ما هو جمع بيانات التناضح العكسي وتطبيعها？

2024-07-20 16:35:47

يعد جمع بيانات التناضح العكسي (RO) وتطبيعها أمرًا مهمًا في تقييم ظروف الغشاء ومعالجة المشكلات المحتملة قبل أن تصبح خطيرة. إن تطبيع عوامل البيانات مع العناصر الخارجية التي تؤثر على أداء الغشاء يتيح إجراء مقارنات شاملة عند مراجعة بيانات الأداء.تتم مقارنة بيانات أداء RO المعيارية بخط الأساس المحدد، كما هو الحال عندما تكون الأغشية جديدة أو تم استبدالها أو تنظيفها.

يتم جمع البيانات الأولية التالية لتحديد صحة غشاء RO:
1. درجة حرارة التغذية (F⁰)
2. تتخلل التدفق (GPM)
3. التدفق المركز (GPM)
4. ضغط التغذية (PSI)
5. الضغط المتخلل (PSI)
6. تغذية الموصلية
7. تتخلل الموصلية

تؤثر جميع ظروف التشغيل هذه بشكل مباشر على جودة وكمية المياه المتخللة التي يمكن أن تنتجها أغشية التناضح العكسي. ومع ذلك، نظرًا لأن ظروف التشغيل هذه تتغير باستمرار، فمن المستحيل مقارنة الأداء الملحوظ لمعلمات معينة عند نقطة ما ومقارنتها بنقطة أخرى في ظل ظروف تشغيل مختلفة. العوامل المتغيرة، مثل درجة الحرارة، ونوعية مياه التغذية، وتدفق المتخلل، واسترداد النظام، كلها تؤثر على أداء الغشاء.

تسمح تسوية بيانات RO للمستخدم بمقارنة أداء غشاء RO بمعيار محدد لا يعتمد على ظروف التشغيل المتغيرة. ستقيس البيانات الطبيعية الحالة المباشرة لغشاء RO وتظهر أداء وصحة غشاء RO الحقيقي.

Double_pass_RO-1-scaledr06

معدات تحلية المياه بالتناضح العكسي

يمكن أن تكون البيانات التي لم يتم تطبيعها مضللة، نظرًا لأن العديد من المتغيرات يمكن أن تسبب تغييرات قد تبدو وكأنها مشكلات في حين أنها ليست كذلك في الواقع. تعتبر درجة حرارة مياه التغذية هي الحالة الأكثر وضوحًا التي تؤثر على أداء نظام RO. القاعدة العامة هي تقدير تغير تدفق التخلل بنسبة 1.5% لكل تغير في درجة فهرنهايت (F⁰).

على سبيل المثال، إذا أنتج التناضح العكسي 50 جالونًا في الدقيقة من النافذ عندما كانت مياه التغذية 60 درجة فهرنهايت ثم انخفضت درجة حرارة مياه التغذية بمقدار 5 فهرنهايت، فإن التناضح العكسي سينتج حوالي 46 جالونًا في الدقيقة. يعد انخفاض المنتج بمقدار 4 GPM أمرًا طبيعيًا تمامًا مع انخفاض درجة الحرارة.

تفسير البيانات

يهتم مشغل RO في النهاية بنتيجتين: جودة وكمية المياه التي يتم إنتاجها. وكما ذكر أعلاه، يمكن أن يتأثر هذين العاملين بعدد من المتغيرات مثل ضغط مياه التغذية، واستعادة النظام، والتغيرات في جودة مياه التغذية، على سبيل المثال لا الحصر.

فيما يتعلق بجمع بيانات التناضح العكسي (RO) وتطبيعها، هناك ثلاث قيم محسوبة تساعد في إعطاء صورة أفضل لأداء الغشاء الحقيقي وتساعد بدقة في استكشاف مشكلات نظام التناضح العكسي المحتملة التي تتضمن كمية ونوعية المياه التي ينتجها نظام التناضح العكسي. من خلال جمع بيانات التشغيل، وتطبيع البيانات، ثم توجيه البيانات التي تمت تسويتها بمرور الوقت، ومقارنة القيم بخط الأساس (المحسوب من قيم بدء التشغيل عندما كانت أغشية RO جديدة أو بعد تنظيفها أو استبدالها) تمكن من اتخاذ إجراءات استباقية اتخاذ إجراء لمعالجة أي مشاكل قبل حدوث ضرر لا يمكن إصلاحه لأغشية RO.

القيم الثلاث المحسوبة المستخدمة للرصد والاتجاه هي:
• التدفق المتخلل الطبيعي (NPF)
• رفض الملح الطبيعي (NSR)
• فرق الضغط الطبيعي (NPD)

التدفق المتخلل الطبيعي (NPF)

يقيس NPF كمية المياه المتخللة التي ينتجها RO. إذا انخفض NPF بنسبة 10٪ إلى 15٪ عن القيمة الأساسية (قراءة NPF عند بدء التشغيل بأغشية جديدة أو عند استبدال الأغشية أو تنظيفها)، فهذا يشير إلى تلوث غشاء RO أو تحجيمه ويجب تنظيف أغشية RO.

إذا زاد NPF، فهذا يعني أن هناك تلفًا في غشاء RO. يمكن أن يحدث الضرر بسبب هجوم كيميائي (من مادة مؤكسدة مثل الكلور) على الغشاء أو مشكلة ميكانيكية (مثل فشل الحلقة O).

الوقت-768x43272q

كيف يتم حساب التدفق المتخلل الطبيعي (NPF).

الصيغة لحساب التدفق المتخلل الطبيعي (NPF) هي:

NPF = تدفق المتخلل x (خط الأساس aNDP/aNDP) x (خط الأساس TCF/TCF)

أين:

تغذية TDS = موصلية التغذية/2
عامل التركيز = (التدفق المتخلل + التدفق المركز) / التدفق المركز
تركيز TDS = تغذية TDS x عامل التركيز
متوسط صافي ضغط القيادة (aNDP) = (((ضغط التغذية + ضغط التركيز)/2) - ((مجموع المواد الصلبة الذائبة - المواد الصلبة الذائبة المركزة)/200)) - ضغط المتخلل
درجة حرارة التغذية C = (5/9) × (درجة حرارة التغذية – 32)
TCF (عامل تصحيح درجة الحرارة) = EXP (2640 × ((1/298) – (1/(273 + درجة حرارة التغذية C))))

رفض الملح الطبيعي (NSR)

يشير NSR إلى مدى رفض غشاء RO للأملاح (الملوثات) وبالتالي يؤثر على جودة المياه المتخللة. إذا انخفض معدل NSR، فإن حجم الأملاح التي تمر عبر غشاء RO يزداد مما يؤدي إلى انخفاض جودة التخلل. يمكن أن يشير انخفاض NSR إلى تلوث غشاء RO أو التحجيم أو التدهور. يجب أن يوفر غشاء RO ذو الأداء الجيد رفضًا بنسبة 97% إلى 99%. يعتبر الغشاء "سيئًا" عندما ينخفض رفض التناضح العكسي إلى 90% أو أقل. يتميز نطاق تشغيل RO العادي بانخفاض ثابت في NSR أثناء الاستخدام المستمر. عادةً ما تستمر أغشية RO لعدة سنوات قبل أن تحتاج إلى استبدال، ويعتبر الانخفاض المطرد في NSR علامة طبيعية على شيخوخة الغشاء. يمكن أن يساعد نظام تنظيف غشاء RO المناسب في تحسين NSR.

يمكن أن يكون NSR مفيدًا في تحديد مشكلات الحشف الحيوي. عندما يكون الحشف الحيوي أمرًا مثيرًا للقلق، غالبًا ما يزيد معدل NSR وينخفض NPF. وذلك لأن الوقود الحيوي سوف يقوم في الواقع بإغلاق العيوب الصغيرة في غشاء RO وبالتالي يزيد من رفض الأملاح. مع مرور الوقت، تتقادم طبقة الوقود الحيوي وتبدأ في الموت والمواد الكيميائية مثل ثاني أكسيد الكربون والميثان و/أو المواد العضوية.
تبدأ الأحماض في الانتشار عبر الغشاء مما يؤثر على جودة المياه المتخللة (يؤدي رفض الملح الأقل إلى انخفاض NSR).

كيف يتم حساب رفض الملح الطبيعي (NSR).

صيغة حساب رفض البيع الطبيعي (NSR) هي:

NSR = 100 ((ممر الملح × (تدفق المتخلل/تدفق المتخلل الأساسي) × TCF) × 100)

أين:

تتخلل TDS = تتخلل الموصلية × 0.67
تغذية TDS = موصلية التغذية / 2
رفض الملح = 1 – (تخلل TDS / TDS الأعلاف)
ممر الملح = 1 – رفض الملح
درجة حرارة التغذية C = (5/9) × (درجة حرارة التغذية – 32)
عامل تصحيح درجة الحرارة (TCF) = EXP (2640 × ((1/298) – (1/(273 + درجة حرارة التغذية C))))

شرح عامل تصحيح درجة الحرارة (TCF).

تعد درجة حرارة الماء أحد العوامل الرئيسية في أداء أغشية التناضح العكسي. توفر الشركات المصنعة للأغشية عوامل تصحيح درجة الحرارة لدرجات حرارة تشغيل معينة، والتي يمكن أن تختلف حسب الشركة المصنعة، ويمكن حسابها بطرق مختلفة. يتم استخدام طريقة ASTM، كما هو موضح أعلاه في حسابات NPF وNSR، مع معامل الغشاء 2640 لغرضنا المتمثل في العثور على تباينات RO. يتم استخدام معامل الغشاء 2640 لأن غالبية الأغشية لدينا سوف تتوافق مع هذا الرقم، وتأثير استخدام معامل محدد لكل غشاء على الحسابات لا يكاد يذكر.

فرق الضغط الطبيعي (NPD)

يخبرنا NPD عن مدى نظافة مباعد مياه التغذية على الغشاء، ويبلغ سمك هذه الفواصل حوالي 30 جزءًا من الألف من البوصة فقط وهي عرضة للغاية للانسداد. ومع حدوث الانسداد، تزداد مقاومة التدفق ويزداد الضغط.

سيبدأ NPD في الزيادة بمرور الوقت بسبب التلوث والقشور. يجب تنظيف أغشية RO عندما يزيد DPD بنسبة 15% إلى 25% فوق القيمة الأساسية. ينبغي رصد NPD وNPF معًا لتحديد متى يجب تنظيف أغشية RO. في كثير من الأحيان سوف ينخفض NPF، وسيبقى NPD دون تغيير. هذا ببساطة لأن مشكلات التلوث/التقشر لم تقم بعد بتوصيل فواصل مياه التغذية. وبمرور الوقت، سيزداد NPD بالتزامن مع انخفاض NPF. عادة ما يكون الانخفاض في NPD بسبب وجود خلل في الأجهزة أو الأخطاء التي حدثت أثناء جمع البيانات.

إذا كان من الممكن قياس NPD لكل مرحلة من مراحل RO، فعادةً ما يمكن تحديد المشاكل بين التلوث والقشور بناءً على موقع انخفاض الضغط المتزايد. تشير الزيادة في NPD في المرحلة الأمامية من RO إلى مشكلة قاذورات، وتشير زيادة NPD في المرحلة الثانية إلى التحجيم.