Kako dimenzionirati industrijski RO sistem

Tukaj je podroben vodnik po ključnih parametrih in izračunih, ki so vključeni v dimenzioniranje industrijskega RO sistema.

 

1. korak: Določite ključne zahteve (»Kaj«)

1. Pretok vode izdelka (Qp): To je vaša glavna zahteva. Koliko galon na minuto (GPM) ali kubičnih metrov na uro (m³/h) prečiščene vode potrebujete neprekinjeno? (npr. 100 GPM za proizvodni obrat).
2. Kakovost vode za proizvodnjo: Določite največjo dovoljeno količino skupnih raztopljenih trdnih snovi (TDS) ali specifične koncentracije ionov (npr. silicijevega dioksida, natrija, kloridov) v permeatni vodi. To določa zahtevani odstotek zavrnitve soli.
3. Vir in analiza napajalne vode: To je najpomembnejši nabor podatkov. Celovita analiza vode ni obvezna. Ključni parametri:

    ◦TDS, prevodnost

    ◦Indeks gostote mulja (SDI) ali motnost (meri potencial obraščanja)

    ◦Koncentracije: kalcija, magnezija (trdota), barija, stroncija (sredstva za tvorbo vodnega kamna), silicijevega dioksida, železa, mangana

    ◦pH, temperatura

    ◦Prosti klor (mora biti nič za zaščito membran)

4. Delovni pogoji: ure na dan, dnevi na teden, zahtevana razpoložljivost sistema.

 

2. korak: Ključni izračuni zasnove ("Koliko")

Z zgornjimi zahtevami izvedete te izračune:

1. Stopnja okrevanja sistema (%R): Odstotek napajalne vode, pretvorjene v vodo produkta.

    ◦Formula: R (%) = (pretok produkta / pretok dovoda) x 100

    ◦Omejujoči dejavnik: Izkoristek je omejen s potencialom nabiranja vodnega kamna v dovodni vodi. Večji izkoristek pomeni, da koncentrirani (izločeni) tok postane bolj koncentriran, kar tvega nastanek obarjanja vodnega kamna na membrani. Programska oprema (kot je ROSA podjetja Dow/Chemours) se uporablja za modeliranje največjega dovoljenega izkoristka na podlagi kemije vode, odmerjanja sredstva proti vodnemu kamnu in nastavitve pH.

2. Faktor koncentracije (CF): Povezan z izkoristkom.

    ◦Formula: CF = 1 / (1 - R) ali CF = TDS krme / TDS koncentrata

    ◦Primer: Pri 75-odstotnem izkoristku je koncentrat 4-krat bolj koncentriran kot vhodna surovina (CF = 1/(1-0,75) = 4).

3. Zahtevani pretok krme (Qf):

    ◦Formula: Qf = Qp / R

    ◦Primer: Če potrebujete 100 GPM produkta (Qp) pri 75-odstotnem izkoristku (R), potrebujete pretok dovoda: 100 / 0,75 = 133,3 GPM.

4. Pretok koncentrata (zavrnitve) (Qc):

    ◦Formula: Qc = Qf - Qp

    ◦Primer: 133,3 - 100 = 33,3 GPM.

5. Zasnova membranskega niza:

    ◦Industrijski sistemi so zgrajeni v "nizih" (npr. niz 2:1, 3:2:1), da se ohrani ustrezna hitrost prečnega toka čez površino membrane, kar zmanjša obraščanje.

    ◦Število tlačnih posod (ohišij) in membran je določeno z zahtevanim pretokom dovoda in specifikacijami proizvajalca za fluks.

6. Pretok (GPD/ft² ali LMH): Pretok permeata na enoto površine membrane.

    ◦Formula za potrebno skupno površino membrane: Površina = Qp / Pretok

    ◦Smernice za pretok: Izbrana glede na kakovost napajalne vode (nižji pretok za vodo slabe kakovosti, da se zmanjša obraščanje).

        ▪RO permeat (2. prehod): 20-30 GFD

        ▪Voda iz vodnjaka: 12–18 GFD

        ▪Površinska voda: 8–14 GFD

        ▪Odpadna voda: 7–12 GFD

 

3. korak: Določanje velikosti pred in po zdravljenju ("podporni sistem")

RO ne more delovati samostojno. Njegova velikost narekuje velikost vse podporne opreme.

1. Predhodna obdelava (MORA biti zasnovana na podlagi analize napajalne vode):

    ◦Multimedijski filter: Za odstranjevanje suspendiranih trdnih delcev. Velikost je prilagojena dovodnemu pretoku (Qf) pri tipičnem pretoku 5-10 GPM/ft.².

    ◦Vbrizgavanje mehčalca ali sredstva proti vodnemu kamnu: Za nadzor nad vodnim kamnom. Mehčalec je dimenzioniran glede na pretok dovoda (Qf) in trdoto.

    ◦Ogljeni filter ali vbrizgavanje natrijevega bisulfita: Za odstranjevanje klora. Velikost za Qf.

    ◦Kartušni filter (5µ varnostni filtri): Velikost za Qf.

2. Izbira visokotlačne črpalke:

    ◦Qf mora dovajati pri zahtevanem tlaku, da se premaga osmotski tlak koncentrirane krme in izgube tlaka v sistemu.

    ◦Tlak se običajno giblje od 150 do 300 psi za brakično vodo in 800 do 1200 psi za morsko vodo.

3. Po zdravljenju:

    ◦Razplinjevalnik ali membranski kontaktor: Za odstranjevanje CO₂ če je bil pH uravnan.

◦Polirnik z mešano posteljno plastjo (CEDI/EDI): Za vodo ultra visoke čistoče. Velikost za Qp.

 

4. korak: Postavitev in priprava sistema

• Enojni prehod v primerjavi z dvojnim (dvoprehodnim) prehodom: En prehod je lahko zadosten. Če je potreben zelo nizek TDS (npr. za visokotlačne kotle, polprevodnike), permeat iz prvega prehoda postane dovod za drugi RO sistem.
• Stopnjevanje koncentrata: Za povečanje celotnega izkoristka se koncentrat iz prvega sklopa membran dovaja v drugi sklop. To je koncept "niza 2:1".

Povzetek: Kontrolni seznam za določanje velikosti

Simbol parametra Kako je določen

 

Zahteva končnega uporabnika glede pretoka izdelka Qp

Analiza napajalne vode - laboratorijski test. Temelj zasnove.

Obnovitev sistema R Omejeno zaradi potenciala skaliranja (z modeliranjem programske opreme)

Pretok podajanja Qf Qp / R

Pretok koncentrata Qc Qf - Qp

Hitrost pretoka J Na podlagi kakovosti vira napajalne vode (smernice)

Površina membrane Am Qp / J

# membran N Am / Površina na membrano (npr. 400 ft²)

# tlačnih posod - N / (membran na posodo, običajno 6-7)

Razmerje npr. 4:2:1 Zasnovano za uravnoteženje pretoka in hitrosti

Visokotlačna črpalka - mora zagotavljati Qf pri zahtevanem tlaku

Kritično opozorilo in priporočilo

• Ne zanašajte se na to. Premajhna predobdelava ali previsoka stopnja izkoristka bosta povzročili hitro obraščanje ali nabiranje vodnega kamna na membrani, kar bo povzročilo kronične izpade in visoke obratovalne stroške.
• Uporabljajte profesionalno programsko opremo. Proizvajalci membran (DuPont, Hydranautics, LG) ponujajo brezplačno programsko opremo za načrtovanje (npr. ROSA, IMSDesign), ki modelira vse interakcije med kemijo vode, izkoristkom, pretokom in kopičenjem.
• Posvetujte se s strokovnjakom. Za vsako resnično industrijsko uporabo (> 50 GPM) je standardna praksa vključiti inženirja za sisteme za čiščenje vode ali integratorja. Izvedli bodo pilotni preizkus dejanske napajalne vode, kar je zlati standard za zmanjšanje tveganja pri zasnovi in ​​zagotavljanje optimalne velikosti. HID je profesionalni proizvajalec membran RO in sistemov RO. Za profesionalno rešitev ali predloge se obrnite na HID.