Princip rada doziranja u svakoj fazi rada reverzne osmoze
Tijekom procesa reverzne osmoze, kada netopljiva sol prijeđe svoju granicu zasićenja, istaložit će se iz koncentrirane vode, stvoriti kamenac na površini membrane, smanjiti protok RO membrane, povećati radni tlak i pad tlaka i uzrokovati proizvod kvaliteta vode pogoršati. Ova pojava stvaranja sloja sedimenta na površini membrane naziva se onečišćenje membrane, a rezultat onečišćenja membrane je pogoršanje performansi sustava.
Neophodno je prethodno obraditi sirovu vodu prije nego što uđe u membranski sustav reverzne osmoze kako bi se uklonile suspendirane krutine, topljive organske tvari i prekomjerne netopive komponente soli koje mogu uzrokovati onečišćenje membrane reverzne osmoze i smanjiti tendenciju zaprljanja membrane. Svrha predtretmana ulazne vode je poboljšati kvalitetu ulazne vode i osigurati pouzdan rad RO membrane.
Učinak predtretmana sirove vode ogleda se u smanjenju apsolutne vrijednosti pokazatelja kvalitete vode kao što su TSS, TOC, KPK, BPK, LSI i zagađivača kao što su željezo, mangan, aluminij, silicij, barij i stroncij.
Drugi važan pokazatelj kvalitete vode koji karakterizira tendenciju zaprljanja membrane je SDI. Osim smanjenja gornjih pokazatelja na raspon koji zahtijeva ulazna voda membranskog sustava reverzne osmoze putem predtretmana, također je važno smanjiti SDI što je više moguće. Idealna vrijednost SDI (15 minuta) trebala bi biti manja od 3.
Kako bi se poboljšao radni učinak sustava reverzne osmoze, sljedeća sredstva mogu se dodati u ulaznu vodu: kiselina, lužina, baktericid, inhibitor kamenca i disperzant.
Klorovodična kiselina i sumporna kiselina mogu se dodati u ulaznu vodu kako bi se smanjio pH. Sumporna kiselina je jeftina, ne dimi i ne nagriza okolne metalne komponente, a membrana ima veću stopu uklanjanja sulfatnih iona od kloridnih iona, pa se sumporna kiselina češće koristi od klorovodične kiseline.
Industrijska sumporna kiselina bez drugih dodataka prikladna je za reverznu osmozu. Komercijalna sumporna kiselina ima dvije specifikacije koncentracije od 20% i 93%. 93% sumporna kiselina također se naziva sumporna kiselina od 66 stupnjeva Baume. Budite oprezni pri razrjeđivanju 93% sumporne kiseline. Kada se razrijedi do 66%, toplina može podići temperaturu otopine do 138 stupnjeva. Kiselina se u vodu mora dodavati polagano uz miješanje kako bi se spriječilo lokalno zagrijavanje i ključanje vodene otopine.
Klorovodična kiselina se prvenstveno koristi kada je vjerojatno stvaranje kamenca na bazi kalcijevog sulfata ili stroncijevog sulfata. Korištenje sumporne kiseline povećava koncentraciju sulfatnih iona u RO napojnoj vodi, što izravno dovodi do povećane tendencije stvaranja kamenca kalcijevog sulfata. Klorovodičnu kiselinu industrijske kvalitete (bez aditiva) vrlo je lako kupiti, a komercijalna klorovodična kiselina općenito sadrži 30-37%.
Primarna svrha snižavanja pH je smanjiti tendenciju stvaranja kamenca kalcijevog karbonata u RO koncentratu, odnosno smanjiti Langelierov indeks (LSI). LSI je zasićenost kalcijevog karbonata u boćatoj vodi niske slanosti, što ukazuje na mogućnost stvaranja kamenca ili korozije kalcijevog karbonata.
U kemiji vode s reverznom osmozom, LSI je važan pokazatelj za određivanje hoće li doći do stvaranja kamenca kalcijevog karbonata. Kada je LSI negativan, voda će nagrizati metalne cijevi, ali se neće formirati kamenac od kalcijevog karbonata.
Ako je LSI pozitivan, voda nije korozivna, ali će doći do stvaranja kamenca kalcijevog karbonata. LSI je pH zasićenosti kalcijevim karbonatom minus stvarni pH vode.
Topivost kalcijevog karbonata opada s porastom temperature (tako nastaje kamenac u kuhalima za vodu) te s porastom pH i koncentracije kalcijevih iona, odnosno lužnatosti.
LSI vrijednost može se smanjiti ubrizgavanjem kiseline (obično sumporne kiseline ili klorovodične kiseline) u RO napojnu vodu, tj. snižavanjem pH. Preporučena LSI vrijednost za RO koncentrat je {{0}}.2 (što ukazuje na koncentraciju 0,2 pH jedinice ispod koncentracije zasićenja kalcijevog karbonata). Polimerna sredstva protiv kamenca također se mogu koristiti za sprječavanje taloženja kalcijevog karbonata, a neki dobavljači sredstava protiv kamenca tvrde da njihovi proizvodi mogu postići LSI do +2.5 za RO koncentrat (konzervativniji dizajn je LSI od {{6} }.8).
Alkalije se rijetko koriste u primarnoj RO, a alkalije se ubrizgavaju u RO napojnu vodu za povećanje pH. Jedini alkalni agens koji se obično koristi je natrijev hidroksid, koji se lako može kupiti i lako je topiv u vodi. Industrijski natrijev hidroksid bez drugih dodataka općenito može zadovoljiti potrebe.
Komercijalni natrijev hidroksid dostupan je u 100% pahuljicama, 20% i 50% tekućinama. Kada dodajete lužinu za podizanje pH, imajte na umu da će povećanje pH povećati LSI i smanjiti topljivost kalcijevog karbonata, željeza i mangana.
Najčešća primjena za dodavanje alkalija je dvostupanjski RO sustav. U dvostupanjskom sustavu reverzne osmoze, primarna RO proizvodna voda dovodi se u sekundarni RO kao sirova voda. Sekundarna reverzna osmoza "polira" primarnu vodu proizvoda reverzne osmoze, a kvaliteta vode sekundarne vode RO proizvoda može doseći 4 megoma.
Postoje četiri razloga za dodavanje alkalija u sekundarnu RO napojnu vodu:
a. Iznad pH 8,2, sav ugljikov dioksid se pretvara u karbonatne ione, koji se mogu ukloniti reverznom osmozom. Sam ugljični dioksid je plin i slobodno ulazi u RO proizvodnu vodu s permeatom, uzrokujući nepotrebno opterećenje nizvodnog tretmana poliranja sloja ionske izmjene.
b. Neke TOC komponente se lakše uklanjaju pri visokom pH.
c. Topivost i brzina uklanjanja silicijevog dioksida veći su pri visokom pH (osobito iznad 9).
d. Brzina uklanjanja bora također je veća pri visokom pH (osobito iznad 9). Postoji poseban slučaj primjene lužine, koji se obično naziva HERO (Visokoučinkoviti sustav reverzne osmoze) postupak, koji podešava pH ulazne vode na 9 ili 10. Primarna reverzna osmoza koristi se za obradu slane vode, koja ima problema s kontaminacijom (kao što je tvrdoća , lužnatost, željezo, mangan, itd.) pri visokom pH. Predtretman obično koristi sustav slabe kiseline kationske smole i uređaj za otplinjavanje za uklanjanje tih kontaminanata.
Slobodni klor u RO i NF ulaznoj vodi mora se smanjiti na ispod 0.05ppm kako bi se zadovoljili zahtjevi poliamidne kompozitne membrane. Postoje dvije metode prethodne obrade za uklanjanje klora, adsorpcija granuliranog aktivnog ugljena i upotreba redukcijskih sredstava kao što je natrijev sulfit.
U malim sustavima (50-100gpm) općenito se koriste filtri s aktivnim ugljenom, a trošak ulaganja je razumniji. Preporuča se korištenje visokokvalitetnog aktivnog ugljena koji je ispran kiselinom kako bi se uklonili tvrdoća i metalni ioni, a udio sitnih čestica mora biti vrlo nizak, inače će uzrokovati kontaminaciju membrane.
Novopostavljeni medij ugljenog filtra mora se potpuno isprati dok se čestice ugljena potpuno ne uklone, što obično traje nekoliko sati ili čak dana. Ne može se pouzdati u sigurnosne filtre od 5 μm za zaštitu membrane reverzne osmoze od onečišćenja ugljičnom prašinom.
Natrijev bisulfit (SBS) tipičan je redukcijski agens odabran za veće RO jedinice. Čvrsti natrijev metabisulfit se otopi u vodi da se pripremi otopina. Čistoća komercijalnog natrijevog metabisulfita je 97.5-99%, a razdoblje suhog skladištenja je 6 mjeseci.
SBS otopina je nestabilna na zraku i reagirat će s kisikom, stoga je preporučeni vijek trajanja 2% otopine 3-7 dana, a vijek trajanja manje od 10% otopine je {{3} } dana. Teoretski, 1,47 ppm SBS (ili 0,70 ppm natrij metabisulfita) može smanjiti 1,0 ppm klora.
Faktor sigurnosti industrijskog sustava boćate vode uzet je u obzir tijekom projektiranja, a količina dodanog SBS-a postavljena je na 1.8-3.0ppm za svakih 1.0ppm klora. Otvor za ubrizgavanje SBS-a trebao bi biti uzvodno od membranskog elementa, a udaljenost bi trebala biti postavljena tako da osigura vrijeme reakcije od 29 sekundi prije ulaska u membranski element. Preporuča se korištenje odgovarajućeg in-line uređaja za miješanje (statička miješalica).
Većina inhibitora kamenca su neki posebni organski sintetski polimeri (kao što su poliakrilna kiselina, karboksilna kiselina, polimaleinska kiselina, organometalni fosfati, polifosfonati, fosfonati, anionski polimeri itd.), a molekularna težina ovih polimera kreće se od 2000 do 10000 daltona.
Budite posebno oprezni kada koristite inhibitore kamenca poliakrilne kiseline. Kada je sadržaj željeza visok, može uzrokovati onečišćenje membrane. Ovo onečišćenje će povećati radni tlak membrane. Ispiranje kiselinom potrebno je za učinkovito uklanjanje ove vrste onečišćenja.
Ako se u prethodnoj obradi koriste kationski koagulansi ili pomoćna sredstva za filtriranje, posebnu pozornost treba obratiti na upotrebu anionskih inhibitora kamenca. Nastat će viskozna i ljepljiva nečistoća, koja će povećati radni tlak i vrlo ju je teško očistiti.
Natrijev heksametafosfat (SHMP) uobičajeni je inhibitor kamenca koji se koristio u reverznoj osmozi u ranim danima, ali s pojavom posebnih inhibitora kamenca, doziranje je uvelike smanjeno, a postoje i neka ograničenja za upotrebu SHMP. Otopinu treba pripremati svakih 2-3 dana jer će hidrolizirati kada je izložena zraku. Hidroliza neće samo smanjiti učinak protiv kamenca, već će također uzrokovati mogućnost stvaranja kamenca s kalcijevim fosfatom.
Korištenje SHMP-a može smanjiti stvaranje kamenca kalcijevog karbonata, a LSI može doseći {{0}}.0. Antiskalanti sprječavaju rast kristala soli u RO napojnoj vodi i koncentratu, dopuštajući tako teško topivim solima da premaše zasićenu topljivost u koncentratu. Sredstva protiv kamenca mogu se koristiti umjesto dodavanja kiseline ili u kombinaciji s dodatkom kiseline. Mnogo je čimbenika koji utječu na stvaranje mineralnog kamenca. Niža temperatura će smanjiti topljivost minerala koji stvaraju kamenac (osim kalcijevog karbonata, koji se, za razliku od većine tvari, smanjuje s porastom temperature), a viši TDS će povećati topljivost teško topljivih soli (to je zato što visoka ionska jakost ometa stvaranje klica kristala).