Как да оразмерите индустриална RO система

Ето стъпка по стъпка ръководство за ключовите параметри и изчисления, свързани с оразмеряването на индустриална RO система.

 

Стъпка 1: Определете основните изисквания („Какво“)

1. Дебит на водата на продукта (Qp): Това е вашето основно изискване. Колко галона в минута (GPM) или кубически метри в час (m³/h) пречистена вода, от който се нуждаете непрекъснато? (напр. 100 GPM за производствено предприятие).
2. Качество на водата на продукта: Определете максимално допустимото общо разтворено съдържание (TDS) или специфични концентрации на йони (напр. силициев диоксид, натрий, хлориди) във водата от пермеата. Това определя необходимия процент на отхвърляне на солта.
3. Източник и анализ на захранващата вода: Това е най-важният набор от данни. Изчерпателният анализ на водата е неоспорим. Ключови параметри:

    ◦TDS, проводимост

    ◦Индекс на плътност на утайката (SDI) или мътност (измерва потенциала за замърсяване)

    ◦Концентрации на: Калций, Магнезий (твърдост), Барий, Стронций (образуватели на котлен камък), Силициев диоксид, Желязо, Манган

    ◦pH, Температура

    ◦Свободен хлор (трябва да е нула, за да се защитят мембраните)

4. Условия на работа: Часове на ден, дни на седмица, необходима системна наличност.

 

Стъпка 2: Ключови изчисления на дизайна („Колко“)

С горните изисквания, извършвате следните изчисления:

1. Степен на възстановяване на системата (%R): Процентът на захранващата вода, превърната в продуктова вода.

    ◦Формула: R (%) = (Поток на продукта / Поток на захранване) x 100

    ◦Ограничаващ фактор: Възстановяването е ограничено от потенциала за отлагане на котлен камък в захранващата вода. По-високото възстановяване означава, че потокът от концентрат (отхвърлен продукт) става по-концентриран, което води до риск от утаяване на котлен камък върху мембраната. Софтуер (като ROSA от Dow/Chemours) се използва за моделиране на максимално допустимото възстановяване въз основа на химичния състав на водата, дозирането на антикоагуланта и регулирането на pH.

2. Фактор на концентрация (CF): Свързан с възстановяването.

    ◦Формула: CF = 1 / (1 - R) или CF = TDS на фуража / TDS на концентрата

    ◦Пример: При 75% добив, концентратът е 4 пъти по-концентриран от захранващия материал (CF = 1/(1-0,75) = 4).

3. Изискване за поток на захранване (Qf):

    ◦Формула: Qf = Qp / R

    ◦Пример: Ако имате нужда от 100 GPM продукт (Qp) при 75% добив (R), ви е необходим дебит на подаване: 100 / 0,75 = 133,3 GPM.

4. Поток на концентрат (отхвърляне) (Qc):

    ◦Формула: Qc = Qf - Qp

    ◦Пример: 133,3 - 100 = 33,3 галона в минута.

5. Дизайн на мембранна решетка:

    ◦Индустриалните системи са изградени в „масиви“ (напр. 2:1, 3:2:1 масив), за да се поддържа адекватна скорост на напречния поток през повърхността на мембраната, което минимизира замърсяването.

    ◦Броят на съдовете под налягане (корпусите) и мембраните се определя от необходимия дебит на захранващия материал и спецификациите на производителя за флюс.

6. Поток (GPD/ft² или LMH): Дебитът на пермеата на единица площ на мембраната.

    ◦Формула за необходимата обща площ на мембраната: Площ = Qp / Поток

    ◦Указания за флюс: Избира се въз основа на качеството на захранващата вода (по-нисък флюс за вода с лошо качество, за да се намали замърсяването).

        ▪RO пермеат (2-ро преминаване): 20-30 GFD

        ▪Вода от кладенец: 12-18 GFD

        ▪Повърхностни води: 8-14 GFD

        ▪Отпадъчни води: 7-12 GFD

 

Стъпка 3: Оразмеряване преди и след третиране („Поддържаща система“)

RO не може да работи самостоятелно. Размерът му диктува размера на цялото поддържащо оборудване.

1. Предварителна обработка (ТРЯБВА да бъде проектирана въз основа на анализа на захранващата вода):

    ◦Мултимедиен филтър: За отстраняване на суспендирани твърди частици. Оразмерен за подаващ поток (Qf) при типичен работен дебит от 5-10 GPM/ft².

    ◦Впръскване на омекотител или антискалант: За контрол на котления камък. Омекотителят се оразмерява според дебита на подаване (Qf) и твърдостта на водата.

    ◦Въглероден филтър или инжектиране на натриев бисулфит: За отстраняване на хлор. Оразмерен за Qf.

    ◦Патронен филтър (5µ предпазни филтри): Оразмерени за Qf.

2. Избор на помпа за високо налягане:

    ◦Трябва да се подава Qf при необходимото налягане, за да се преодолеят осмотичното налягане на концентрираната храна и загубите на системно налягане.

    ◦Налягането обикновено варира от 150-300 psi за солени води и 800-1200 psi за морска вода.

3. Последващо лечение:

    ◦Дегазификатор или мембранен контактор: За отстраняване на CO₂ ако pH е било коригирано.

◦Полираща машина със смесен слой (CEDI/EDI): За вода с ултрависока чистота. Размер за Qp.

 

Стъпка 4: Оформление и подготовка на системата

• Еднократно преминаване срещу двукратно (двукратно) преминаване: Еднократно преминаване може да е достатъчно. Ако е необходим много нисък TDS (напр. за котли с високо налягане, полупроводници), пермеатът от първото преминаване се използва за захранване на втора RO система.
• Поетапно концентриране: За да се увеличи общото извличане, концентратът от първия набор от мембрани се подава към втория набор. Това е концепцията за „2:1 набор“.

Резюме: Контролен списък за оразмеряване

Параметър Символ Как се определя

 

Продуктов поток Qp Изискване за процеса на крайния потребител

Анализ на захранващата вода - Лабораторен тест. Основата на дизайна.

Възстановяване на системата R Ограничено от потенциала за мащабиране (чрез софтуерно моделиране)

Поток на подаване Qf Qp / R

Поток на концентрат Qc Qf - Qp

Скорост на потока J Въз основа на качеството на източника на захранваща вода (насоки)

Площ на мембраната Am Qp / J

# мембрани N Am / Площ на мембрана (напр. 400 фута²)

# съдове под налягане - N / (мембрани на съд, обикновено 6-7)

Масив например 4:2:1 Проектиран за балансиране на потока и скоростта

Помпа за високо налягане - Трябва да доставя Qf при необходимото налягане

Критично предупреждение и препоръка

• Не го правете на ръба. Недостатъчно оразмерената предварителна обработка или прекалено амбициозната скорост на възстановяване ще доведат до бързо замърсяване или отлагане на котлен камък на мембраната, което ще доведе до хроничен престой и високи оперативни разходи.
• Използвайте професионален софтуер. Производителите на мембрани (DuPont, Hydranautics, LG) предоставят безплатен софтуер за проектиране (напр. ROSA, IMSDesign), който моделира всички взаимодействия между химичния състав на водата, възстановяването, потока и мащабирането.
• Консултирайте се с експерт. За всяко истинско промишлено приложение (> 50 GPM) е стандартна практика да се включи инженер по системи за пречистване на вода или интегратор. Те ще извършат пилотен тест на действителната захранваща вода, което е златният стандарт за намаляване на риска при проектирането и осигуряване на оптимално оразмеряване. HID е професионален производител на RO мембрани и RO системи. Заповядайте да се консултирате с HID за професионално решение или предложения.