Reversās osmozes sistēmas izmantošanas ātrums parasti tiek noteikts, pamatojoties uz membrānas moduļu veiktspēju un darbības pieredzi. Izmantošanas ātrumu parasti var izteikt šādi:
Pirmās pakāpes RO sistēmas: mazām un vidēja izmēra sistēmām (mazāk nekā seši membrānas moduļi) izmantošanas līmenis ir iestatīts uz 50% līdz 75%.
Pirmās pakāpes RO sistēmas: lielām un vidējām sistēmām izmantošanas ātrums tiek noteikts 75%.
Otrās pakāpes RO sistēmas: Izmantošanas līmenis ir noteikts virs 85%.
I. Īss pārskats par izmantošanas ātrumu, ekstrakcijas koeficientu un elektrodu polarizācijas koeficientu
Izmantošanas ātruma aprēķina formula:
R=(fp / ff) × 100%
Šajā formulā FF apzīmē ūdens pieplūdumu uz RO membrānu (sistēmu) (vienība: mērītāji stundā).
FP - RO reversās osmozes (RO) membrānas (sistēmas) ūdens ražošanas ātrums (metri stundā)
R - RO reversās osmozes (RO) membrānas (sistēmas) izmantošanas ātrums
Ekstrakcijas koeficienta aprēķināšanas formula:
Cf=1 ÷ (1 - r)
CF formulā apzīmē ekstrakcijas koeficientu.
R - RO reversās osmozes (RO) membrānas (sistēmas) izmantošanas ātrums.
Koncentrācijas polarizācijas koeficients
(vienas pakāpes RO) jābūt mazākam vai vienādam ar 1,2; (divpakāpju RO) jābūt mazākam vai vienādam ar 1,4.
Piezīme: viena RO membrānas moduļa maksimālais izmantošanas ātrums tradicionālajā RO sistēmā ir 15%, savukārt maksimālais izmantošanas līmenis ir 15% * 1.2=18%. RO sistēmas izstrādē 15% parasti izmanto kā projektēšanas standartu, un, ja šī vērtība tiks pārsniegta, tiek izsniegta trauksme.
Nelielām RO sistēmām ar mazāk nekā sešiem membrānas moduļiem iepriekš minētos maksimālo izmantošanas ātruma ierobežojumus var atvieglot.
II. Kādi faktori ietekmē RO sistēmas izmantošanu?
Faktorus, kas ietekmē RO sistēmas izmantošanu, var iedalīt četros galvenajos komponentos: taupīgi šķīstošu sāls mērogošanu, elektrodu polarizāciju, līnijas komponentu sālījuma plūsmas ātrumu un līdzsvarotu membrānas plūsmu. Katra komponenta attiecīgie faktori ir šādi:
Stiprinoši šķīstošo sāļu struktūra ir saistīta ar avota ūdens kvalitāti un tā pārstrādes ātrumu.
Elektrodu polarizācija norāda uz sāls koncentrācijas palielināšanos membrānas moduļa virsmas sālījuma pusē.
Līnijas gala komponenta sālījuma izvadei jābūt pietiekamai, lai efektīvi iztukšotu sālījumu ar palielinātu sāls saturu un samazinātu mērogošanas risku sālsūdens pusē.
Membrānas plūsma: sabalansēta membrānas plūsma nodrošina vienmērīgu efektivitāti priekšējo un aizmugurējo moduļos, novēršot pārmērīgu izmantošanu vai plūsmu, kas rodas vienā modulī.
Kombinētie efekti ①, ② un ③ rodas līnijas gala moduļa sālījuma pusē (galīgais modulis), kur vislielākais ir taupīgi šķīstošās sāls mērogošanas risks. Šķīdības produkta konstante (KSP) taupīgi šķīstošajiem sāļiem ir vienāda ar avota ūdens ekstrakcijas koeficienta kvadrātsakni, kas reizināts ar elektrodu polarizācijas koeficientu (ab veida tips ir saudzīgi šķīstošie sāļi, A²B un ab² ir kuba). Izmantojot piemēru 75% kalcija bikarbonāta izmantošanas ātrumu, ekstrakcijas koeficientu aprēķina kā 1/(1-0,75) =4, un elektrodu polarizācijas koeficients ir 1,2, kā rezultātā cf* =4.8} ir 23,04 reizes lielāks par avotu ūdeni (ūdens padevi un notekūdeni).
Ņemot vērā, ka ② var risināt, izmantojot īstermiņa zemsprieguma tīrīšanu, un ③ un ④ var pielāgot, izmantojot efektīvu membrānas moduļa izlīdzināšanu, tipiskā sistēmā kopējo RO izmantošanas ātrumu galvenokārt ietekmē nešķīstošā sāls piesārņojuma problēma. Tās ierobežojums ir ①, ② un ③ kombinētais efekts, savukārt galīgo vērtību nosaka tikai sistēmas ekstrakcijas efektivitāte. Šajā piemērā maksimālais ir aptuveni 23,04 reizes, un minimālais ir 16 reizes.
Pieņemot, ka sistēmas membrānas moduļi ir izlīdzināti piesātinājumā, primārais faktors, kas ietekmē reģenerācijas ātrumu, ir avota ūdens kvalitāte, jo īpaši kalcija un alumīnija silikātu uzkrāšanās. Kalcijs galvenokārt pastāv kalcija karbonāta un kalcija bikarbonāta veidā. Kalcija bikarbonāta uzkrāšanai parasti ir izšķiroša loma, ja sulfātu koncentrācija ievērojami pārsniedz pH (kopīga parādība ogļu un ķīmiskajos notekūdeņos). Pretējā gadījumā dominē kalcija bikarbonāta uzkrāšanās. Aluminosilikāta uzkrāšanos ievērojami ietekmē temperatūra un mērogs un korozijas inhibitori, un parasti tas būtiski neietekmē sistēmas maksimālo izmantošanu (izņemot magnija hlorīdu bagātus ūdens avotus).
Zemāk ir tabula, kurā parādīta nešķīstoša sāls skalas uzkrāšanās ietekme uz izmantošanas robežām dažādos avota ūdeņos, kas iegūti, pamatojoties uz tīri matemātiskiem aprēķiniem (LSI un KSP). (Ņemot vērā elektrodu polarizācijas ietekmi, faktiskās izmantošanas robežas var būt nedaudz augstākas nekā tabulas vērtības.)
No iepriekšējās tabulas ir skaidrs, ka daudzos gadījumos kalcija karbonāta uzkrāšanās ir primārā faktora ierobežojošā sistēmas izmantošana. Ievērojama loma ir arī aluminosilikāta nokrišņu daudzums kļūst atbilstošs tikai zemākas temperatūras un augstāka magnija hlorīda satura apstākļos, un šajos apstākļos mēroga un korozijas inhibitoru efektivitātei. Tāpēc, ja datu mīkstināšanas aprīkojums netiek izmantots pirms apstrādes laikā, ir grūti sasniegt pilnu izmantošanas ātrumu 75% (pat pievienojot mēroga un korozijas inhibitorus). Tomēr, ja ūdens mīkstināšanas iekārta ir pareizi konfigurēta (Ca 2+ <0,03 mmol/L), kalcija mēroga uzkrāšanās risks ir ievērojami samazināts, un pilna izmantošanas līmeņa ierobežojums parasti pārsniedz 75%.
III. Secinājumi un ieteikumi (primārā reversās osmozes sistēma)
A. Maza un vidēja lieluma reversās osmozes sistēmas (mazāk nekā seši membrānas moduļi, ar izmantošanu ievērojami ierobežo sistēmas arhitektūra):
Laba avota ūdens kvalitāte (piemēram, dzeramais ūdens): ieteicams izmantot 60–66,7% izmantošanas ātrumu (ar ekstrakcijas koeficientu no 2,5 līdz 3). Vajadzības gadījumā var pievienot mīkstinošu un anti-mērīšanas iekārtu.
Vāja avota ūdens kvalitātei (piemēram, pārstrādātiem ūdens un dzelzs-oglekļa pildvielām) ieteicams izmantot 50–60% izmantošanas ātrumu. Ja ir uzstādīta mīkstināšanas un pretpasaules iekārta, izmantošanas ātrumu var palielināt līdz 60–66,7%.
B. Mazas vai vidēja izmēra RO sistēmas (ar 6 līdz 20 membrānas moduļiem, izmantošanu nedaudz ierobežo sistēma):
Augstas kvalitātes avota ūdenim (piemēram, dzeramajam ūdenim): ieteicams izmantot 66,7% -75% (ar ekstrakcijas koeficientu 3-4). Vajadzības gadījumā var pievienot mīkstināšanas un mēroga inhibīcijas aprīkojumu.
Zemas kvalitātes avotu ūdenim (piemēram, pārstrādātiem ūdens un dzelzs-oglekļa pildvielām) ir ieteicams izmantot 60–75% izmantošanas ātrumu un ir nepieciešams mīkstināt un mēroga inhibīcijas iekārtas.
C. Mazas vai vidēja lieluma un lielākas RO sistēmas (ar 20 vai vairāk membrānas moduļiem, izmantojot sistēmu, parasti nav ierobežota, ja vien nav vietas ierobežojumu).
Augstas kvalitātes avota ūdenim (piemēram, dzeramajam ūdenim): ieteicams izmantot 75% izmantošanas ātrumu (ar ekstrakcijas koeficientu 4), kā arī ir nepieciešams mīkstināt un apjomot inhibīcijas iekārtas.
Zemas kvalitātes avota ūdenim (piemēram, pārstrādātiem ūdens un dzelzs-oglekļa pildvielām) ieteicams izmantot 60% -75% izmantošanas ātrumu un ir nepieciešams mīkstināt un mēroga inhibīcijas iekārtas.
