การรวบรวมข้อมูลและการทำให้เป็นมาตรฐานของ Reverse Osmosis คืออะไร?

สภาพการทำงานทั้งหมดนี้ส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพและปริมาณน้ำที่ซึมผ่านที่เมมเบรน RO สามารถผลิตได้ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากสภาวะการทำงานเหล่านี้เปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะเปรียบเทียบประสิทธิภาพที่สังเกตได้ของพารามิเตอร์บางตัว ณ จุดหนึ่งและเปรียบเทียบกับจุดอื่นภายใต้สภาวะการทำงานที่แตกต่างกัน ปัจจัยที่เปลี่ยนแปลง เช่น อุณหภูมิ คุณภาพน้ำป้อน การไหลของเพอมิเอต และการกู้คืนระบบ ล้วนส่งผลต่อประสิทธิภาพของเมมเบรน

การทำให้ข้อมูล RO เป็นมาตรฐานทำให้ผู้ใช้สามารถเปรียบเทียบประสิทธิภาพของเมมเบรน RO กับมาตรฐานที่ตั้งไว้ ซึ่งไม่ขึ้นอยู่กับสภาพการทำงานที่เปลี่ยนแปลงไป ข้อมูลที่เป็นมาตรฐานจะวัดสภาพโดยตรงของเมมเบรน RO และแสดงประสิทธิภาพและสภาพของเมมเบรน RO ที่แท้จริง

ข้อมูลที่ไม่ได้ทำให้เป็นมาตรฐานอาจทำให้เข้าใจผิดได้ เนื่องจากตัวแปรจำนวนมากอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่อาจดูเหมือนเป็นปัญหา ทั้งที่จริงๆ แล้วไม่ได้เป็นเช่นนั้น อุณหภูมิของน้ำป้อนเป็นสภาวะที่เห็นได้ชัดเจนที่สุดซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพของระบบ RO กฎทั่วไปคือประมาณการเปลี่ยนแปลงการไหลของน้ำเพอมิเอต 1.5% ต่อการเปลี่ยนแปลงระดับฟาเรนไฮต์ (F⁰)

การตีความข้อมูล

ในที่สุดผู้ปฏิบัติงาน RO มีความกังวลเกี่ยวกับผลลัพธ์สองประการ: คุณภาพและปริมาณน้ำที่ผลิต ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น ปัจจัยทั้งสองนี้สามารถได้รับอิทธิพลจากตัวแปรหลายประการ เช่น แรงดันน้ำป้อน การฟื้นตัวของระบบ และการเปลี่ยนแปลงคุณภาพน้ำป้อน เป็นต้น

สำหรับการรวบรวมข้อมูลและการทำให้เป็นมาตรฐานของระบบ Reverse Osmosis (RO) มีค่าที่คำนวณได้สามค่าซึ่งช่วยให้เห็นภาพประสิทธิภาพของเมมเบรนที่แท้จริงได้ดีขึ้น และช่วยแก้ไขปัญหาของระบบ RO ที่อาจเกิดขึ้นที่เกี่ยวข้องกับปริมาณและคุณภาพน้ำที่ผลิตโดยระบบ RO ได้อย่างแม่นยำ โดยการรวบรวมข้อมูลการปฏิบัติงาน การทำให้ข้อมูลเป็นมาตรฐาน จากนั้นทำให้ข้อมูลที่เป็นมาตรฐานมีแนวโน้มตามช่วงเวลา และการเปรียบเทียบค่ากับค่าพื้นฐาน (คำนวณจากค่าเริ่มต้นเมื่อเมมเบรน RO เป็นของใหม่หรือหลังจากทำความสะอาดหรือเปลี่ยนใหม่) ช่วยให้สามารถดำเนินการได้ในเชิงรุก การดำเนินการเพื่อแก้ไขปัญหาใดๆ ก่อนที่เมมเบรน RO จะเกิดความเสียหายอย่างถาวร

ค่าที่คำนวณได้สามค่าที่ใช้ในการติดตามและแนวโน้มคือ:
• การไหลเพอมิเอตแบบปกติ (NPF)
• การปฏิเสธเกลือแบบปกติ (NSR)
• ส่วนต่างแรงดันปกติ (NPD)

การไหลของเพอมิเอตที่ทำให้เป็นมาตรฐาน (NPF)

NPF วัดปริมาณน้ำซึมที่ RO ผลิตได้ หาก NPF ลดลงต่ำกว่าค่าพื้นฐาน 10% ถึง 15% (การอ่านค่า NPF เมื่อเริ่มต้นด้วยเมมเบรนใหม่ หรือเมื่อเปลี่ยนหรือทำความสะอาดเมมเบรน) แสดงว่าสิ่งนี้บ่งชี้ว่าเมมเบรน RO เกิดการเปรอะเปื้อนหรือปรับขนาด และควรทำความสะอาดเมมเบรน RO

หาก NPF เพิ่มขึ้น แสดงว่ามีความเสียหายต่อเมมเบรน RO ความเสียหายอาจเกิดจากการโจมตีทางเคมี (จากตัวออกซิไดเซอร์ เช่น คลอรีน) บนเมมเบรน หรือปัญหาทางกลไก (เช่น ความล้มเหลวของโอริง)

วิธีคำนวณการไหลเพอมิเอตแบบปกติ (NPF)

สูตรคำนวณการไหลเพอมิเอตแบบปกติ (NPF) คือ:

• NPF = การไหลของเพอมิเอต x (เส้นฐาน aNDP/aNDP) x (เส้นฐาน TCF/TCF)

ที่ไหน:

• ฟีด TDS = การนำไฟฟ้าของฟีด/2
• ปัจจัยความเข้มข้น = (การไหลของเพอมิเอต + การไหลแบบเข้มข้น) / การไหลแบบเข้มข้น
• TDS เข้มข้น = ฟีด TDS x ปัจจัยความเข้มข้น
• แรงดันขับสุทธิเฉลี่ย (aNDP) = (((แรงดันป้อน + แรงดันเข้มข้น)/2) – ((ฟีด TDS – TDS เข้มข้น)/200)) – แรงดันแทรกซึม
• อุณหภูมิฟีด C = (5/9) x (อุณหภูมิฟีด – 32)
• TCF (ปัจจัยการแก้ไขอุณหภูมิ) = EXP (2640 x ((1/298) – (1/(273+อุณหภูมิฟีด C))))

การปฏิเสธเกลือแบบปกติ (NSR)

NSR บ่งชี้ว่าเมมเบรน RO ปฏิเสธเกลือ (สารปนเปื้อน) ได้ดีเพียงใด และส่งผลต่อคุณภาพน้ำที่ซึมผ่าน หาก NSR ลดลง ปริมาตรของเกลือที่ไหลผ่านเมมเบรน RO จะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้เพอร์มีคุณภาพต่ำลง NSR ที่ลดลงอาจบ่งบอกถึงการเปรอะเปื้อนของเมมเบรน RO การปรับขนาด หรือการเสื่อมสภาพ เมมเบรน RO ที่มีประสิทธิภาพดีควรให้การปฏิเสธ 97% ถึง 99% เมมเบรนจะถือว่า "ไม่ดี" เมื่อการปฏิเสธ RO ลดลงเหลือ 90% หรือน้อยกว่า ช่วงการทำงานของ RO ปกติจะมีค่า NSR ลดลงอย่างต่อเนื่องในระหว่างการใช้งานอย่างต่อเนื่อง เมมเบรน RO มักจะมีอายุการใช้งานหลายปีก่อนที่จะต้องเปลี่ยน และการลดลงของ NSR อย่างต่อเนื่องเป็นสัญญาณปกติของเมมเบรนที่เสื่อมสภาพ ชุดทำความสะอาดเมมเบรน RO ที่เหมาะสมสามารถช่วยปรับปรุง NSR ได้

NSR สามารถเป็นประโยชน์ในการระบุปัญหาการปนเปื้อนทางชีวภาพ เมื่อการปนเปื้อนทางชีวภาพเป็นเรื่องที่น่ากังวล NSR มักจะเพิ่มขึ้นและ NPF จะลดลง เนื่องจากจุลินทรีย์ชีวภาพจะปิดผนึกข้อบกพร่องเล็กๆ น้อยๆ ในเมมเบรน RO ซึ่งจะทำให้การปฏิเสธเกลือเพิ่มมากขึ้น เมื่อเวลาผ่านไป ชั้นจุลินทรีย์ชีวภาพจะมีอายุมากขึ้นและเริ่มตายและสารเคมี เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน และ/หรือสารอินทรีย์
กรดเริ่มแพร่กระจายผ่านเมมเบรนซึ่งส่งผลต่อคุณภาพน้ำที่ซึมผ่าน (การปฏิเสธเกลือน้อยลงส่งผลให้ NSR ลดลง)

วิธีคำนวณการปฏิเสธเกลือแบบมาตรฐาน (NSR)

สูตรคำนวณการปฏิเสธการขายแบบปกติ (NSR) คือ:

• NSR = 100 ((ทางผ่านเกลือ x (การไหลเพอมิเอต/การไหลเพอมิเอตพื้นฐาน) x TCF) x 100)

ที่ไหน:

• TDS ของเพอร์มิเอต = ค่าการนำไฟฟ้าของเพอร์มิเอต x 0.67
• ฟีด TDS = การนำไฟฟ้าของฟีด / 2
• การปฏิเสธเกลือ = 1 – (แทรกซึม TDS / ป้อน TDS)
• ทางผ่านเกลือ = 1 – การปฏิเสธเกลือ
• อุณหภูมิฟีด C = (5/9) x (อุณหภูมิฟีด – 32)
• ปัจจัยการแก้ไขอุณหภูมิ (TCF) = EXP (2640 x ((1/298) – (1/(273+ อุณหภูมิฟีด C))))

อธิบายปัจจัยการแก้ไขอุณหภูมิ (TCF)

อุณหภูมิของน้ำเป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญในประสิทธิภาพของเมมเบรนรีเวิร์สออสโมซิส ผู้ผลิตเมมเบรนจะระบุปัจจัยในการแก้ไขอุณหภูมิสำหรับอุณหภูมิในการทำงานที่กำหนด ซึ่งอาจแตกต่างกันไปตามผู้ผลิต และสามารถคำนวณได้ด้วยวิธีต่างๆ วิธี ASTM ดังที่แสดงไว้ข้างต้นในการคำนวณทั้ง NPF และ NSR โดยมีค่าสัมประสิทธิ์เมมเบรนที่ 2640 ใช้เพื่อจุดประสงค์ในการค้นหาความแปรปรวน RO มีการใช้ค่าสัมประสิทธิ์เมมเบรนที่ 2640 เนื่องจากเมมเบรนส่วนใหญ่จะเป็นไปตามตัวเลขนี้ และผลกระทบของการใช้ค่าสัมประสิทธิ์เฉพาะสำหรับเมมเบรนแต่ละตัวในการคำนวณนั้นไม่มีนัยสำคัญ

ความแตกต่างของแรงดันปกติ (NPD)

NPD บอกเราว่าตัวเว้นระยะน้ำป้อนบนเมมเบรนสะอาดแค่ไหน ตัวเว้นระยะเหล่านี้มีความหนาเพียงประมาณ 30,000 ในพันของนิ้ว และเสี่ยงต่อการเสียบปลั๊กอย่างมาก เมื่อเกิดการเสียบปลั๊ก ความต้านทานต่อการไหลจะเพิ่มขึ้นและแรงดันโดปจะเพิ่มขึ้น

NPD จะเริ่มเพิ่มขึ้นเมื่อเวลาผ่านไปเนื่องจากการเปรอะเปื้อนและการปรับขนาด ควรทำความสะอาดเมมเบรน RO เมื่อ DPD เพิ่มขึ้น 15% ถึง 25% เหนือค่าพื้นฐาน ควรตรวจสอบ NPD และ NPF ร่วมกันเพื่อพิจารณาว่าเมื่อใดควรทำความสะอาดเมมเบรน RO บ่อยครั้งที่ NPF จะลดลง และ NPD จะยังคงไม่เปลี่ยนแปลง นี่เป็นเพียงเพราะปัญหาการเปรอะเปื้อน/การปรับขนาดยังไม่ได้เสียบปลั๊กตัวกั้นน้ำป้อน เมื่อเวลาผ่านไป NPD จะเพิ่มขึ้นพร้อมกับการลดลงของ NPF การลดลงของ NPD มักเกิดจากการใช้เครื่องมือที่ผิดพลาดหรือข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นระหว่างการรวบรวมข้อมูล

หากสามารถวัด NPD ในแต่ละขั้นตอนของ RO ได้ โดยปกติแล้วปัญหาสามารถระบุได้ระหว่างการเปรอะเปื้อนและการปรับขนาดตามตำแหน่งของแรงดันตกที่เพิ่มขึ้น การเพิ่มขึ้นของ NPD ในระยะด้านหน้าของ RO บ่งบอกถึงปัญหาการเปรอะเปื้อน และการเพิ่มขึ้นของ NPD ในระยะที่สองบ่งชี้ถึงการปรับขนาด

วิธีคำนวณค่าความแตกต่างแรงดันปกติ (NPD)

สูตรคำนวณค่าความแตกต่างของความดันปกติ (NPD) คือ:

• NPD = แรงดันตก x (การไหลเฉลี่ยพื้นฐาน / การไหลเฉลี่ย)

ที่ไหน:

• แรงดันตก = แรงดันป้อน - แรงดันเข้มข้น
• การไหลเฉลี่ย = (การไหลเพอมิเอต + การไหลแบบเข้มข้น)/2