Что такое сбор и нормализация данных обратного осмоса?

Все эти условия эксплуатации напрямую влияют на качество и количество пермеата, который могут производить мембраны обратного осмоса. Однако, поскольку эти условия эксплуатации постоянно меняются, невозможно сравнивать наблюдаемые характеристики определенных параметров в одной точке и сравнивать их с другой точкой при разных условиях эксплуатации. Изменяющиеся факторы, такие как температура, качество питательной воды, поток пермеата и рекуперация системы, влияют на производительность мембраны.

Нормализация данных обратного осмоса позволяет пользователю сравнивать характеристики мембраны обратного осмоса с установленным стандартом, который не зависит от изменения условий эксплуатации. Нормализованные данные позволят измерить непосредственное состояние мембраны обратного осмоса и показать истинную производительность и здоровье мембраны обратного осмоса.

Ненормализованные данные могут вводить в заблуждение, поскольку большое количество переменных может вызвать изменения, которые могут показаться проблемами, хотя на самом деле это не так. Температура питательной воды является наиболее заметным фактором, влияющим на производительность системы обратного осмоса. Общее эмпирическое правило состоит в том, чтобы оценить изменение расхода пермеата на 1,5% на изменение температуры по Фаренгейту (F⁰).

Интерпретация данных

Оператора обратного осмоса в конечном итоге беспокоят два результата: качество и количество производимой воды. Как упоминалось выше, на эти два фактора может влиять ряд переменных, таких как давление питательной воды, восстановление системы и изменения качества питательной воды, и это лишь некоторые из них.

Что касается сбора и нормализации данных обратного осмоса (RO), существует три расчетных значения, которые помогают дать лучшее представление об истинной производительности мембраны и помочь точно устранить потенциальные проблемы системы RO, связанные с количеством и качеством воды, производимой системой RO. Собирая эксплуатационные данные, нормализуя данные, а затем отслеживая тенденции нормализованных данных с течением времени и сравнивая значения с базовыми значениями (рассчитанными на основе пусковых значений, когда мембраны обратного осмоса были новыми или после их очистки или замены), можно активировать упреждающие действия. действия по устранению любых проблем до того, как произойдет необратимое повреждение мембран обратного осмоса.

Три расчетных значения, используемые для мониторинга и определения тенденций:
• Нормализованный поток пермеата (NPF)
• Нормализованное отторжение соли (NSR)
• Нормализованный перепад давления (NPD)

Нормализованный поток пермеата (NPF)

NPF измеряет количество пермеата, производимого RO. Если NPF падает на 10–15 % ниже базового значения (показание NPF при запуске с новыми мембранами или при замене или очистке мембран), то это указывает на засорение или образование накипи на мембране обратного осмоса, и мембраны обратного осмоса следует очистить.

Если NPF увеличивается, это означает, что мембрана RO повреждена. Повреждение может быть вызвано химическим воздействием (окислителя, такого как хлор) на мембрану или механической проблемой (например, повреждением уплотнительного кольца).

Как рассчитывается нормализованный поток пермеата (NPF)

Формула для расчета нормализованного потока пермеата (NPF):

• NPF = поток пермеата x (базовый уровень aNDP/aNDP) x (базовый уровень TCF/TCF)

Где:

• TDS корма = проводимость корма/2
• Коэффициент концентрата = (поток пермеата + поток концентрата) / поток концентрата
• TDS концентрата = TDS корма x коэффициент концентрата
• Среднее эффективное рабочее давление (aNDP) = (((Давление подачи + Давление концентрата)/2) – ((TDS сырья – TDS концентрата)/200)) – Давление пермеата
• Температура подачи C = (5/9) x (Температура подачи – 32)
• TCF (коэффициент температурной поправки) = EXP (2640 x ((1/298) – (1/(273+температура подачи C))))

Нормализованное отторжение соли (NSR)

NSR показывает, насколько хорошо мембрана обратного осмоса задерживает соли (загрязнения) и тем самым влияет на качество пермеата. Если NSR уменьшается, то объем солей, проходящих через мембрану обратного осмоса, увеличивается, создавая пермеат более низкого качества. Снижение NSR может указывать на загрязнение, накипь или деградацию мембраны обратного осмоса. Хорошо работающая мембрана обратного осмоса должна обеспечивать отторжение от 97% до 99%. Мембрана считается «плохой», если отторжение RO падает до 90% или менее. Нормальный рабочий период RO характеризуется постоянным снижением NSR во время непрерывного использования. Мембраны обратного осмоса обычно служат несколько лет, прежде чем потребуют замены, а устойчивое снижение NSR является нормальным признаком старения мембраны. Правильный режим очистки мембраны обратного осмоса может помочь улучшить NSR.

NSR может быть полезен для выявления проблем биообрастания. Когда биообрастание вызывает беспокойство, NSR часто увеличивается, а NPF уменьшается. Это связано с тем, что биозагрязнение фактически закрывает небольшие дефекты в мембране обратного осмоса, тем самым увеличивая отторжение солей. Со временем слой биозагрязнения стареет и начинает отмирать, а химические вещества, такие как CO2, метан и/или органические вещества,
кислоты начинают диффундировать через мембрану, влияя на качество пермеата (меньшее отторжение солей, что приводит к более низкому NSR).

Как рассчитывается нормализованное отторжение соли (NSR)

Формула для расчета нормализованного отклонения от продажи (NSR):

• NSR = 100 ((Проход соли x (поток пермеата/базовый поток пермеата) x TCF) x 100)

Где:

• TDS пермеата = проводимость пермеата x 0,67
• TDS корма = Проводимость корма / 2
• Отклонение соли = 1 – (TDS пермеата / TDS сырья)
• Солевой проход = 1 – Отказ от соли
• Температура подачи C = (5/9) x (Температура подачи – 32)
• Температурный поправочный коэффициент (TCF) = EXP (2640 x ((1/298) – (1/(273+ температура подачи C))))

Объяснение температурного поправочного коэффициента (TCF)

Температура воды является одним из ключевых факторов эффективности обратноосмотических мембран. Производители мембран предоставляют температурные поправочные коэффициенты для заданных рабочих температур, которые могут варьироваться в зависимости от производителя и рассчитываться разными способами. Метод ASTM, как показано выше в расчетах NPF и NSR, с мембранным коэффициентом 2640, используется для нашей цели определения отклонений RO. Мембранный коэффициент 2640 используется потому, что большинство наших мембран соответствуют этому числу, и влияние использования определенного коэффициента для каждой мембраны на расчеты незначительно.

Нормализованный перепад давления (NPD)

АФД сообщает нам, насколько чиста прокладка питательной воды на мембране. Эти прокладки имеют толщину всего около 30 тысячных дюйма и чрезвычайно чувствительны к закупорке. По мере возникновения закупорки сопротивление потоку увеличивается, а давление увеличивается.

NPD со временем начнет увеличиваться из-за загрязнения и накипи. Мембраны обратного осмоса следует очищать, когда DPD увеличивается на 15–25 % по сравнению с базовым значением. NPD и NPF следует контролировать вместе, чтобы определить, когда следует очищать мембраны обратного осмоса. Часто NPF будет уменьшаться, а NPD останется неизменным. Это просто потому, что проблемы загрязнения/накипи еще не засорили прокладки питательной воды. Со временем NPD будет увеличиваться вместе с падением NPF. Снижение NPD обычно связано с неисправностью приборов или ошибками, допущенными при сборе данных.

Если АФД можно измерить для каждой ступени обратного осмоса, обычно можно выявить проблемы между загрязнением и образованием накипи на основе места повышенного падения давления. Увеличение NPD на передней стадии RO указывает на проблему загрязнения, а увеличение NPD на второй стадии указывает на образование накипи.

Как рассчитывается нормализованный перепад давления (NPD)

Формула для расчета нормализованного перепада давления (NPD):

• NPD = падение давления x (базовый средний расход / средний расход)

Где:

• Падение давления = Давление подачи – Давление концентрата
• Средний расход = (поток пермеата + поток концентрата)/2