Endüstriyel ters ozmoz (RO) sisteminin boyutlandırılması nasıl yapılır?

İşte endüstriyel ters ozmoz (RO) sisteminin boyutlandırılmasında yer alan temel parametreler ve hesaplamalar için adım adım bir kılavuz.

 

Adım 1: Temel Gereksinimleri ("Ne") Tanımlayın

1. Ürün Su Akış Hızı (Qp): Bu sizin birincil gereksiniminizdir. Dakikada kaç galon (GPM) veya saatte kaç metreküp (m³) su akışı gerekiyor?³Sürekli olarak saatte ne kadar arıtılmış suya ihtiyacınız var? (Örneğin, bir üretim tesisi için 100 GPM).
2. Ürün Suyu Kalitesi: Geçirgen suda izin verilen maksimum Toplam Çözünmüş Katı Madde (TDS) veya belirli iyon konsantrasyonlarını (örneğin, silika, sodyum, klorürler) tanımlayın. Bu, gerekli tuz reddetme yüzdesini belirler.
3. Besleme Suyu Kaynağı ve Analizi: Bu en kritik veri setidir. Kapsamlı bir su analizi olmazsa olmazdır. Başlıca parametreler:

    ◦TDS, İletkenlik

    ◦Çamur Yoğunluk İndeksi (SDI) veya Bulanıklık (kirlenme potansiyelini ölçer)

    ◦İçerdikleri elementlerin konsantrasyonları: Kalsiyum, Magnezyum (sertlik), Baryum, Stronsiyum (kireç oluşturucu), Silika, Demir, Manganez

    ◦pH, Sıcaklık

    ◦Serbest Klor (membranları korumak için sıfır olmalıdır)

4. Çalışma Koşulları: Günlük çalışma saatleri, haftalık çalışma günleri, gerekli sistem kullanılabilirliği.

 

Adım 2: Temel Tasarım Hesaplamaları ("Ne Kadar")

Yukarıdaki şartları yerine getirerek şu hesaplamaları yaparsınız:

1. Sistem Geri Kazanım Oranı (%R): Besleme suyunun ürün suyuna dönüştürülme yüzdesi.

    ◦Formül: R (%) = (Ürün Akışı / Besleme Akışı) x 100

    ◦Sınırlayıcı Faktör: Geri kazanım, besleme suyunun kireçlenme potansiyeli ile sınırlıdır. Daha yüksek geri kazanım, konsantre (reddedilen) akışın daha konsantre hale gelmesi ve membran üzerinde kireç çökelmesi riskinin artması anlamına gelir. Su kimyanıza, kireç önleyici dozajınıza ve pH ayarınıza bağlı olarak izin verilen maksimum geri kazanımı modellemek için yazılım (Dow/Chemours'tan ROSA gibi) kullanılır.

2. Konsantrasyon Faktörü (KF): İyileşmeyle ilgili.

    ◦Formül: CF = 1 / (1 - R) veya CF = Besleme TDS / Konsantre TDS

    ◦Örnek: %75 geri kazanım oranında, konsantre, beslemeye göre 4 kat daha konsantredir (CF = 1/(1-0,75) = 4).

3. Besleme Akışı Gereksinimi (Qf):

    ◦Formül: Qf = Qp / R

    ◦Örnek: %75 verimle (R) 100 GPM ürün (Qp) ihtiyacınız varsa, ihtiyacınız olan besleme akışı şu şekildedir: 100 / 0,75 = 133,3 GPM.

4. Konsantre (Reddedilen) Akışı (Qc):

    ◦Formül: Qc = Qf - Qp

    ◦Örnek: 133,3 - 100 = 33,3 GPM.

5. Membran Dizisi Tasarımı:

    ◦Endüstriyel sistemler, membran yüzeyi boyunca yeterli çapraz akış hızını korumak ve böylece kirlenmeyi en aza indirmek için "diziler" halinde (örneğin, 2:1, 3:2:1 dizi) kurulur.

    ◦Basınçlı kap (muhafaza) ve membran sayısı, gerekli besleme akışına ve üreticinin akış hızı spesifikasyonlarına göre belirlenir.

6. Akı (GPD/ft)² veya LMH): Membranın birim alanı başına geçen geçirgen sıvının akış hızı.

    ◦Gerekli toplam membran alanı formülü: Alan = Qp / Akış

    ◦Akış Hızı Kılavuzları: Besleme suyu kalitesine göre seçilir (kirlenmeyi azaltmak için düşük kaliteli sularda daha düşük akış hızı kullanılır).

        ▪RO Permeatı (2. Geçiş): 20-30 GFD

        ▪Kuyu Suyu: 12-18 GFD

        ▪Yüzey Suyu: 8-14 GFD

        ▪Atıksu: 7-12 GFD

 

3. Adım: Tedavi Öncesi ve Sonrası Boyutlandırma ("Destek Sistemi")

Ters ozmoz (RO) cihazı tek başına çalışamaz. Boyutu, onu destekleyen tüm ekipmanların boyutunu belirler.

1. Ön arıtma (MUTLAKA besleme suyu analizine göre tasarlanmalıdır):

    ◦Çoklu Ortam Filtresi: Askıda kalan katı maddeleri uzaklaştırmak için kullanılır. Tipik 5-10 GPM/ft servis akış hızında Besleme Akışı (Qf) için boyutlandırılmıştır.².

    ◦Yumuşatıcı veya Kireç Önleyici Enjeksiyonu: Kireçlenmeyi kontrol etmek için kullanılır. Yumuşatıcı, Besleme Akışına (Qf) ve sertlik yüküne göre boyutlandırılır.

    ◦Karbon Filtre veya Sodyum Bisülfit Enjeksiyonu: Klorun giderilmesi için. Qf (100 g/m³) hacmindedir.

    ◦Kartuş Filtresi (5)µ Güvenlik filtreleri): Qf için boyutlandırılmıştır.

2. Yüksek Basınçlı Pompa Seçimi:

    ◦Yoğunlaştırılmış beslemenin ozmotik basıncını ve sistem basınç kayıplarını aşmak için gerekli basınçta Qf miktarını sağlamalıdır.

    ◦Acı su için basınç genellikle 150-300 psi, tuzlu su için ise 800-1200 psi arasında değişir.

3. Tedavi Sonrası:

    ◦Gaz giderici veya membran kontaktör: CO'yu uzaklaştırmak için.₂ pH ayarlanmışsa.

◦Karışık Yataklı Parlatıcı (CEDI/EDI): Ultra yüksek saflıkta su için. Qp kapasiteli.

 

Adım 4: Sistem Düzeni ve Hazırlık Aşaması

• Tek Geçişli mi, Çift Geçişli mi: Tek geçiş yeterli olabilir. Çok düşük TDS (Toplam Çözünmüş Katı Madde) gerekiyorsa (örneğin, yüksek basınçlı kazanlar, yarı iletkenler için), ilk geçişten elde edilen süzüntü ikinci bir RO sistemine besleme olarak kullanılır.
• Konsantre Aşamalandırma: Genel verimi artırmak için, ilk membran grubundan elde edilen konsantre, ikinci bir membran grubuna besleme maddesi olarak kullanılır. Bu, "2:1 dizilim" konseptidir.

Özet: Beden Seçimi Kontrol Listesi

Parametre Sembolü ve Belirlenme Şekli

 

Ürün Akışı Qp Son Kullanıcı Süreci Gereksinimi

Besleme Suyu Analizi - Laboratuvar testi. Tasarımın temeli.

Sistem Kurtarma R, ölçeklenebilirlik potansiyeliyle sınırlıdır (yazılım modellemesi yoluyla).

Besleme Akışı Qf Qp / R

Konsantre Akış Qc Qf - Qp

Akış Hızı J, besleme suyu kaynağının kalitesine bağlıdır (kılavuzlar).

Membran Alanı Am Qp / J

Membran sayısı / Membran başına alan (örneğin, 400 ft²)²)

Basınçlı Kap Sayısı - N / (kap başına membran sayısı, tipik olarak 6-7)

Örneğin 4:2:1 oranındaki dizi, akış ve hızı dengelemek üzere tasarlanmıştır.

Yüksek Basınçlı Pompa - Gerekli basınçta Qf debisi sağlamalıdır.

Kritik Uyarı ve Öneri

• Rastgele hareket etmeyin. Yetersiz bir ön arıtma veya aşırı iddialı bir geri kazanım oranı, membranlarda hızlı kirlenmeye veya kireçlenmeye yol açarak kronik arıza sürelerine ve yüksek işletme maliyetlerine neden olur.
• Profesyonel yazılım kullanın. Membran üreticileri (DuPont, Hydranautics, LG) su kimyası, geri kazanım, akış ve kireçlenme arasındaki tüm etkileşimleri modelleyen ücretsiz tasarım yazılımları (örneğin, ROSA, IMSDesign) sunmaktadır.
• Bir Uzmana Danışın. Gerçek anlamda endüstriyel uygulamalar (> 50 GPM) için, su arıtma sistemleri mühendisi veya entegratörü ile çalışmak standart bir uygulamadır. Bu uzmanlar, tasarımı risklerden arındırmak ve optimum boyutlandırmayı sağlamak için en iyi yöntem olan gerçek besleme suyu üzerinde pilot test gerçekleştireceklerdir. HID, profesyonel bir RO membran ve RO sistem üreticisidir. Profesyonel bir çözüm veya öneri için HID ile iletişime geçebilirsiniz.