역삼투압 데이터 수집 및 정규화란 무엇인가요?

이러한 모든 작동 조건은 RO 멤브레인이 생성할 수 있는 투과수의 품질과 양에 직접적인 영향을 미칩니다. 그러나 이러한 작동 조건은 끊임없이 변화하기 때문에 특정 매개변수의 관찰된 성능을 한 지점에서 비교하고 이를 다른 작동 조건에서 다른 지점과 비교하는 것은 불가능합니다. 온도, 공급수 품질, 투과 유량, 시스템 회복과 같은 변화 요인은 모두 막 성능에 영향을 미칩니다.

RO 데이터를 정규화하면 사용자는 RO 멤브레인 성능을 변화하는 작동 조건에 의존하지 않는 설정된 표준과 비교할 수 있습니다. 정규화된 데이터는 RO 멤브레인의 직접적인 상태를 측정하고 실제 RO 멤브레인 성능과 상태를 보여줍니다.

정규화되지 않은 데이터는 오해의 소지가 있을 수 있습니다. 변수가 너무 많아 실제로는 그렇지 않은데 문제가 있는 것처럼 보일 수 있는 변경이 발생할 수 있기 때문입니다. 급수 온도는 RO 시스템 성능에 영향을 미치는 가장 눈에 띄는 조건입니다. 일반적인 경험 법칙은 화씨(F⁰) 변화당 투과수 흐름 변화를 1.5%로 추정하는 것입니다.

데이터 해석

RO 운영자는 궁극적으로 생산되는 물의 질과 양이라는 두 가지 결과에 대해 우려하고 있습니다. 위에서 언급한 것처럼 이 두 가지 요소는 급수 압력, 시스템 복구, 급수 수질 변화 등 다양한 변수의 영향을 받을 수 있습니다.

역삼투(RO) 데이터 수집 및 정규화와 관련하여 실제 멤브레인 성능을 더 잘 파악하고 RO 시스템에서 생산되는 물의 양과 품질과 관련된 잠재적인 RO 시스템 문제를 정확하게 해결하는 데 도움이 되는 세 가지 계산된 값이 있습니다. 운영 데이터를 수집하고, 데이터를 정규화한 후, 시간 경과에 따른 정규화된 데이터의 추세를 파악하고, 그 값을 기준치(RO 멤브레인이 새 것이었을 때 또는 RO 멤브레인을 청소하거나 교체한 후의 시작 값에서 계산됨)와 비교함으로써 사전 대응이 가능합니다. RO 멤브레인에 돌이킬 수 없는 손상이 발생하기 전에 문제를 해결하기 위한 조치입니다.

모니터링 및 추세에 사용되는 세 가지 계산된 값은 다음과 같습니다.
• 표준화된 투과 흐름(NPF)
• 정규화된 염분 거부(NSR)
• 정규화 압력차(NPD)

표준화된 투과 흐름(NPF)

NPF는 RO가 생성하는 투과수의 양을 측정합니다. NPF가 기준 값(새 멤브레인을 사용하기 시작할 때 또는 멤브레인을 교체하거나 청소할 때 NPF 판독값)보다 10% ~ 15% 낮아지면 이는 RO 멤브레인 오염 또는 스케일링을 나타내며 RO 멤브레인을 청소해야 합니다.

NPF가 증가하면 이는 RO 멤브레인이 손상되었음을 의미합니다. 손상은 멤브레인에 대한 화학적 공격(염소와 같은 산화제)이나 기계적 문제(예: O-링 고장)로 인해 발생할 수 있습니다.

정규화된 투과 흐름(NPF) 계산 방법

정규화된 투과 흐름(NPF)을 계산하는 공식은 다음과 같습니다.

• NPF = 투과 흐름 x (기준 aNDP/aNDP) x (기준 TCF/TCF)

어디:

• 피드 TDS = 피드 전도도/2
• 농축계수 = (투과유량 + 농축유량) / 농축유량
• 농축 TDS = 공급 TDS x 농축 인자
• 평균 순 구동 압력(aNDP) = (((공급 압력 + 농축물 압력)/2) – ((공급 TDS – 농축물 TDS)/200)) – 투과 압력
• 공급 온도 C = (5/9) x (공급 온도 – 32)
• TCF(온도 보정 계수) = EXP(2640 x ((1/298) – (1/(273+피드 온도 C))))

정규화된 염분 거부(NSR)

NSR은 RO 멤브레인이 염분(오염물질)을 얼마나 잘 거부하여 투과수 품질에 영향을 미치는지를 나타냅니다. NSR이 감소하면 RO 막을 통과하는 염의 양이 증가하여 투과 품질이 낮아집니다. NSR 감소는 RO 멤브레인 오염, 스케일링 또는 성능 저하를 나타낼 수 있습니다. 성능이 좋은 RO 멤브레인은 97%~99%의 거부율을 제공해야 합니다. RO 거부율이 90% 이하로 떨어지면 멤브레인이 "불량"한 것으로 간주됩니다. 일반적인 RO 작동 범위는 연속 사용 중에 NSR이 꾸준히 감소하는 것을 특징으로 합니다. RO 멤브레인은 일반적으로 교체가 필요하기 전까지 몇 년 동안 지속되며 NSR의 꾸준한 감소는 멤브레인 노화의 정상적인 징후입니다. 적절한 RO 멤브레인 세척 방식은 NSR을 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다.

NSR은 생물 부착 문제를 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다. 생물 부착이 우려되는 경우 NSR은 증가하고 NPF는 감소하는 경우가 많습니다. 이는 생물학적 오염물질이 실제로 RO 멤브레인의 작은 결함을 밀봉하여 염 제거율을 높이기 때문입니다. 시간이 지남에 따라 생물 오손층은 노화되고 죽기 시작하며 CO2, 메탄 및/또는 유기물과 같은 화학 물질이 발생합니다.
산은 막을 통해 확산되기 시작하여 투과 수질에 영향을 미칩니다(염 제거가 적어 NSR이 낮아짐).

NSR(정규화된 염분 거부율) 계산 방법

NSR(정규화된 판매 거부)을 계산하는 공식은 다음과 같습니다.

• NSR = 100 ((염분 통로 x (투과 흐름/기준 투과 흐름) x TCF) x 100)

어디:

• 투과 TDS = 투과 전도도 x 0.67
• 피드 TDS = 피드 전도도 / 2
• 염분 거부 = 1 - (TDS 투과 / TDS 공급)
• 소금 통로 = 1 – 소금 거부
• 공급 온도 C = (5/9) x (공급 온도 – 32)
• 온도 보정 계수(TCF) = EXP(2640 x ((1/298) – (1/(273+ 공급 온도 C))))

온도 보정 계수(TCF) 설명

수온은 역삼투막 성능의 핵심 요소 중 하나입니다. 멤브레인 제조업체는 주어진 작동 온도에 대한 온도 보정 계수를 제공하며, 이는 제조업체마다 다를 수 있으며 다양한 방식으로 계산할 수 있습니다. 위의 NPF 및 NSR 계산에서 볼 수 있듯이 멤브레인 계수가 2640인 ASTM 방법은 RO 분산을 찾는 목적으로 사용됩니다. 멤브레인 계수 2640이 사용되는 이유는 대부분의 멤브레인이 이 숫자를 따르기 때문이며 계산에서 각 멤브레인에 대한 특정 계수를 사용하는 효과는 무시할 수 있습니다.

정규화된 압력차(NPD)

NPD는 멤브레인에 있는 급수 스페이서가 얼마나 깨끗한지 알려줍니다. 이 스페이서는 두께가 약 30,000분의 1인치에 불과하고 막힘에 매우 취약합니다. 막힘이 발생하면 흐름에 대한 저항이 증가하고 압력 도핑이 증가합니다.

NPD는 오염 및 스케일링으로 인해 시간이 지남에 따라 증가하기 시작합니다. DPD가 기준값보다 15~25% 증가하면 RO 멤브레인을 청소해야 합니다. RO 멤브레인을 세척해야 하는 시기를 결정하려면 NPD와 NPF를 함께 모니터링해야 합니다. 종종 NPF는 감소하고 NPD는 변경되지 않습니다. 이는 오염/스케일링 문제가 아직 급수 스페이서를 막지 못했기 때문입니다. 시간이 지나면 NPF 하락과 함께 NPD가 상승할 것입니다. NPD의 감소는 일반적으로 잘못된 계측이나 데이터 수집 중 발생한 실수로 인해 발생합니다.

RO의 각 단계에 대해 NPD를 측정할 수 있는 경우 일반적으로 압력 강하가 증가한 위치에 따라 오염과 스케일링 사이의 문제를 식별할 수 있습니다. RO의 앞 단계에서 NPD가 증가하면 오염 문제가 있음을 나타내고, 두 번째 단계에서 NPD가 증가하면 스케일링이 발생함을 나타냅니다.

정규화 압력차(NPD) 계산 방법

정규화 압력차(NPD)를 계산하는 공식은 다음과 같습니다.

• NPD = 압력 강하 x (기준 평균 유량 / 평균 유량)

어디:

• 압력 강하 = 공급 압력 – 농축 압력
• 평균유량 = (투과유량 + 농축유량)/2