جمع آوری و عادی سازی داده اسمز معکوس چیست؟

2024-07-20 16:35:47

جمع‌آوری و نرمال‌سازی داده‌های اسمز معکوس (RO) در ارزیابی شرایط غشاء و رسیدگی به مشکلات بالقوه قبل از جدی شدن مهم است. عادی سازی فاکتورهای داده با عناصر خارجی که بر عملکرد غشاء تأثیر می گذارند، مقایسه سیب به سیب را هنگام بررسی داده های عملکرد امکان پذیر می کند.داده های عملکرد RO نرمال شده با یک خط پایه تعیین شده مقایسه می شود، مانند زمانی که غشاها جدید، تعویض یا تمیز شدند.

داده های خام زیر برای تعیین سلامت غشاء RO جمع آوری می شود:
1. دمای خوراک (F⁰)
2. جریان نفوذ (GPM)
3. جریان متمرکز (GPM)
4. فشار خوراک (PSI)
5. فشار نفوذ (PSI)
6. هدایت خوراک
7. رسانایی نفوذ

همه این شرایط عملیاتی مستقیماً بر کیفیت و مقدار آب نفوذی که غشاهای RO می توانند تولید کنند تأثیر می گذارد. با این حال، از آنجایی که این شرایط عملیاتی دائما در حال تغییر هستند، مقایسه عملکرد مشاهده شده برخی پارامترها در یک نقطه و مقایسه آنها با نقطه دیگر در شرایط عملیاتی مختلف غیرممکن است. عوامل تغییر، مانند دما، کیفیت آب خوراک، جریان نفوذ، و بازیابی سیستم همگی بر عملکرد غشا تأثیر می‌گذارند.

عادی سازی داده های RO به کاربر این امکان را می دهد که عملکرد غشاء RO را با یک استاندارد تنظیم شده مقایسه کند که به تغییر شرایط عملیاتی بستگی ندارد. داده های نرمال شده وضعیت مستقیم غشاء RO را اندازه گیری می کند و عملکرد و سلامت غشاء RO واقعی را نشان می دهد.

Double_pass_RO-1-scaledr06

تجهیزات آب شیرین کن اسمز معکوس

داده‌هایی که نرمال‌سازی نشده‌اند می‌توانند گمراه‌کننده باشند، زیرا بسیاری از متغیرها می‌توانند باعث ایجاد تغییراتی شوند که ممکن است مشکل به نظر برسند در حالی که در واقع چنین نیستند. دمای آب تغذیه قابل توجه ترین شرایطی است که بر عملکرد سیستم RO تأثیر می گذارد. قاعده کلی این است که یک تغییر 1.5 درصدی جریان نفوذ در هر درجه فارنهایت (F⁰) تغییر را تخمین بزنیم.

به عنوان مثال، اگر یک RO 50 GPM تراوش تولید کند زمانی که آب تغذیه 60 F⁰ بود و سپس دمای آب تغذیه 5 F⁰ کاهش یابد، آنگاه RO تقریباً 46 GPM تولید می کند. کاهش 4 GPM در محصول با افت دما کاملاً طبیعی است.

تفسیر داده ها

اپراتور RO در نهایت نگران دو نتیجه است: کیفیت و کمیت آب تولید شده. همانطور که در بالا ذکر شد، این دو عامل را می توان تحت تأثیر تعدادی از متغیرها مانند فشار آب خوراک، بازیافت سیستم و تغییرات در کیفیت آب خوراک قرار داد.

با توجه به جمع آوری و نرمال سازی داده اسمز معکوس (RO)، سه مقدار محاسبه شده وجود دارد که به ارائه تصویر بهتری از عملکرد واقعی غشاء کمک می کند و به عیب یابی دقیق مشکلات احتمالی سیستم RO مربوط به کمیت و کیفیت آب تولید شده توسط سیستم RO کمک می کند. با جمع‌آوری داده‌های عملیاتی، عادی‌سازی داده‌ها، و سپس روند داده‌های نرمال‌شده در طول زمان، و مقایسه مقادیر با خط پایه (محاسبه‌شده از مقادیر شروع به کار زمانی که غشاهای RO جدید بودند یا پس از تمیز کردن یا تعویض آن‌ها) فعال بودن را ممکن می‌سازد. اقدام برای رفع هر گونه مشکل قبل از اینکه آسیب غیر قابل برگشت به غشاهای RO رخ دهد.

سه مقدار محاسبه شده مورد استفاده برای نظارت و روند عبارتند از:
• جریان تراوش عادی (NPF)
• رد نمک نرمال شده (NSR)
• دیفرانسیل فشار عادی (NPD)

جریان تراوش عادی (NPF)

NPF مقدار آب تراوشی که RO تولید می کند را اندازه گیری می کند. اگر NPF 10% تا 15% کمتر از مقدار پایه باشد (خوانش NPF در هنگام راه اندازی با غشاهای جدید یا زمانی که ممبران تعویض یا تمیز شدند) این نشان دهنده رسوب یا پوسته پوسته شدن غشاء RO است و غشاهای RO باید تمیز شوند.

اگر NPF افزایش یابد، به این معنی است که غشای RO آسیب دیده است. آسیب می تواند ناشی از حمله شیمیایی (از یک اکسید کننده مانند کلر) به غشاء یا یک مشکل مکانیکی (مانند خرابی O-ring) باشد.

زمان-768x43272q

نحوه محاسبه جریان نفوذ نرمال شده (NPF).

فرمول محاسبه جریان نفوذ نرمال شده (NPF) به صورت زیر است:

NPF = جریان نفوذی x (پایه و NDP/aNDP) x (خط پایه TCF/TCF)

کجا:

Feed TDS = Feed Conductivity/2
فاکتور کنسانتره = (جریان نفوذ + جریان کنسانتره) / جریان کنسانتره
کنسانتره TDS = خوراک TDS x فاکتور کنسانتره
میانگین فشار خالص محرک (aNDP) = (((فشار خوراک + فشار کنسانتره)/2) – ((Feed TDS – Concentrate TDS)/200)) – فشار نفوذ
دمای خوراک C = (5/9) x (دمای خوراک - 32)
TCF (ضریب تصحیح دما) = EXP (2640 x ((1/298) - (1/(273+ دمای خوراک C))))

رد نمک نرمال شده (NSR)

NSR نشان می‌دهد که غشای RO تا چه اندازه نمک‌ها (آلاینده‌ها) را دفع می‌کند و بنابراین بر کیفیت آب نفوذی تأثیر می‌گذارد. اگر NSR کاهش یابد، حجم نمک‌هایی که از غشای RO عبور می‌کنند افزایش می‌یابد و با کیفیت پایین‌تری نفوذ می‌کند. کاهش NSR می تواند نشان دهنده رسوب، پوسته پوسته شدن یا تخریب غشای RO باشد. یک غشای RO با عملکرد خوب باید 97٪ تا 99٪ دفع را ارائه دهد. هنگامی که رد RO به 90٪ یا کمتر کاهش یابد، یک غشا "بد" در نظر گرفته می شود. یک بازه عملکرد معمولی RO دارای کاهش ثابت NSR در طول استفاده مداوم است. غشاهای RO معمولا چندین سال دوام می آورند قبل از اینکه نیاز به تعویض داشته باشند و کاهش مداوم NSR نشانه طبیعی پیری غشا است. یک هنگ تمیز کردن غشاء RO مناسب می تواند به بهبود NSR کمک کند.

NSR می تواند برای شناسایی مسائل رسوب زیستی مفید باشد. هنگامی که رسوب زیستی یک نگرانی است، اغلب NSR افزایش می یابد و NPF کاهش می یابد. این به این دلیل است که رسوب زیستی در واقع عیوب کوچکی را در غشای RO می‌پوشاند و در نتیجه دفع نمک‌ها را افزایش می‌دهد. با گذشت زمان، لایه رسوب زیستی پیر می شود و شروع به مردن می کند و مواد شیمیایی مانند CO2، متان و/یا آلی
اسیدها شروع به پخش شدن از طریق غشاء می کنند که بر کیفیت آب نفوذی تأثیر می گذارد (دفع نمک کمتر که منجر به NSR کمتری می شود).

چگونه رد نمک نرمال شده (NSR) محاسبه می شود

فرمول محاسبه رد فروش عادی (NSR) به صورت زیر است:

NSR = 100 ((گذر نمک x (جریان تراوش/جریان نفوذ خط پایه) x TCF) x 100)

کجا:

Permeate TDS = رسانایی نفوذ x 0.67
تغذیه TDS = هدایت خوراک / 2
دفع نمک = 1 - (TDS نفوذ / TDS خوراک)
پاساژ نمک = 1 – دفع نمک
دمای خوراک C = (5/9) x (دمای خوراک - 32)
ضریب تصحیح دما (TCF) = EXP (2640 x ((1/298) - (1/(273+ دمای خوراک C))))

ضریب تصحیح دما (TCF) توضیح داده شده است

دمای آب یکی از عوامل کلیدی در عملکرد غشاهای اسمز معکوس است. سازندگان غشاء فاکتورهای تصحیح دما را برای دماهای عملیاتی معین ارائه می کنند که می تواند بسته به سازنده متفاوت باشد و به روش های مختلفی قابل محاسبه است. روش ASTM، همانطور که در بالا در هر دو محاسبات NPF و NSR نشان داده شده است، با ضریب غشایی 2640 برای هدف ما برای یافتن واریانس های RO استفاده می شود. ضریب غشاء 2640 استفاده می شود زیرا اکثر غشاهای ما با این عدد مطابقت دارند و تأثیر استفاده از ضریب خاصی برای هر غشا در محاسبات ناچیز است.

دیفرانسیل فشار نرمال شده (NPD)

NPD به ما می گوید که فاصله دهنده آب تغذیه روی غشاء چقدر تمیز است، این اسپیسرها فقط حدود 30 هزارم اینچ ضخامت دارند و به شدت مستعد وصل شدن هستند. همانطور که اتصال رخ می دهد، مقاومت در برابر جریان افزایش می یابد و میزان فشار افزایش می یابد.

NPD با گذشت زمان به دلیل رسوب و پوسته پوسته شدن شروع به افزایش خواهد کرد. غشاهای RO باید زمانی تمیز شوند که DPD 15 تا 25 درصد بالاتر از مقدار پایه افزایش یابد. NPD و NPF باید با هم پایش شوند تا مشخص شود که چه زمانی غشاهای RO باید تمیز شوند. اغلب NPF کاهش می یابد و NPD بدون تغییر باقی می ماند. دلیل این امر صرفاً به این دلیل است که مشکلات رسوب‌گذاری/پوست‌سازی هنوز فاصله‌کننده‌های آب تغذیه را وصل نکرده است. با گذشت زمان، NPD در ارتباط با کاهش NPF افزایش خواهد یافت. کاهش NPD معمولاً به دلیل ابزار دقیق یا اشتباهاتی است که در جمع آوری داده ها انجام می شود.

اگر بتوان NPD را برای هر مرحله از یک RO اندازه گیری کرد، معمولاً می توان مشکلات بین رسوب گیری و پوسته پوسته شدن را بر اساس محل افزایش افت فشار شناسایی کرد. افزایش NPD در مرحله جلویی یک RO نشان دهنده مشکل رسوب و افزایش NPD در مرحله دوم نشان دهنده پوسته پوسته شدن است.