Ako zvýšiť rýchlosť regenerácie priemyselnej membrány ro?
V projektoch úpravy vody je miera regenerácie bežne diskutovaným parametrom. Vzťahuje sa na podiel napájacej vody, ktorý sa premení na produkčnú vodu (permeát). Je to dôležitý ukazovateľ pre hodnotenie efektívnosti a nákladovej efektívnosti priemyselných RO membránových systémov. Ako teda možno zlepšiť mieru obnovy v projektoch úpravy vody?
1.Aká je miera obnovy systému RO?
Rýchlosť regenerácie sa týka percenta napájacej vody (po predúprave), ktorá sa premení na produkčnú vodu (permeát) v systéme reverznej osmózy (RO).
- Miera obnovenia systému Y (%) = (prietok vody produktu / prietok napájacej vody) × 100 %
Miera obnovy v projekte úpravy vody úzko súvisí s mierou obnovy nasledujúcich modulov:
① Rýchlosť obnovy jedného prvku RO membrány: Určuje ju výrobca. Napríklad je to typicky okolo 15 % pre membrány pre brakickú vodu a 10 % pre membrány pre morskú vodu. Pre štandardný 40-palcový RO membránový prvok (1 palec = 2,54 cm) sa vo všeobecnosti neodporúča, aby skutočná prevádzková miera obnovy prekročila 18 % (okrem systémov RO s druhým priechodom, kde zvyčajne nie je väčšia ako 30 %).
② Jednoprechodová rýchlosť regenerácie systému RO: Vzťahuje sa na rýchlosť regenerácie pri jednom prechode, tj produktová voda z jedného prechodu vydelená napájacou vodou tohto prechodu. Je určená konfiguráciou a usporiadaním membránových prvkov.
③ Celková rýchlosť obnovenia systému Y systému RO: Toto je celková rýchlosť obnovenia počas skutočnej prevádzky. Je ovplyvnený mierou regenerácie po jednom prechode a pomerom opätovného použitia koncentrátu (soľanky) a je to najčastejšie zvažovaný parameter obnovy pri návrhu a prevádzke systému.
2. Ako zlepšiť rýchlosť obnovy systému jednotky RO?
① Zvýšenie počtu fáz membrány na zlepšenie regenerácie
Koncentrát vypustený z prvého membránového stupňa sa môže priamo privádzať do druhého stupňa na ďalšie spracovanie. Viacstupňové konfigurácie (ako sú trojstupňové alebo štvorstupňové systémy) môžu dosiahnuť vyššiu mieru obnovy.
V stupňovitom RO systéme, protiprúdny stupeň typicky zvláda väčší prietok ako po prúdový stupeň; preto je počet membránových prvkov v prvom stupni zvyčajne väčší ako v nasledujúcich stupňoch.
So zvyšujúcim sa počtom stupňov RO stúpa aj koncentračný faktor koncentrátu. Napríklad pri 50 % obnove systému je koncentračný faktor približne 2; pri 75 % výťažku sa zvýši na približne 4; a pri 80% zotavení dosahuje okolo 5.
V dôsledku koncentračnej polarizácie v membránovom systéme sa výrazne zvyšuje salinita v blízkosti povrchu membrány. V dôsledku toho môže dôjsť k zanášaniu rýchlejšie, ako sa očakávalo, pretože napájacia voda sa postupne koncentruje. V aplikáciách na odsoľovanie brakickej vody sa výťažnosť zvyčajne nastavuje v rozsahu 50 – 80 %. Konečný výber regenerácie však závisí od prevádzkových podmienok, charakteristík surovej vody a iných konštrukčných faktorov. Nastavenie príliš vysokej miery obnovy môže zvýšiť riziko tvorby vodného kameňa a znečistenia.
Poznámka:Predĺženie dĺžky membránového puzdra môže tiež zvýšiť počet membránových prvkov v sérii. Príliš dlhé tlakové nádoby však môžu spôsobiť nedostatočný tlak na posledných prvkoch a znížený prietok, čo negatívne ovplyvní celkovú obnovu systému. Súčasne dlhšie kryty vyžadujú vyšší tlak podávania, čo vedie k zvýšenej spotrebe energie.
② Zlepšenie regenerácie prostredníctvom recirkulácie koncentrátu
Recirkulácia koncentrátu sa týka vrátenia časti prúdu koncentrátu RO systému späť do vstupu vysokotlakového čerpadla (s dodatočnou predúpravou alebo bez nej, čo predstavuje významný rozdiel). Po zmiešaní s napájacou vodou opäť vstupuje do membránového systému na ďalšie ošetrenie reverznou osmózou. Ide o efektívnu metódu na zlepšenie regenerácie systému, ktorá je vhodná najmä pre systémy s relatívne nízkou výrobnou kapacitou, kde prietok nedokáže plne využiť dlhé membránové nádoby (napr. 12-metrové tlakové nádoby).
Bežné recirkulačné stratégie zahŕňajú:
- Čiastočná recirkulácia koncentrátu RO z prvého prechodu späť do nádrže surovej vody
- Úplná recirkulácia koncentrátu RO z druhého prechodu späť do nádrže na surovú vodu
- Voda na oplach elektródy EDI recyklovaná do nádrže na permeát RO s druhým priechodom alebo pred systémom RO s druhým priechodom
Recirkulácia koncentrátu však zvyšuje koncentráciu znečisťujúcich látok na vstupe suroviny, čo zvyšuje riziko tvorby vodného kameňa a zanášania v systéme RO. Preto je nevyhnutná prísna prevádzková kontrola a riadenie systému. Na základe analýzy kvality surovej vody je potrebné správne navrhnúť predúpravu, rýchlosť zhodnocovania, prevádzkovú teplotu a ďalšie parametre systému.
Dôrazne sa neodporúča zvyšovať obnovu systému jednoduchým nastavením otvorov a pomerov ventilov prívodu/koncentrátu bez náležitého zváženia návrhu. Takáto nesprávna prevádzka môže urýchliť znečistenie membrány a viesť k vážnemu poškodeniu systému.
Poznámka:Keď sa nepoužije recirkulácia koncentrátu, vzťah medzi regeneráciou membránových prvkov a regeneráciou systému sa vo všeobecnosti riadi štandardnými konštrukčnými koreláciami.
