Arbejdsprincippet for dosering på hvert trin af omvendt osmose operation
Under den omvendte osmose-proces, når det uopløselige salt overskrider sin mætningsgrænse, vil det udfældes fra det koncentrerede vand, danne kalk på membranoverfladen, reducere RO-membranens flux, øge driftstrykket og trykfaldet og forårsage produktet vandkvaliteten forringes. Dette fænomen med at danne et sedimentlag på membranoverfladen kaldes membranbegroning, og resultatet af membranbegroning er forringelsen af systemets ydeevne.
Det er nødvendigt at forbehandle råvandet, før det kommer ind i omvendt osmosemembransystemet for at fjerne suspenderede faste stoffer, opløseligt organisk materiale og overskydende uopløselige saltkomponenter, der kan forårsage forurening af omvendt osmosemembranen og reducere tendensen til membranbegroning. Formålet med at forbehandle indløbsvandet er at forbedre indløbsvandets kvalitet og sikre pålidelig drift af RO-membranen.
Effekten af forbehandling af råvandet afspejles i den absolutte værdireduktion af vandkvalitetsindikatorer som TSS, TOC, COD, BOD, LSI og forurenende stoffer som jern, mangan, aluminium, silicium, barium og strontium.
En anden vigtig vandkvalitetsindikator, der karakteriserer tendensen til membranbegroning, er SDI. Ud over at reducere ovenstående indikatorer til det område, der kræves af omvendt osmose-membransystemets indløbsvand gennem forbehandling, er det også vigtigt at reducere SDI så meget som muligt. Den ideelle SDI-værdi (15 minutter) bør være mindre end 3.
For at forbedre driftsydelsen af det omvendte osmose-system kan følgende midler tilsættes til indløbsvandet: syre, alkali, baktericid, kalkinhibitor og dispergeringsmiddel.
Saltsyre og svovlsyre kan tilsættes til indløbsvandet for at reducere pH. Svovlsyre er billig, ryger ikke og korroderer de omgivende metalkomponenter, og membranen har en højere fjernelseshastighed for sulfationer end chloridioner, så svovlsyre er mere almindeligt anvendt end saltsyre.
Svovlsyre af industriel kvalitet uden andre tilsætningsstoffer er velegnet til omvendt osmose. Kommerciel svovlsyre har to koncentrationsspecifikationer på 20% og 93%. 93% svovlsyre kaldes også 66 grader Baume svovlsyre. Vær forsigtig, når du fortynder 93 % svovlsyre. Når den fortyndes til 66%, kan varmen hæve opløsningens temperatur til 138 grader. Syren skal tilsættes vandet langsomt under omrøring for at forhindre, at den vandige opløsning opvarmes og koger lokalt.
Saltsyre bruges primært, når calciumsulfat eller strontiumsulfat afskalning er sandsynligt. Anvendelsen af svovlsyre øger sulfationkoncentrationen i RO-fødevandet, hvilket direkte fører til en øget tendens til kalkaflejringer. Industriel saltsyre (ingen tilsætningsstoffer) er meget nem at købe, og kommerciel saltsyre indeholder generelt 30-37%.
Det primære formål med at sænke pH er at reducere tendensen til calciumcarbonat-skalering i RO-koncentrat, det vil sige at reducere Langelier-indekset (LSI). LSI er mætningen af calciumcarbonat i brakvand med lavt saltindhold, hvilket indikerer potentialet for calciumcarbonataflejringer eller korrosion.
I omvendt osmose-vandkemi er LSI en vigtig indikator til at bestemme, om calciumcarbonat-skalering vil forekomme. Når LSI er negativ, vil vandet korrodere metalrør, men der vil ikke dannes calciumcarbonataflejringer.
Hvis LSI er positiv, er vandet ikke ætsende, men der vil forekomme kalciumkarbonataflejringer. LSI er pH af calciumcarbonatmætning minus den faktiske pH i vandet.
Opløseligheden af calciumcarbonat falder med stigende temperatur (sådan dannes kedelsten) og med stigende pH og calciumionkoncentration, altså alkalinitet.
LSI-værdien kan sænkes ved at indsprøjte syre (normalt svovlsyre eller saltsyre) i RO-fødevandet, dvs. sænke pH. Den anbefalede LSI-værdi for RO-koncentrat er {{0}}.2 (angiver en koncentration 0,2 pH-enheder under mætningskoncentrationen af calciumcarbonat). Polymere antiskaleringsmidler kan også bruges til at forhindre calciumcarbonatudfældning, og nogle antiskaleringsmiddelleverandører hævder, at deres produkter kan opnå en LSI på op til +2.5 for RO-koncentrat (et mere konservativt design er en LSI på {{6} }.8).
Alkali bruges sjældent i primær RO, og alkali sprøjtes ind i RO fødevandet for at øge pH. Det eneste almindeligt anvendte alkaliske middel er natriumhydroxid, som er let at købe og let opløseligt i vand. Industriel natriumhydroxid uden andre tilsætningsstoffer kan generelt opfylde behovene.
Kommercielt natriumhydroxid er tilgængeligt i 100 % flager, 20 % og 50 % væsker. Når du tilsætter alkali for at hæve pH, skal du være opmærksom på, at en stigning i pH vil øge LSI og reducere opløseligheden af calciumcarbonat, jern og mangan.
Den mest almindelige anvendelse for tilsætning af alkali er et to-trins RO-system. I et to-trins omvendt osmose-system tilføres det primære RO-produktvand til den sekundære RO som råvand. Den sekundære omvendte osmose "polerer" det primære omvendte osmose-produktvand, og vandkvaliteten af det sekundære RO-produktvand kan nå 4 megohm.
Der er fire grunde til at tilsætte alkali til det sekundære RO-fødevand:
en. Over pH 8,2 omdannes al kuldioxid til carbonationer, som kan fjernes ved omvendt osmose. Kuldioxid i sig selv er en gas og vil frit trænge ind i RO-produktvandet med permeatet, hvilket forårsager unødig belastning af den nedstrøms ionbytterleje-poleringsbehandling.
b. Nogle TOC-komponenter fjernes lettere ved høj pH.
c. Silicas opløselighed og fjernelseshastighed er højere ved høj pH (især over 9).
d. Fjernelseshastigheden af bor er også højere ved høj pH (især over 9). Der er et særligt tilfælde af alkalipåføring, normalt kaldet HERO (High Efficiency Reverse Osmosis System) proces, som justerer indløbsvandets pH til 9 eller 10. Primær omvendt osmose bruges til at behandle brakvand, som har forureningsproblemer (såsom hårdhed) , alkalinitet, jern, mangan osv.) ved høj pH. Forbehandling bruger normalt et svagt surt kationisk harpikssystem og afgasningsanordning til at fjerne disse forurenende stoffer.
Frit klor i RO- og NF-indløbsvand skal reduceres til under 0.05 ppm for at opfylde kravene til polyamidkompositmembran. Der er to forbehandlingsmetoder til fjernelse af klor, granulær adsorption af aktivt kul og brug af reduktionsmidler såsom natriumsulfit.
I små systemer (50-100gpm) bruges aktivt kulfiltre generelt, og investeringsomkostningerne er mere rimelige. Det anbefales at bruge aktivt kul af høj kvalitet, der er syrevasket for at fjerne hårdhed og metalioner, og indholdet af finstoffer skal være meget lavt, ellers vil det forårsage membranforurening.
Nyinstallerede kulfiltermedier skal skylles helt, indtil kulstoffet er helt fjernet, hvilket normalt tager flere timer eller endda dage. 5μm sikkerhedsfiltre kan ikke stole på for at beskytte den omvendte osmose-membran mod kulstøvforurening.
Natriumbisulfit (SBS) er et typisk reduktionsmiddel valgt til større RO-enheder. Fast natriummetabisulfit opløses i vand for at fremstille en opløsning. Renheden af kommerciel natriummetabisulfit er 97,5-99%, og den tørre opbevaringsperiode er 6 måneder.
SBS-opløsningen er ustabil i luften og vil reagere med ilt, så den anbefalede levetid for 2 % opløsning er 3-7 dage, og levetiden på mindre end 10 % opløsning er {{3} } dage. Teoretisk set kan 1,47 ppm SBS (eller 0,70 ppm natriummetabisulfit) reducere 1,0 ppm klor.
Sikkerhedsfaktoren for industrielt brakvandssystem tages i betragtning under design, og mængden af tilsat SBS sættes til 1.8-3.0ppm for hver 1.0ppm klor. Indsprøjtningsporten på SBS skal være opstrøms for membranelementet, og afstanden skal indstilles til at sikre en reaktionstid på 29 sekunder, før den går ind i membranelementet. Det anbefales at bruge en passende in-line omrører (statisk mixer).
De fleste kedelstensinhibitorer er nogle specielle organiske syntetiske polymerer (såsom polyacrylsyre, carboxylsyre, polymaleinsyre, organometalliske fosfater, polyphosphonater, fosfonater, anioniske polymerer osv.), og molekylvægten af disse polymerer varierer fra 2000 til 10000 Daltons.
Vær særlig forsigtig, når du bruger polyakrylsyreskalahæmmere. Når jernindholdet er højt, kan det forårsage membranbegroning. Denne begroning vil øge membranens driftstryk. Syrevask er påkrævet for effektivt at fjerne denne type begroning.
Hvis der anvendes kationiske koagulanter eller filterhjælpemidler til forbehandling, skal der udvises særlig opmærksomhed ved brug af anioniske kedelstensinhibitorer. Der vil blive produceret en tyktflydende og klæbrig forurening, som vil øge driftstrykket og er meget vanskelig at rengøre.
Natriumhexametaphosphat (SHMP) er en almindelig kedelstenshæmmer, der blev brugt i omvendt osmose i de tidlige dage, men med fremkomsten af specielle kedelstenshæmmere er doseringen blevet kraftigt reduceret, og der er nogle begrænsninger i brugen af SHMP. Opløsningen skal tilberedes hver 2-3 dag, da den vil hydrolysere, når den udsættes for luft. Hydrolyse vil ikke kun reducere anti-afkalkningseffekten, men forårsager også muligheden for kalciumfosfatskalning.
Brug af SHMP kan reducere calciumcarbonat-skalering, og LSI kan nå {{0}}.0. Antiskaleringsmidler hæmmer væksten af saltkrystaller i RO-fødevand og koncentrat, hvilket tillader tungtopløselige salte at overstige den mættede opløselighed i koncentrat. Antiskaleringsmidler kan anvendes i stedet for syreaddition eller i forbindelse med syreaddition. Der er mange faktorer, der påvirker dannelsen af mineralskala. Lavere temperatur vil reducere opløseligheden af skælmineraler (undtagen calciumcarbonat, som i modsætning til de fleste stoffer falder med stigende temperatur), og højere TDS vil øge opløseligheden af tungtopløselige salte (dette skyldes, at høj ionstyrke interfererer med dannelsen af frøkrystaller).
