apa itu Pengumpulan dan Normalisasi Data Reverse Osmosis？

20-07-2024 16:35:47

Pengumpulan dan normalisasi data Reverse Osmosis (RO) penting dalam menilai kondisi membran dan mengatasi potensi masalah sebelum menjadi serius. Normalisasi faktor data dengan elemen eksternal yang memengaruhi kinerja membran memungkinkan perbandingan apel-ke-apel saat meninjau data kinerja.Data kinerja RO yang dinormalisasi dibandingkan dengan data dasar yang ditetapkan, seperti saat membran masih baru, diganti, atau dibersihkan.

Data mentah berikut dikumpulkan untuk menentukan kesehatan membran RO:
1. Suhu Umpan (F⁰)
2. Aliran Meresap (GPM)
3. Aliran Konsentrat (GPM)
4. Tekanan Umpan (PSI)
5. Tekanan Meresap (PSI)
6. Konduktivitas Pakan
7. Meresap Konduktivitas

Semua kondisi pengoperasian ini secara langsung mempengaruhi kualitas dan jumlah air permeat yang dapat dihasilkan oleh membran RO. Namun, karena kondisi operasi ini terus berubah, tidak mungkin membandingkan kinerja parameter tertentu yang diamati pada satu titik dan membandingkannya dengan titik lain dalam kondisi operasi berbeda. Faktor-faktor yang berubah, seperti suhu, kualitas air umpan, aliran permeat, dan pemulihan sistem semuanya mempengaruhi kinerja membran.

Normalisasi data RO memungkinkan pengguna membandingkan kinerja membran RO dengan standar yang ditetapkan yang tidak bergantung pada perubahan kondisi pengoperasian. Data yang dinormalisasi akan mengukur kondisi langsung membran RO dan menunjukkan kinerja dan kesehatan membran RO yang sebenarnya.

Double_pass_RO-1-skaladr06

Peralatan Desalinasi Reverse Osmosis

Data yang tidak dinormalisasi bisa menyesatkan, karena begitu banyak variabel yang bisa menyebabkan perubahan yang mungkin tampak menjadi masalah padahal sebenarnya tidak. Temperatur air umpan adalah kondisi paling nyata yang mempengaruhi kinerja sistem RO. Aturan umumnya adalah memperkirakan perubahan aliran permeat sebesar 1,5% per perubahan derajat Fahrenheit (F⁰).

Misalnya, jika RO menghasilkan permeat 50 GPM ketika air umpan 60 F⁰ dan kemudian suhu air umpan turun 5 F⁰, maka RO akan menghasilkan sekitar 46 GPM. Penurunan 4 GPM pada produk adalah hal yang normal seiring dengan penurunan suhu.

Interpretasi Data

Operator RO pada akhirnya memperhatikan dua hasil: kualitas dan kuantitas air yang diproduksi. Seperti disebutkan di atas, kedua faktor ini dapat dipengaruhi oleh sejumlah variabel seperti tekanan air umpan, pemulihan sistem, dan perubahan kualitas air umpan, dan masih banyak lagi.

Sehubungan dengan pengumpulan dan normalisasi data Reverse Osmosis (RO), ada tiga nilai terhitung yang membantu memberikan gambaran yang lebih baik tentang kinerja membran sebenarnya dan membantu secara akurat memecahkan potensi masalah sistem RO yang melibatkan kuantitas dan kualitas air yang dihasilkan oleh sistem RO. Dengan mengumpulkan data pengoperasian, melakukan normalisasi data, lalu membuat tren data yang dinormalisasi dari waktu ke waktu, dan membandingkan nilai dengan nilai dasar (dihitung dari nilai permulaan ketika membran RO masih baru atau setelah dibersihkan atau diganti) memungkinkan proaktif tindakan untuk mengatasi masalah apa pun sebelum terjadi kerusakan permanen pada membran RO.

Tiga nilai terhitung yang digunakan untuk memantau dan tren adalah:
• Aliran Permeate yang Dinormalisasi (NPF)
• Penolakan Garam yang Dinormalisasi (NSR)
• Diferensial Tekanan yang Dinormalisasi (NPD)

Aliran Permeat yang Dinormalisasi (NPF)

NPF mengukur jumlah air meresap yang dihasilkan RO. Jika NPF turun 10% hingga 15% di bawah nilai dasar (pembacaan NPF saat memulai dengan membran baru atau ketika membran diganti atau dibersihkan) maka ini menunjukkan adanya pengotoran atau kerak pada membran RO dan membran RO harus dibersihkan.

Jika NPF meningkat berarti terjadi kerusakan pada membran RO. Kerusakan dapat disebabkan oleh serangan kimia (dari oksidator seperti klorin) pada membran atau masalah mekanis (seperti kegagalan cincin-O).

Waktu-768x43272q

Bagaimana Aliran Permeat yang Dinormalisasi (NPF) dihitung

Rumus untuk menghitung Normalized Permeate Flow (NPF) adalah:

NPF = Aliran Permeasi x (Baseline danNDP/aNDP) x (Baseline TCF/TCF)

Di mana:

TDS Pakan = Konduktivitas Pakan/2
Faktor Konsentrat = (Aliran Permeat + Aliran Konsentrat) / Aliran Konsentrat
TDS Konsentrat = TDS Pakan x Faktor Konsentrat
Tekanan Penggerak Bersih Rata-rata (aNDP) = (((Tekanan Umpan + Tekanan Konsentrat)/2) – ((TDS Umpan – TDS Konsentrat)/200)) – Tekanan Permeasi
Suhu Umpan C = (5/9) x (Suhu Umpan – 32)
TCF (Faktor Koreksi Suhu) = EXP (2640 x ((1/298) – (1/(273+Umpan Temp C))))

Penolakan Garam yang Dinormalisasi (NSR)

NSR menunjukkan seberapa baik membran RO dalam menolak garam (kontaminan) sehingga mempengaruhi kualitas air yang meresap. Jika NSR menurun, maka volume garam yang melewati membran RO meningkat sehingga menghasilkan kualitas permeat yang lebih rendah. Penurunan NSR dapat mengindikasikan pengotoran, penskalaan, atau degradasi membran RO. Membran RO yang berkinerja baik harus menghasilkan penolakan 97% hingga 99%. Membran dianggap “buruk” jika penolakan RO turun hingga 90% atau kurang. Rentang operasi RO yang normal menampilkan penurunan NSR yang stabil selama penggunaan terus menerus. Membran RO biasanya bertahan beberapa tahun sebelum memerlukan penggantian dan penurunan NSR yang stabil merupakan tanda normal dari penuaan membran. Resimen pembersihan membran RO yang tepat dapat membantu meningkatkan NSR.

NSR dapat berguna untuk mengidentifikasi masalah biofouling. Ketika biofouling menjadi perhatian, seringkali NSR akan meningkat dan NPF akan menurun. Hal ini karena biofoulant justru akan menutup ketidaksempurnaan kecil pada membran RO sehingga meningkatkan rejeksi garam. Seiring waktu, lapisan biofoulant menua dan mulai mati dan bahan kimia seperti CO2, metana, dan/atau bahan organik
asam mulai berdifusi melalui membran mempengaruhi kualitas air permeat (penolakan garam lebih sedikit sehingga NSR lebih rendah).

Bagaimana Penolakan Garam yang Dinormalisasi (NSR) Dihitung

Rumus untuk menghitung Normalized Sale Rejection (NSR) adalah:

NSR = 100 ((Salt Passage x (Aliran Permeate/Aliran Permeate Baseline) x TCF) x 100)

Di mana:

TDS Meresap = Konduktivitas Meresap x 0,67
TDS Pakan = Konduktivitas Pakan / 2
Penolakan Garam = 1 – (TDS Meresap / TDS Umpan)
Bagian Garam = 1 – Penolakan Garam
Suhu Umpan C = (5/9) x (Suhu Umpan – 32)
Faktor Koreksi Suhu (TCF) = EXP (2640 x ((1/298) – (1/(273+ Suhu Umpan C))))

Faktor Koreksi Suhu (TCF) Dijelaskan

Suhu air adalah salah satu faktor kunci dalam kinerja membran reverse osmosis. Produsen membran memberikan faktor koreksi suhu untuk suhu pengoperasian tertentu, yang dapat bervariasi menurut produsen, dan dapat dihitung dengan cara berbeda. Metode ASTM, seperti yang ditunjukkan di atas dalam perhitungan NPF dan NSR, dengan Koefisien Membran 2640 digunakan untuk tujuan menemukan varians RO. Koefisien Membran 2640 digunakan karena sebagian besar membran kita akan sesuai dengan angka ini, dan pengaruh penggunaan koefisien spesifik untuk setiap membran pada perhitungan dapat diabaikan.

Diferensial Tekanan Normalisasi (NPD)

NPD memberi tahu kita seberapa bersih spacer air umpan pada membran. Spacer ini tebalnya hanya sekitar 30-seribu inci dan sangat rentan terhadap penyumbatan. Ketika penyumbatan terjadi, resistensi terhadap aliran meningkat dan tekanan meningkat.

NPD akan mulai meningkat seiring waktu karena fouling dan scaling. Membran RO harus dibersihkan ketika DPD meningkat 15% hingga 25% di atas nilai dasar. NPD dan NPF harus dipantau bersama untuk menentukan kapan membran RO harus dibersihkan. Seringkali NPF akan menurun, dan NPD tetap tidak berubah. Hal ini dikarenakan masalah pengotoran/kerak belum dapat menutup spacer air umpan. Seiring berjalannya waktu, NPD akan meningkat seiring dengan penurunan NPF. Penurunan NPD biasanya disebabkan oleh kesalahan instrumentasi atau kesalahan yang dilakukan pada saat pengumpulan data.

Jika NPD dapat diukur untuk setiap tahap RO, biasanya masalah antara fouling dan scaling dapat diidentifikasi berdasarkan lokasi peningkatan penurunan tekanan. Peningkatan NPD pada tahap depan RO menunjukkan masalah fouling, dan peningkatan NPD pada tahap kedua menunjukkan penskalaan.