnificativ pH -ul (o apariție frecventă a cărbunelui și a apelor uzate chimice). În caz contrar, predomină acumularea de bicarbonat de calciu. Acumularea de aluminosilicat este afectată în mod semnificativ de inhibitori de temperatură și scară și coroziune și, în general, nu are un impact semnificativ asupra utilizării maxime a sistemului (cu excepția surselor de apă bogate în clorură de magneziu).
Mai jos este un tabel care arată impactul acumulării la scară de sare insolubilă asupra limitelor de utilizare în diferite ape sursă, derivate pe baza calculelor pur matematice (LSI și KSP). (Ținând cont de efectele polarizării electrodului, limitele de utilizare reale pot fi puțin mai mari decât valorile din tabel.)
Din tabelul de mai sus, este clar că, în multe cazuri, acumularea de carbonat de calciu este principalul factor care limitează utilizarea sistemului. Precipitațiile din aluminosilicat devin relevante numai în condiții de temperaturi mai scăzute și conținut mai mare de clorură de magneziu, iar în aceste condiții, eficacitatea inhibitorilor de scară și coroziune joacă, de asemenea, un rol semnificativ. Prin urmare, dacă echipamentele de înmuiere a apei nu este utilizată în timpul prelucrării datelor, obținerea unei rate complete de utilizare de 75% este dificilă (chiar și cu adăugarea de inhibitori de scară și coroziune). Cu toate acestea, atunci când echipamentul de înmuiere a apei este configurat corespunzător (Ca 2+ <0,03 mmol/L), riscul acumulării la scară de calciu este redus semnificativ, iar limita de rată de utilizare completă depășește în general 75%.
Iii. Concluzii și recomandări (sistem primar de osmoză inversă)
A. Sisteme de osmoză inversă de dimensiuni mici și mijlocii (mai puțin de șase module de membrană, cu utilizarea semnificativ limitată de arhitectura sistemului):
Este recomandată o calitate bună a apei sursă (cum ar fi apa potabilă): o rată de utilizare de 60-66,7% (cu un factor de extracție între 2,5 și 3). Dacă este necesar, se pot adăuga echipamente de înmuiere și anti-scalare.
Pentru calitatea apei slabe a apei (cum ar fi apa reciclată și umpluturile de carbon de fier), este recomandată o rată de utilizare de 50-60%. Dacă se instalează echipamentele de înmuiere și anti-scalare, rata de utilizare poate fi crescută la 60-66,7%.
B. Sisteme RO de dimensiuni mici și mijlocii (cu 6 până la 20 de module de membrană, utilizarea este oarecum limitată de sistem):
Pentru apă sursă de înaltă calitate (de exemplu, apă potabilă): se recomandă o rată de utilizare de 66,7% -75% (cu un factor de extracție de 3-4). Dacă este necesar.
Pentru apă sursă de calitate scăzută (de exemplu, apă reciclată și umpluturi de carbon de fier): este recomandată o rată de utilizare de 60-75% și este necesară înmuierea și echipamentul de inhibare la scară.
C. Sisteme RO de dimensiuni mici și medii și mai mari (cu 20 sau mai multe module de membrană, utilizarea nu este limitată în general de sistem, cu excepția cazului în care există restricții de sit).
Pentru apă sursă de înaltă calitate (de exemplu, apă potabilă): este recomandată o rată de utilizare de 75% (cu un factor de extracție de 4) și este necesară înmuierea și echipamentul de inhibare la scară.
Pentru apa sursă de calitate scăzută (de exemplu, apă reciclată și umpluturi de carbon de fier), este recomandată o rată de utilizare de 60% -75% și este necesară înmuierea și echipamentul de inhibare la scară.
