Cara menentukan ukuran sistem RO industri

Berikut adalah panduan langkah demi langkah mengenai parameter dan perhitungan utama yang terlibat dalam menentukan ukuran sistem RO industri.

 

Langkah 1: Mendefinisikan Persyaratan Inti ("Apa")

1. Laju Aliran Air Produk (Qp): Ini adalah persyaratan utama Anda. Berapa galon per menit (GPM) atau meter kubik per jam (m³)?³/jam) berapa banyak air murni yang Anda butuhkan secara terus menerus? (misalnya, 100 GPM untuk pabrik manufaktur).
2. Kualitas Air Produk: Tentukan kadar Total Dissolved Solids (TDS) maksimum yang diizinkan atau konsentrasi ion spesifik (misalnya, silika, natrium, klorida) dalam air permeat. Hal ini menentukan persentase penolakan garam yang dibutuhkan.
3. Sumber dan Analisis Air Baku: Ini adalah kumpulan data yang paling penting. Analisis air yang komprehensif mutlak diperlukan. Parameter utama:

    ◦TDS, Konduktivitas

    ◦Indeks Kepadatan Lumpur (SDI) atau Kekeruhan (mengukur potensi pengotoran)

    ◦Konsentrasi: Kalsium, Magnesium (kesadahan), Barium, Strontium (pembentuk kerak), Silika, Besi, Mangan

    ◦pH, Suhu

    ◦Klorin Bebas (harus nol untuk melindungi membran)

4. Kondisi Operasional: Jam per hari, hari per minggu, ketersediaan sistem yang dibutuhkan.

 

Langkah 2: Perhitungan Desain Utama ("Berapa Banyak")

Dengan persyaratan di atas, Anda melakukan perhitungan berikut:

1. Tingkat Pemulihan Sistem (%R): Persentase air umpan yang diubah menjadi air produk.

    ◦Rumus: R (%) = (Laju Aliran Produk / Laju Aliran Umpan) x 100

    ◦Faktor Pembatas: Pemulihan dibatasi oleh potensi pembentukan kerak pada air umpan. Pemulihan yang lebih tinggi berarti aliran konsentrat (sampah) menjadi lebih pekat, sehingga berisiko terjadi pengendapan kerak pada membran. Perangkat lunak (seperti ROSA dari Dow/Chemours) digunakan untuk memodelkan pemulihan maksimum yang diizinkan berdasarkan kimia air Anda, dosis antiscalant, dan penyesuaian pH.

2. Faktor Konsentrasi (CF): Berkaitan dengan pemulihan.

    ◦Rumus: CF = 1 / (1 - R) atau CF = TDS Umpan / TDS Konsentrat

    ◦Contoh: Pada tingkat pemulihan 75%, konsentrat memiliki konsentrasi 4 kali lebih tinggi daripada umpan (CF = 1/(1-0,75) = 4).

3. Kebutuhan Aliran Umpan (Qf):

    ◦Rumus: Qf = Qp / R

    ◦Contoh: Jika Anda membutuhkan 100 GPM produk (Qp) pada tingkat pemulihan 75% (R), Anda membutuhkan laju aliran umpan sebesar: 100 / 0,75 = 133,3 GPM.

4. Aliran Konsentrat (Sampah) (Qc):

    ◦Rumus: Qc = Qf - Qp

    ◦Contoh: 133,3 - 100 = 33,3 GPM.

5. Desain Susunan Membran:

    ◦Sistem industri dibangun dalam bentuk "susunan" (misalnya, susunan 2:1, 3:2:1) untuk mempertahankan kecepatan aliran silang yang memadai di seluruh permukaan membran, yang meminimalkan pengotoran.

    ◦Jumlah bejana tekan (wadah) dan membran ditentukan oleh laju aliran umpan yang dibutuhkan dan spesifikasi fluks dari pabrikan.

6. Fluks (GPD/ft)² atau LMH): Laju aliran permeat per satuan luas membran.

    ◦Rumus untuk total luas membran yang dibutuhkan: Luas = Qp / Fluks

    ◦Pedoman Fluks: Dipilih berdasarkan kualitas air umpan (fluks lebih rendah untuk air berkualitas buruk guna mengurangi pengotoran).

        ▪Permeat RO (Pass ke-2): 20-30 GFD

        ▪Air Sumur: 12-18 GFD

        ▪Air Permukaan: 8-14 GFD

        ▪Air limbah: 7-12 GFD

 

Langkah 3: Penentuan Ukuran Sebelum dan Setelah Perawatan ("Sistem Penopang")

RO tidak dapat beroperasi sendiri. Ukurannya menentukan ukuran semua peralatan pendukung.

1. Praperlakuan (HARUS dirancang berdasarkan analisis air baku):

    ◦Filter Multimedia: Untuk menghilangkan padatan tersuspensi. Ukurannya disesuaikan dengan Aliran Umpan (Qf) pada laju aliran layanan tipikal 5-10 GPM/ft.².

    ◦Injeksi Pelunak atau Antiscalant: Untuk mengendalikan pembentukan kerak. Pelunak dirancang sesuai dengan Laju Aliran Umpan (Qf) dan tingkat kesadahan.

    ◦Filter Karbon atau Injeksi Natrium Bisulfit: Untuk menghilangkan klorin. Ukuran sesuai Qf.

    ◦Filter Kartrid (5)µ filter pengaman): Ukuran untuk Qf.

2. Pemilihan Pompa Tekanan Tinggi:

    ◦Harus mengalirkan Qf pada tekanan yang dibutuhkan untuk mengatasi tekanan osmotik dari umpan pekat dan kehilangan tekanan sistem.

    ◦Tekanan biasanya berkisar antara 150-300 psi untuk air payau, dan 800-1200 psi untuk air laut.

3. Pasca Perawatan:

    ◦Degasifier atau Kontaktor Membran: Untuk menghilangkan CO₂₂ jika pH disesuaikan.

◦Penyaring Campuran (CEDI/EDI): Untuk air dengan kemurnian sangat tinggi. Ukuran untuk Qp.

 

Langkah 4: Tata Letak Sistem & Penyiapan

• Satu Lintasan vs. Dua Lintasan: Satu lintasan mungkin sudah cukup. Jika dibutuhkan TDS yang sangat rendah (misalnya, untuk boiler bertekanan tinggi, semikonduktor), permeat dari lintasan pertama menjadi umpan ke sistem RO kedua.
• Pengaturan Konsentrat Bertahap: Untuk meningkatkan pemulihan keseluruhan, konsentrat dari deretan membran pertama menjadi umpan ke deretan membran kedua. Ini adalah konsep "susunan 2:1".

Ringkasan: Daftar Periksa Ukuran

Simbol Parameter Cara Penentuannya

 

Alur Produk Qp Persyaratan proses pengguna akhir

Analisis Air Umpan - Uji laboratorium. Landasan dari desain.

Pemulihan Sistem R Dibatasi oleh potensi penskalaan (melalui pemodelan perangkat lunak)

Aliran Umpan Qf Qp / R

Aliran Konsentrat Qc Qf - Qp

Laju Fluks J Berdasarkan kualitas sumber air umpan (pedoman)

Luas Membran Am Qp / J

Jumlah Membran N Am / Luas per membran (misalnya, 400 kaki persegi)²)

Jumlah Bejana Tekanan - N / (membran per bejana, biasanya 6-7)

Susunan misalnya, 4:2:1 Dirancang untuk menyeimbangkan aliran dan kecepatan

Pompa Tekanan Tinggi - Harus menghasilkan Qf pada tekanan yang dibutuhkan

Peringatan dan Rekomendasi Penting

• Jangan asal-asalan. Pra-perlakuan yang terlalu kecil atau tingkat pemulihan yang terlalu ambisius akan menyebabkan penyumbatan atau pembentukan kerak pada membran dengan cepat, yang mengakibatkan waktu henti kronis dan biaya operasional yang tinggi.
• Gunakan Perangkat Lunak Profesional. Produsen membran (DuPont, Hydranautics, LG) menyediakan perangkat lunak desain gratis (misalnya, ROSA, IMSDesign) yang memodelkan semua interaksi antara kimia air, pemulihan, fluks, dan pembentukan kerak.
• Konsultasikan dengan Ahli. Untuk aplikasi industri sejati (> 50 GPM), praktik standar adalah melibatkan insinyur sistem pengolahan air atau integrator. Mereka akan melakukan uji coba percontohan pada air baku yang sebenarnya, yang merupakan standar emas untuk mengurangi risiko desain dan memastikan ukuran yang optimal. HID adalah produsen membran RO dan sistem RO profesional. Silakan berkonsultasi dengan HID untuk solusi atau saran profesional.