Η αντίστροφη όσμωση είναι μια τεχνολογία που χρησιμοποιείται για την απομάκρυνση της συντριπτικής πλειοψηφίας ρύπων από το νερό ωθώντας το νερό υπό υψηλή πίεση να διέλθει μέσω μιας ημιδιαπερατής μεμβράνης.
Κατανοώντας την αντίστροφη όσμωση
Η αντίστροφη όσμωση, κοινώς αναφερόμενη ως R.O., είναι μια διαδικασία κατά την οποία αφαλατώνεται ή απιονίζεται το νερό οδηγόντας το υπό πίεση να περάσει μέσω μιας ημιδιαπερατής μεμβράνης αντίστροφης όσμωσης.
Ώσμωση
Για να κατανοήσετε τον σκοπό και τη διαδικασία της αντίστροφης όσμωσης, πρέπει πρώτα να καταλάβετε τη φυσική διαδικασία της όσμωσης.
Η όσμωση είναι ένα φυσικό φαινόμενο και μία από τις πιο σημαντικές διαδικασίες στη φύση. Πρόκειται για μια διαδικασία όπου ένα ασθενέστερο αλατούχο διάλυμα τείνει να μεταναστεύσει σε ένα ισχυρό αλατούχο διάλυμα. Παραδείγματα όσμωσης είναι όταν οι ρίζες των φυτών απορροφούν νερό από το έδαφος και τα νεφρά μας απορροφούν νερό από το αίμα μας.
Παρακάτω παρατίθεται ένα διάγραμμα που δείχνει πώς λειτουργεί η όσμωση. Ένα διάλυμα χαμηλής συγκέντρωσης αλάτων, θα έχει μια φυσική τάση να μεταναστεύσει σε ένα διάλυμα με υψηλότερη συγκέντρωση αλάτων. Για παράδειγμα, αν είχατε ένα δοχείο γεμάτο νερό με χαμηλή συγκέντρωση αλάτων και ένα άλλο δοχείο γεμάτο νερό με υψηλή συγκέντρωση άλατος τα οποία διαχωρίστηκαν από μια ημιδιαπερατή μεμβράνη, τότε το νερό με τη χαμηλότερη συγκέντρωση άλατος θα άρχιζε να μεταναστεύει προς το δοχείο νερού με την υψηλότερη συγκέντρωση άλατος.
Μια ημιδιαπερατή μεμβράνη είναι μια μεμβράνη που θα επιτρέψει τη διέλευση ορισμένων ατόμων ή μορίων αλλά όχι και άλλων. Ένα απλό παράδειγμα είναι μια πόρτα με σίτα. Επιτρέπει μόρια αέρα να διέρχονται αλλά όχι έντομα ή οτιδήποτε μεγαλύτερο από τις οπές της σίτας. Ένα άλλο παράδειγμα είναι η αδιαβροχοποίηση που εξασφαλίζει το ύφασμα ένδυσης Gore-tex, το οποίο περιέχει μια εξαιρετικά λεπτή πλαστική μεμβράνη στην οποία δημιουργήθηκαν δισεκατομμύρια μικροί πόροι. Οι πόροι είναι αρκετά μεγάλοι για να αφήσουν υδρατμούς να διαφύγουν, αλλά αρκετά μικροί για να αποτρέψουν το πέρασμα του υγρού νερού στο εσωτερικό.
Η αντίστροφη όσμωση είναι η διαδικασία της όσμωσης αντίστροφα. Ενώ η όσμωση συμβαίνει φυσικά χωρίς την απαιτούμενη ενέργεια, για να αντιστραφεί η διαδικασία της όσμωσης, πρέπει να εφαρμόσετε ενέργεια στο πιο αλατούχο διάλυμα. Μια μεμβράνη αντίστροφης όσμωσης είναι μια ημιπερατή μεμβράνη που επιτρέπει τη διέλευση των μορίων ύδατος αλλά όχι την πλειοψηφία των διαλυμένων αλάτων, των οργανικών, των βακτηρίων και των μικροβίων. Ωστόσο, πρέπει να «σπρώξετε» το νερό μέσω της μεμβράνης αντίστροφης ώσμωσης, εφαρμόζοντας πίεση μεγαλύτερη από τη φυσική ωσμωτική πίεση, προκειμένου να αυτό να αφαλατωθεί (απομεταλλωθεί ή να απιονισθεί), επιτρέποντας καθαρό νερό να περάσει, ενώ την μεγαλύτερη ποσότητα των προσμείξεων να απορριφθεί.
Παρακάτω είναι ένα διάγραμμα που περιγράφει τη διαδικασία της αντίστροφης όσμωσης. Όταν εφαρμόζεται πίεση στο αλατούχο διάλυμα, τα μόρια νερού εξαναγκάζονται να περάσουν μέσω της ημιδιαπερατής μεμβράνης και οι προσμείξεις δεν επιτρέπεται να περάσουν.
Πώς λειτουργεί η αντίστροφη όσμωση;
Η αντίστροφη όσμωση λειτουργεί με τη χρήση μίας αντλίας υψηλής πίεσης για να αυξήσει την πίεση στην πλευρά αλατούχου διαλύματος του R.O. και να ωθήσει το νερό στην ημιδιαπερατή μεμβράνη, αφήνοντας πίσω σχεδόν όλα (περίπου 95% έως 99%) των διαλυμένων αλάτων στην γραμμή απόρριψης. Η απαιτούμενη τιμή της εφαρμοζόμενης πίεσης εξαρτάται από τη συγκέντρωση των αλάτων στο νερό τροφοδοσίας. Όσο πιο πολλά άλατα έχει το νερό τροφοδοσίας, τόσο μεγαλύτερη πίεση απαιτείται για να ξεπεραστεί η οσμωτική πίεση.
Το αφαλατωμένο νερό, το οποίο είναι απομεταλλωμένο ή απιονισμένο, ονομάζεται νερό διήθησης (ή προϊόν). Η γραμμή νερού που μεταφέρει τους συμπυκνωμένους ρύπους που δεν διέρρευσαν από τη μεμβράνη R.O. ονομάζεται γραμμή απόρριψης (ή συμπύκνωσης).
Καθώς το νερό τροφοδοσίας εισέρχεται στη μεμβράνη RO υπό πίεση (αρκετή πίεση για να ξεπεραστεί η οσμωτική πίεση) τα μόρια του νερού περνούν από την ημιδιαπερατή μεμβράνη και τα άλατα και άλλοι ρύποι, δεν επιτρέπεται να περάσουν και απορρίπτονται με ένα ποσοστό νερού μέσω της γραμμής απόρριψης. Το απορριπτόμενο αυτό διάλυμα οδηγείται στην αποχέτευση ή σε ορισμένες περιπτώσεις μέρος του μπορεί να τροφοδοτηθεί πίσω στην παροχή νερού τροφοδοσίας και να ανακυκλωθεί μέσω του συστήματος RO για την εξοικονόμηση νερού. Το νερό που περνάει μέσω της μεμβράνης RO ονομάζεται διαπερατό ή απλά προϊόν και συνήθως έχει χάσει περίπου το 95% έως 99% των διαλυμένων αλάτων που περιείχε.
Είναι σημαντικό να καταλάβουμε ότι ένα σύστημα RO χρησιμοποιεί φιλτράρισμα διέλευσης και όχι μία τυπική διήθηση όπου οι ρύποι συλλέγονται και παραμένουν στο εσωτερικό ενός φίλτρου. Με τη διήθηση διέλευσης, το διάλυμα διέρχεται από το φίλτρο ή διασχίζει το φίλτρο με δύο εξόδους: το φιλτραρισμένο – καθαρό νερό οδηγείται στη μία έξοδο ενώ το ‘βρώμικο’ και επιβαρυμένο με άλατα οδηγείται στην άλλη. Για να αποφευχθεί η συσσώρευση ρύπων στην μεμβράνη, η διήθηση διέλευσης επιτρέπει στο νερό να σαρώσει τυχόν επικαθήσεις τη συσσώρευση ρύπων και μέσω στροβιλισμού να διατηρήσει την επιφάνεια της μεμβράνης καθαρή.
Ποιους ρύπους απομακρύνει μία αντίστροφη όσμωση από το νερό;
Η αντίστροφη όσμωση είναι ικανή να απομακρύνει έως και 99% + από τα διαλυμένα άλατα (ιόντα), τα σωματίδια, τα κολλοειδή, τα οργανικά, τα βακτήρια και τα μικρόβια από το νερό τροφοδοσίας (αν και ένα σύστημα RO δεν πρέπει να σχεδιάζεται για την απομάκρυνση του 100% των βακτηρίων και των ιών ). Μία μεμβράνη RO απορρίπτει τους ρύπους με βάση το μέγεθος και το φορτίο τους. Οποιοσδήποτε ρύπος που έχει μοριακό βάρος μεγαλύτερο από 200 πιθανότατα απορρίπτεται από ένα σωστά λειτουργούμενο RO σύστημα (για σύγκριση, ένα μόριο νερού έχει ΜΒ 18). Παρομοίως, όσο μεγαλύτερο είναι το ιοντικό φορτίο του μολυσματικού παράγοντα, τόσο πιθανότερο είναι να μην μπορεί να διέλθει μέσω της μεμβράνης RO. Για παράδειγμα, ένα ιόν νατρίου έχει μόνο ένα φορτίο (μονοσθενές) και δεν απορρίπτεται από τη μεμβράνη RO, όπως επίσης και το ασβέστιο, το οποίο έχει δύο φορτία. Ομοίως, αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ένα σύστημα RO δεν απομακρύνει πολύ καλά αέρια όπως το CO2 επειδή δεν είναι ιδιαίτερα ιονισμένα (φορτισμένα) ενώ βρίσκονται σε διάλυμα και έχουν πολύ χαμηλό μοριακό βάρος. Επειδή ένα σύστημα RO δεν απομακρύνει τα αέρια, το παραγόμενο νερό μπορεί να έχει ελαφρώς χαμηλότερο από το κανονικό επίπεδο ρΗ ανάλογα με τα επίπεδα CO2 στο νερό τροφοδοσίας καθώς το CO2 μετατρέπεται σε ανθρακικό οξύ.
Η αντίστροφη όσμωση είναι πολύ αποτελεσματική για την επεξεργασία των πόσιμων, των υφάλμυρων, επιφανειακών ή υπόγειων υδάτων, του θαλασσινού επίσης νερού, τόσο για μεγάλες όσο και για μικρές παροχές. Ορισμένα παραδείγματα βιομηχανιών που χρησιμοποιούν μονάδες αντίστροφης ώσμωσης, είναι οι φαρμακοβιομηχανίες, τροφοδοσία λεβήτων – ατμολεβήτων, βιομηχανίες τροφίμων & ποτών, βιομηχανίες επεξεργασίας μετάλλων, κατασκευή ηλεκτρονικών, κ.α.
Σχεδιασμός & Υπολογισμός Απόδοσης μιας μονάδας Αντίστροφης Όσμωσης
Υπάρχουν κάποια δεδομένα που απαιτούνται για να υπολογίσουμε την απόδοση ενός συστήματος RO καθώς και για λόγους σχεδιασμού. Ένα σύστημα RO διαθέτει όργανα που εμφανίζουν την ποιότητα, τη ροή, τη πίεση και μερικές φορές άλλα δεδομένα όπως θερμοκρασία ή ώρες λειτουργίας. Για να καθορίσετε με ακρίβεια την απόδοση ενός συστήματος RO, χρειάζεστε τουλάχιστον τις ακόλουθες παραμέτρους λειτουργίας:
- Πίεση νερού τροφοδοσίας
- Υψηλή πίεση αντλίας
- Πίεση συμπυκνώματος
- Πίεση παραγόμενου νερού
- Αγωγιμότητα νερού τροφοδοσίας
- Αγωγιμότητα παραγόμενου νερού
- Παροχή νερού τροφοδοσίας
- Παροχή παραγόμενου νερού
- Θερμοκρασία νερού τροφοδοσίας
Ποσοστό Απόρριψης (αλάτων)
Αυτός ο δείκτης σας λέει πόσο αποτελεσματικές είναι οι μεμβράνες RO στην αφαίρεση ρύπων – αλάτων. Δεν σας λέει πώς λειτουργεί μεμονωμένα κάθε μεμβράνη, αλλά πώς λειτουργεί το σύνολο του συστήματος κατά μέσο όρο. Ένα καλά σχεδιασμένο σύστημα RO με σωστά επιλεγμένες μεμβράνες RO απορρίπτει το 95% έως 99% των περισσότερων ρύπων του νερού τροφοδοσίας (που έχουν ένα ορισμένο μέγεθος και φορτίο). Όσο υψηλότερη είναι η απόρριψη αλάτων, τόσο καλύτερη είναι η απόδοση του συστήματος. Μια χαμηλή απόρριψη αλάτων μπορεί να σημαίνει ότι οι μεμβράνες απαιτούν καθαρισμό ή αντικατάσταση.
Ποσοστό Διαφυγής (αλάτων)
Αυτό είναι απλώς το αντίστροφο της απόρριψης αλάτων που περιγράφεται στην προηγούμενη εξίσωση. Αυτή είναι η ποσότητα αλάτων που εκφράζεται ως ποσοστό που διέρχεται από το σύστημα RO. Όσο χαμηλότερη είναι η διαφυγή των αλάτων, τόσο καλύτερη είναι η απόδοση του συστήματος. Ένα υψηλό ποσοστό διαφυγής αλάτων, μπορεί να σημαίνει ότι οι μεμβράνες απαιτούν καθαρισμό ή αντικατάσταση.
Ποσοστό Ανάκτησης
Το ποσοστό ανάκτησης είναι η ποσότητα του νερού που ανακτάται ως καθαρό – παραγόμενο νερό. Ένας άλλος τρόπος για να κατανοήσουμε το ποσοστό ανάκτησης είναι η ποσότητα του νερού που δεν αποστέλλεται για να απορριφθεί ως συμπύκνωμα, αλλά μάλλον συλλέγεται ως παραγόμενο για χρήση. Όσο υψηλότερη είναι η ανάκτηση σημαίνει ότι στέλνετε λιγότερο νερό στην αποχέτευση ως συμπύκνωμα και εξοικονομείτε περισσότερο παραγόμενο νερό. Ωστόσο, αν το ποσοστό ανάκτησης είναι πολύ υψηλό για το σχεδιασμό RO τότε μπορεί να οδηγήσει σε μεγαλύτερα προβλήματα εξαιτίας επικαθήσεων και ρύπανσης. Το ποσοστό ανάκτησης για ένα σύστημα RO προκύπτει με τη βοήθεια λογισμικού σχεδιασμού λαμβάνοντας υπόψη πολλούς παράγοντες, όπως τη φυσικο-χημική ανάλυση του νερού τροφοδοσίας, το είδος της προεπεξεργασίας, πριν από το σύστημα RO. Επομένως, η σωστή ανάκτηση στην οποία ένα σύστημα RO πρέπει να λειτουργήσει, εξαρτάται από τον αρχικό σχεδιασμό. Με τον υπολογισμό του ποσοστού ανάκτησης, μπορείτε γρήγορα να διαπιστώσετε εάν το σύστημα λειτουργεί εκτός ορίων. Για παράδειγμα, αν το ποσοστό ανάκτησης είναι 75%, αυτό σημαίνει ότι για κάθε 100 λίτρα νερού τροφοδοσίας που εισέρχονται στο σύστημα RO, ανακτάτε 75 λίτρα ως καθαρό – χρησιμοποιήσιμο νερό και 25 γαλόνια πρόκειται να απορριφθούν στην αποχέτευση ως συμπύκνωμα. Τα βιομηχανικά συστήματα RO λειτουργούν συνήθως με 50% έως 75% ανάκτηση, ανάλογα με τα χαρακτηριστικά του νερού τροφοδοσίας και άλλα δεδομένα σχεδιασμού.
Προεπεξεργασία R.O.
Η σωστή προεπεξεργασία χρησιμοποιώντας τόσο μηχανικές όσο και χημικές επεξεργασίες είναι κρίσιμη για ένα σύστημα RO για την πρόληψη της ρύπανσης, της αποφυγής επικαθήσεων και της δαπανηρής πρόωρης αστοχίας της μεμβράνης RO και των συχνών απαιτήσεων καθαρισμού. Ακολουθεί μια περίληψη των κοινών προβλημάτων που αντιμετωπίζει ένα σύστημα RO λόγω έλλειψης κατάλληλης προεπεξεργασίας.
Έμφραξη
Η ρύπανση εμφανίζεται όταν συσσωρεύονται ρύποι στην επιφάνεια της μεμβράνης, φράζωντάς την. Υπάρχουν πολλοί μολυσματικοί παράγοντες στα δημοτικά δίκτυα ύδρευσης που είναι γυμνά στο ανθρώπινο μάτι και αβλαβή για την ανθρώπινη κατανάλωση, αλλά αρκετά μεγάλα ώστε να καταστρέψουν γρήγορα ένα σύστημα RO. Η ρύπανση συνήθως συμβαίνει στο εμπρόσθιο άκρο ενός συστήματος RO και έχει ως αποτέλεσμα μεγαλύτερη πτώση πίεσης σε όλο το σύστημα RO και χαμηλότερη ροή διαπερατότητας. Αυτό μεταφράζεται σε υψηλότερα λειτουργικά κόστη και τελικά την ανάγκη καθαρισμού ή αντικατάστασης των μεμβρανών RO. Η ρύπανση θα λάβει χώρα τελικά σε κάποιο βαθμό, δεδομένου του εξαιρετικά λεπτού μεγέθους πόρου μιας μεμβράνης RO, ανεξάρτητα από το πόσο αποτελεσματικό είναι το πρόγραμμα προεπεξεργασίας και καθαρισμού. Ωστόσο, με την κατάλληλη προεπεξεργασία, θα ελαχιστοποιήσετε την ανάγκη να αντιμετωπίζετε τακτικά προβλήματα ρύπανσης.
Η ρύπανση μπορεί να προκληθεί από τα ακόλουθα:
- Σωματιδιακή ή κολλοειδής μάζα (βρωμιά, λάσπη, άργιλος κ.λπ.)
- Οργανικά (οξέα, βάσεις κ.λπ.)
- Μικροοργανισμοί (βακτήρια, κ.λπ.). Τα βακτήρια παρουσιάζουν ένα από τα πλέον κοινά προβλήματα ρύπανσης, καθώς οι μεμβράνες RO που χρησιμοποιούνται σήμερα δεν μπορούν να ανεχθούν απολυμαντικό όπως το χλώριο και οι μικροοργανισμοί είναι συχνά ικανοί να ευδοκιμήσουν και να πολλαπλασιαστούν στην επιφάνεια της μεμβράνης. Μπορούν να παράγουν βιοφίλμ που καλύπτουν την επιφάνεια της μεμβράνης και έχουν ως αποτέλεσμα βαριά ρύπανση.
- Διάσπαση του μέσου φιλτραρίσματος πριν από τη μονάδα RO. Οι κλίνες άνθρακα GAC και οι κλίνες αποσκληρυντών μπορεί να εμφανίσουν μια διαρροή στην έξοδο και εάν δεν υπάρχει επαρκής μεταδιήθηση, τα μέσα φίλτρανσης μπορεί να επιβαρύνουν και να φράξουν το σύστημα RO.
Εκτελώντας αναλυτικές δοκιμές, μπορείτε να διαπιστώσετε αν το νερό τροφοδοσίας στο RO σας έχει υψηλό δυναμικό ρύπανσης. Για να αποφευχθεί η ρύπανση ενός συστήματος RO, χρησιμοποιούνται μέθοδοι μηχανικής διήθησης. Οι πιο δημοφιλείς μέθοδοι για την πρόληψη της ρύπανσης είναι η χρήση πολυστρωματικών φίλτρων ή μικροδιήθησης (MF). Σε μερικές περιπτώσεις αρκεί η διήθηση με φυσίγγια ή σάκους ΡΡ.
Επικαθήσεις αλάτων
Καθώς ορισμένες διαλυμένες (ανόργανες) ενώσεις γίνονται περισσότερο συγκεντρωμένες (θυμηθείτε τη συζήτηση σχετικά με τον συντελεστή συγκέντρωσης), τότε μπορεί να εμφανιστεί επικάθηση εάν οι ενώσεις αυτές υπερβούν τα όρια διαλυτότητάς τους και καθιζάνουν στην επιφάνεια της μεμβράνης ως λεβητόλιθος. Τα αποτελέσματα των επικαθήσεων είναι μια μεγαλύτερη πτώση πίεσης σε όλο το σύστημα, υψηλότερη διαφυγή αλάτων (μικρότερη απόρριψη αλάτων), χαμηλή παροχή και ποιότητα παραγόμενου νερού. Ένα παράδειγμα μιας κοινής επικάθησης που τείνει να σχηματιστεί σε μια μεμβράνη RO, είναι το ανθρακικό ασβέστιο (CaCO3).
Χημική προσβολή
Οι σύγχρονες μεμβράνες λεπτού συνθετικού, δεν είναι ανθεκτικές σε χλώριο ή χλωραμίνες. Οι οξειδωτές όπως το χλώριο θα δημιουργήσουν τρύπες στους πόρους της μεμβράνης και μπορεί να προκαλέσουν ανεπανόρθωτες ζημιές. Το αποτέλεσμα της χημικής προσβολής σε μία μεμβράνη RO είναι μια υψηλότερη παροχή απορριπτομένου νερού (κατώτερης ποιότητας παραγόμενο νερό). Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η ανάπτυξη μικροοργανισμών στις μεμβράνες RO τείνει να τις φθείρει τόσο εύκολα, καθώς δεν υπάρχει βιοκτόνο για να αποφευχθεί η ανάπτυξή τους.
Μηχανική ζημιά
Μέρος του συστήματος προεπεξεργασίας θα πρέπει να είναι πριν και μετά το σύστημα υδραυλικών συστημάτων και ελέγχων. Εάν προκύψουν «απότομες εκκινήσεις», μπορεί να παρουσιαστεί μηχανική βλάβη στις μεμβράνες. Ομοίως, εάν υπάρχει υπερβολική αντίθλιψη στο σύστημα RO τότε μπορεί επίσης να παρουσιαστεί μηχανική βλάβη στις μεμβράνες RO. Αυτά μπορούν να αντιμετωπιστούν με τη χρήση κινητήρων μεταβλητής συχνότητας για την εκκίνηση των αντλιών υψηλής πίεσης στα συστήματα RO και με την εγκατάσταση βαλβίδων ελέγχου ή / και βαλβίδων ανακούφισης πίεσης για την αποφυγή υπερβολικής αντίθλιψης στη μονάδα RO που μπορεί να προκαλέσει μόνιμη βλάβη στη μεμβράνη.
Λύσεις προεπεξεργασίας
Παρακάτω αναφέρονται μερικές λύσεις προεπεξεργασίας για συστήματα RO που μπορούν να βοηθήσουν στην ελαχιστοποίηση της ρύπανσης, των επικαθήσεων αλάτων και της χημικής προσβολής.
Πολυστρωματικά φίλτρα
Το πολυστρωματικό φίλτρο χρησιμοποιείται για την αποφυγή ρύπανσης ενός συστήματος RO. Ένα τέτοιο φίλτρο περιέχει συνήθως τρία στρώματα μέσων που αποτελούνται από ανθρακίτη, άμμο και γρανάτη, με ένα στρώμα στήριξης από χαλίκι στο κάτω μέρος. Αυτά είναι τα μέσα επιλογής λόγω των διαφορών στο μέγεθος και την πυκνότητα. Ο μεγαλύτερος (αλλά πιο ανοιχτός) ανθρακίτης θα είναι στην κορυφή και ο βαρύτερος (αλλά μικρότερος) γρανάτης θα παραμείνει στον πυθμένα. Η διάταξη των μέσων του φίλτρου επιτρέπει την απομάκρυνση των μεγαλύτερων σωματιδίων βρωμιάς κοντά στην κορυφή της κλίνης , με τα μικρότερα σωματίδια βρωμιάς να συγκρατούνται βαθύτερα στο μέσο. Αυτό επιτρέπει σε ολόκληρη την κλίνη να λειτουργεί ως φίλτρο επιτρέποντας πολύ μεγαλύτερο χρόνο λειτουργίας του φίλτρου μεταξύ της πλύσης και της αποτελεσματικότερης αφαίρεσης αιωρουμένων σωματιδίων.
Ένα καλά σχεδιασμένο πολυστρωματικό φίλτρο, μπορεί να αφαιρέσει σωματίδια κάτω από 15-20 μm. Ένα πολυστρωματικό φίλτρο που χρησιμοποιεί kai προσθήκη κροκκιδωτικού (το οποίο προκαλεί μικρά σωματίδια να συσσωματωθούν για να σχηματίσουν μεγαλύτερα σωματίδια ώστε να φιλτραριστούν) μπορεί να απομακρύνει σωματίδια κάτω από 5-10 μm. Ενδεικτικά, η διαμετρος μιας ανθρώπινης τρίχας είναι περίπου 50 μm.
Το πολυστρωματικό φίλτρο προτείνεται όταν η τιμή δείκτη πυκνότητας Silt (SDI) είναι μεγαλύτερη από 3 ή όταν η θολερότητα είναι μεγαλύτερη από 0,2 NTU. Δεν υπάρχει ακριβής κανόνας, αλλά πρέπει να ακολουθήσετε τις παραπάνω οδηγίες για να αποτρέψετε την πρόωρη ρύπανση των μεμβρανών RO.
Είναι σημαντικό να τοποθετήσετε ένα φίλτρο φυσιγγίων των 5 μικρών απευθείας μετά το πολυστρωματικό φίλτρο σε περίπτωση αποτυχίας των διαχυτών. Αυτό θα αποτρέψει τα υλικά του πολυστρωματικού φίλτρου να βλάψουν τις αντλίες και να φράξουν το σύστημα RO.
Μικροδιήθηση
Η μικροδιήθηση (MF) είναι αποτελεσματική στην απομάκρυνση κολλοειδούς και βακτηριακής ύλης και έχει μέγεθος πόρων μόνο 0,1-10 μm. Η μικροδιήθηση βοηθά στη μείωση της δυναμικότητας ρύπανσης για μια μονάδα RO. Η διαμόρφωση των μεμβρανών μπορεί να διαφέρει μεταξύ των κατασκευαστών, αλλά ο τύπος “κοίλης ίνας” είναι ο συνηθέστερα χρησιμοποιούμενος. Τυπικά, το νερό αντλείται από το εξωτερικό των ινών και το καθαρό νερό συλλέγεται από το εσωτερικό των ινών. Οι μεμβράνες μικροδιήθησης που χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές πόσιμου νερού συνήθως λειτουργούν σε ροή “αδιεξόδου”. Στη ροή του αδιεξόδου, όλο το νερό που τροφοδοτείται στη μεμβράνη φιλτράρεται μέσω της μεμβράνης. Τα ποσοστά ανάκτησης είναι κατά κανόνα μεγαλύτερα από το 90 % για νερό τροφοδοσίας που έχει σχετικά χαμηλή θολερότητα και υψηλή ποιότητα (χαμηλή αλατότητα).
Αντικαθαλατωτικά και αναστολείς επικαθήσεων
Τα αντικαθαλατωτικά και οι αναστολείς επικαθήσεων, όπως υποδηλώνει το όνομά τους, είναι χημικά που μπορούν να προστεθούν στο νερό τροφοδοσίας μιας μονάδας RO για να βοηθήσουν στη μείωση της δυναμικότητας επικαθήσεων. Τα αντικαθαλατωτικά αυξάνουν τα όρια διαλυτότητας των ενοχλητικών ανόργανων ενώσεων. Με την αύξηση των ορίων διαλυτότητας τα άλατα μπορούν να συγκεντρώνονται περισσότερο από ό, τι θα ήταν δυνατό αλλιώς και, συνεπώς, να επιτυγχάνεται υψηλότερος ρυθμός ανάκτησης. Τα αντικαθαλατωτικά λειτουργούν με παρεμβολή στον σχηματισμό λεβητόλιθου και ανάπτυξης κρυστάλλων. Η επιλογή του σωστού αντικαθαλατωτικού και η δοσολογία αυτού εξαρτάται από τη φυσικο-χημική ανάλυση του ύδατος τροφοδοσίας και το σχεδιασμό του συστήματος RO.
Αποσκλήρυνση με ανταλλαγή ιόντων
Ένας αποσκληρυντής νερού μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αποτρέψει την επικάθηση αλάτων ασβεστίου και μαγνησίου σε ένα σύστημα RO με την ανταλλαγή των βλαπτικών ιόντων με ιόντα που δεν σχηματίζουν λεβητόλιθο. Όπως και με ένα πολυστρωματικό φίλτρο, είναι σημαντικό να τοποθετήσετε ένα φίλτρο φυσιγγίων των 5 μm αμέσως μετά τον αποσκληρυντή νερού σε περίπτωση αστοχίας των διαχυτών της ρητίνης.
Προσθήκη όξινου θειώδους νατρίου
Με την προσθήκη όξινου θειώδους νατρίου (SBS ή SMBS), στο γραμμή του νερού τροφοδοσίας πριν από ένα RO και τη σωστή δόση, μπορείτε να αφαιρέσετε το υπολειμματικό χλώριο.
Κοκκώδης ενεργός άνθρακας
Ο κοκκώδης ενεργός άνθρακας (GAC) χρησιμοποιείται τόσο για την απομάκρυνση των οργανικών συστατικών και των υπολειμμάτων απολυμαντικών (όπως το χλώριο και οι χλωραμίνες) από το νερό. Ο κοκκώδης ενεργός άνθρακας είναι κατασκευασμένος από άνθρακα καρύδας ή ξύλου. Ο ενεργός άνθρακας αφαιρεί το υπολειματικό χλώριο και τις χλωραμίνες με χημική αντίδραση που συνεπάγεται τη μεταφορά ηλεκτρονίων από την επιφάνεια των κόκκων του άνθρακα στο υπολειμματικό χλώριο ή τις χλωραμίνες. Το χλώριο ή οι χλωραμίνες καταλήγουν ως ιόντα χλωριούχων που δεν είναι πλέον οξειδωτικά.
Το μειονέκτημα της χρήσης ενός φίλτρου GAC πριν από τη μονάδα RO είναι ότι ο άνθρακας θα απομακρύνει γρήγορα το χλώριο στην κορυφή της κλίνης. Αυτό θα αφήσει το υπόλοιπο της κλίνης χωρίς βιοκτόνο για να σκοτώσει μικροοργανισμούς. Μια κλίνη GAC θα απορροφήσει οργανικά σε όλη την κλίνη, η οποία είναι πιθανή τροφή για βακτήρια, έτσι τελικά μια κλίνη GAC μπορεί να γίνει ένα μέρος αναπαραγωγής και ανάπτυξης βακτηριδίων που μπορούν να περάσουν εύκολα και να προσβάλουν τις μεμβράνες RO. Ομοίως, μια κλίνη GAC μπορεί να παράγει πολύ μικρά σωματίδια άνθρακα τα οποία κάτω από κάποιες περιστάσεις έχουν τη δυνατότητα να προκαλέσουν βλάβη σε ένα RO.
Συλλογή δεδομένων και κανονικοποίηση μονάδας R.O.
Οι μεμβράνες είναι η καρδιά του συστήματος RO και ορισμένα δεδομένα πρέπει να συλλέγονται για τον έγκαιρο προσδιορισμό της υγείας των μεμβρανών RO. Αυτά τα δεδομένα περιλαμβάνουν τις πιέσεις του συστήματος, τις παροχές, την ποιότητα του παραγόμενου νερού και τη θερμοκρασία. Η θερμοκρασία του νερού είναι άμεσα ανάλογη με την πίεση. Καθώς μειώνεται η θερμοκρασία του νερού, αυτό γίνεται πιο ιξώδες και η παροχή του παραγόμενου θα πέσει καθώς απαιτείται μεγαλύτερη πίεση για να διέλθει το νερό μέσω της μεμβράνης. Ομοίως, όταν η θερμοκρασία του νερού αυξάνει, η παροχή θα αυξηθεί. Ως αποτέλεσμα, τα δεδομένα απόδοσης για ένα σύστημα RO πρέπει να ομαλοποιηθούν έτσι ώστε οι αλλαγές στην απόδοση να μην ερμηνεύονται ως μη φυσιολογικές όταν δεν υπάρχει κανένα πρόβλημα. Οι φυσιολογικές παροχές, πιέσεις και απόρριψη αλάτων θα πρέπει να υπολογιστούν, να γραφτούν και να συγκριθούν με τα δεδομένα της λειτουργίας αναφοράς (όταν το RO τέθηκε σε λειτουργία ή αφού καθαριστούν ή αντικατασταθούν οι μεμβράνες) για να βοηθήσουν στην αντιμετώπιση τυχόν προβλημάτων και επίσης να καθορίσουν πότε να καθαριστούν ή να επιθεωρηθούν οι μεμβράνες για βλάβη. Η εξομάλυνση των δεδομένων βοηθά στην εμφάνιση της πραγματικής απόδοσης των μεμβρανών RO. Ως γενικός κανόνας, όταν η μεταβολή στην απόδοση είναι +/- 15% από τα δεδομένα της λειτουργίας αναφοράς, τότε πρέπει να αναληφθεί δράση. Αν δεν ακολουθηθεί αυτός ο κανόνας, τότε ο χημικός καθαρισμός των μεμβρανών μπορεί να μην είναι αποτελεσματικός και η επαναφορά των μεμβρανών στις αρχικές τους αποσόσεις να είναι αδύνατη.
Χημικός καθαρισμός μεμβρανών
Οι μεμβράνες RO απαιτούν αναπόφευκτα περιοδικό χημικό καθαρισμό, οπουδήποτε από 1 έως 4 φορές το χρόνο, ανάλογα με την ποιότητα του νερού τροφοδοσίας. Κατά γενικό κανόνα, εάν η φυσιολογική πτώση πίεσης ή η αρχική διαφυγή αλατιού έχει αυξηθεί κατά 15%, τότε είναι καιρός να γίνει χημικός καθαρισμός των μεμβρανών. Εάν η φυσιολογική παροχή του παραγόμενου νερού μειωθεί κατά 15% τότε είναι επίσης καιρός να καθαριστούν οι μεμβράνες. Οι μεμβράνες μπορούν να καθαριστούν στη θέση εγκατάστασή τους ή να αφαιρεθούν από το σύστημα RO και να καθαριστούν σε ειδικό χώρο, από μια εταιρεία παροχής υπηρεσιών που ειδικεύεται στην υπηρεσία αυτή. Έχει αποδειχθεί ότι ο καθαρισμός των μεμβρανών που αφαιρούνται από το σύστημα είναι αποτελεσματικότερος στην παροχή ενός καλυτέρου αποτελέσματος, απ’ ότι στις επιτόπιες διαδικασίες καθαρισμού.
Ο χημικός καθαρισμός μιας μεμβράνης RO περιλαμβάνει καθαριστικά χαμηλού και υψηλού pH για την απομάκρυνση των ρύπων από τη μεμβράνη. Η επικάθηση αλάτων αντιμετωπίζεται με καθαριστικά χαμηλού pH ενώ τα οργανικά, κολλοειδή και το μικροβιακό φίλμ αντιμετωπίζονται με καθαριστικό με υψηλό pH. Ο χημικός καθαρισμός των μεμβρανών RO δεν αφορά μόνο τη χρήση των κατάλληλων χημικών ουσιών. Υπάρχουν πολλοί άλλοι παράγοντες που σχετίζονται με τη σωστή παροχή, τη θερμοκρασία και την ποιότητα του διαλύματος, τις σωστά σχεδιασμένες και μεγάλες διαδρομές καθαρισμού και πολλούς άλλους παράγοντες που πρέπει να αντιμετωπίσει μια έμπειρη ομάδα υπηρεσιών για να καθαρίσει σωστά τις μεμβράνες RO.
Περίληψη
Η αντίστροφη όσμωση είναι μια αποτελεσματική και αποδεδειγμένη τεχνολογία για την παραγωγή νερού που είναι κατάλληλο για πολλές βιομηχανικές εφαρμογές που απαιτούν αφαλατωμένο ή απιονισμένο νερό. Επιπρόσθετα μία μετεπεξεργασία του παραγόμενου νερού, όπως ο απιονισμός μέσω στήλης με ρητίνη μικτής κλίνης, μπορεί να αυξήσει την ποιότητα του παραγόμενου νερού και να καταστεί κατάλληλο για τις πιο απαιτητικές εφαρμογές. Σε άλλες περιπτώσεις ο εμπλουτισμός μέσω στήλης δολομιτικού υλικού, καθιστούν το νερό πόσιμο. Η σωστή προεπεξεργασία και η παρακολούθηση ενός συστήματος RO είναι ζωτικής σημασίας για την αποφυγή δαπανηρών επισκευών και μη προγραμματισμένης συντήρησης. Με το σωστό σχεδιασμό του συστήματος, το πρόγραμμα συντήρησης και την έμπειρη υπηρεσία υποστήριξης, είναι σίγουρο ότι ένα σύστημα RO μπορεί να παρέχει για πολλά χρόνια υψηλής ποιότητας και καθαρότητας νερό.