Princip rada doziranja u svakoj fazi rada reverzne osmoze
Tokom procesa reverzne osmoze, kada nerastvorljiva so pređe granicu zasićenja, istaložiće se iz koncentrirane vode, formirati kamenac na površini membrane, smanjiti protok RO membrane, povećati radni pritisak i pad pritiska i izazvati proizvod kvaliteta vode da se pogorša. Ova pojava formiranja sloja sedimenta na površini membrane naziva se zarastanje membrane, a rezultat zarastanja membrane je pogoršanje performansi sistema.
Neophodno je prethodno obraditi sirovu vodu prije nego što uđe u sistem membrana reverzne osmoze kako bi se uklonile suspendirane čvrste tvari, topljive organske tvari i višak nerastvorljivih soli koje mogu uzrokovati zagađenje membrane reverzne osmoze i smanjiti sklonost zaprljavanju membrane. Svrha prethodnog tretmana ulazne vode je da se poboljša kvalitet ulazne vode i osigura pouzdan rad RO membrane.
Efekat prethodnog tretmana sirove vode se ogleda u smanjenju apsolutne vrednosti indikatora kvaliteta vode kao što su TSS, TOC, COD, BOD, LSI i zagađivača kao što su gvožđe, mangan, aluminijum, silicijum, barijum i stroncijum.
Još jedan važan pokazatelj kvaliteta vode koji karakterizira tendenciju zarastanja membrane je SDI. Osim smanjenja gore navedenih pokazatelja na opseg koji zahtijeva ulazna voda sistema reverzne osmoze kroz predtretman, također je važno smanjiti SDI što je više moguće. Idealna vrijednost SDI (15 minuta) trebala bi biti manja od 3.
Da bi se poboljšao rad sistema reverzne osmoze, u ulaznu vodu mogu se dodati sljedeća sredstva: kiselina, alkalija, baktericid, inhibitor kamenca i disperzant.
Hlorovodonična kiselina i sumporna kiselina se mogu dodati u ulaznu vodu kako bi se smanjio pH. Sumporna kiselina je jeftina, ne puši i ne korodira okolne metalne komponente, a membrana ima veću brzinu uklanjanja sulfatnih iona nego kloridnih, tako da se sumporna kiselina češće koristi od hlorovodonične kiseline.
Industrijska sumporna kiselina bez drugih aditiva je pogodna za reverznu osmozu. Komercijalna sumporna kiselina ima dvije specifikacije koncentracije od 20% i 93%. 93% sumporna kiselina se takođe naziva 66 stepeni Baume sumporne kiseline. Budite oprezni pri razrjeđivanju 93% sumporne kiseline. Kada se razblaži na 66%, toplota može podići temperaturu rastvora na 138 stepeni. Kiselina se mora dodavati vodi polako uz miješanje kako bi se spriječilo zagrijavanje vodene otopine i lokalno ključanje.
Hlorovodonična kiselina se prvenstveno koristi kada je verovatno stvaranje kamenca od kalcijum sulfata ili stroncijum sulfata. Upotreba sumporne kiseline povećava koncentraciju sulfatnih jona u RO napojnoj vodi, što direktno dovodi do povećane sklonosti ka nastajanju kalcijum sulfata. Industrijska hlorovodonična kiselina (bez aditiva) je vrlo jednostavna za kupovinu, a komercijalna hlorovodonična kiselina generalno sadrži 30-37%.
Primarna svrha snižavanja pH je da se smanji tendencija kamenca kalcijum karbonata u RO koncentratu, odnosno da se smanji Langelierov indeks (LSI). LSI je zasićenje kalcijum karbonata u bočastoj vodi niskog saliniteta, što ukazuje na potencijal za stvaranje kamenca ili korozije kalcijum karbonata.
U hemiji vode reverzne osmoze, LSI je važan indikator za određivanje da li će doći do stvaranja kamenca kalcijum karbonata. Kada je LSI negativan, voda će korodirati metalne cijevi, ali se kamenac kalcijum karbonata neće formirati.
Ako je LSI pozitivan, voda nije korozivna, ali će se pojaviti kamenac od kalcijum karbonata. LSI je pH zasićenosti kalcijum karbonatom minus stvarni pH vode.
Rastvorljivost kalcijum karbonata opada sa povećanjem temperature (tako nastaje kamenac u kotlićima) i povećanjem pH i koncentracije kalcijumovih jona, odnosno alkalnosti.
LSI vrijednost se može smanjiti ubrizgavanjem kiseline (obično sumporne ili hlorovodonične 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 kalcijum karbonata). Polimerni antiskalanti se također mogu koristiti za sprječavanje taloženja kalcijum karbonata, a neki dobavljači antiskalansa tvrde da njihovi proizvodi mogu postići LSI do +2.5 za RO koncentrat (konzervativniji dizajn je LSI od {{6} }.8).
Alkali se rijetko koriste u primarnom RO, a alkalije se ubrizgavaju u RO napojnu vodu kako bi se povećao pH. Jedini alkalni agens koji se obično koristi je natrijum hidroksid, koji je lako kupiti i lako rastvorljiv u vodi. Industrijski natrijum hidroksid bez drugih aditiva općenito može zadovoljiti potrebe.
Komercijalni natrijum hidroksid je dostupan u 100% pahuljicama, 20% i 50% tečnostima. Kada dodajete lužinu za podizanje pH, imajte na umu da će povećanje pH povećati LSI i smanjiti rastvorljivost kalcijum karbonata, gvožđa i mangana.
Najčešća primena za dodavanje alkalija je dvostepeni RO sistem. U dvostepenom sistemu reverzne osmoze, voda primarnog RO proizvoda se dovodi u sekundarni RO kao sirova voda. Sekundarna reverzna osmoza "polira" vodu primarnog proizvoda reverzne osmoze, a kvaliteta vode sekundarnog RO proizvoda može doseći 4 megoma.
Postoje četiri razloga za dodavanje alkalija u sekundarnu RO napojnu vodu:
a. Iznad pH 8,2, sav ugljični dioksid se pretvara u karbonatne ione, koji se mogu ukloniti reverznom osmozom. Ugljični dioksid je sam po sebi plin i slobodno ulazi u vodu RO proizvoda s permeatom, uzrokujući nepotrebno opterećenje na nizvodnom tretmanu poliranja sloja ionske izmjene.
b. Neke TOC komponente se lakše uklanjaju pri visokom pH.
c. Rastvorljivost i brzina uklanjanja silicijum dioksida su veće pri visokom pH (posebno iznad 9).
d. Brzina uklanjanja bora je također veća pri visokom pH (posebno iznad 9). Postoji poseban slučaj alkalne primene, koji se obično naziva HERO (High Efficiency Reverse Osmosis System) proces, koji podešava pH ulazne vode na 9 ili 10. Primarna reverzna osmoza se koristi za tretiranje boćate vode, koja ima problema sa kontaminacijom (kao što je tvrdoća , alkalnost, gvožđe, mangan, itd.) pri visokom pH. Predtretman obično koristi sistem slabe kiseline kationske smole i uređaj za otplinjavanje za uklanjanje ovih zagađivača.
Slobodni klor u ulaznoj vodi RO i NF mora se smanjiti na ispod 0.05ppm da bi se ispunili zahtjevi poliamidnih kompozitnih membrana. Postoje dvije metode prethodnog tretmana za uklanjanje hlora, granulirana adsorpcija aktivnog uglja i upotreba redukcionih sredstava kao što je natrijum sulfit.
U malim sistemima (50-100gpm) uglavnom se koriste filteri s aktivnim ugljem, a trošak ulaganja je razumniji. Preporuča se korištenje visokokvalitetnog aktivnog ugljena koji je ispran kiselinom kako bi se uklonila tvrdoća i ioni metala, a sadržaj sitnih čestica mora biti vrlo nizak, inače će uzrokovati kontaminaciju membrane.
Novo postavljeni ugljični filteri moraju se u potpunosti isprati dok se ugljične sitnice u potpunosti ne uklone, što obično traje nekoliko sati ili čak dana. Ne može se osloniti na sigurnosne filtere od 5 μm da zaštite membranu reverzne osmoze od kontaminacije ugljeničnom prašinom.
Natrijum bisulfit (SBS) je tipično redukciono sredstvo odabrano za veće RO jedinice. Čvrsti natrijum metabisulfit se rastvara u vodi da bi se pripremio rastvor. Čistoća komercijalnog natrijum metabisulfita je 97.5-99%, a period suhog skladištenja je 6 mjeseci.
SBS rastvor je nestabilan u vazduhu i reaguje sa kiseonikom, pa je preporučeni vek trajanja rastvora od 2% 3-7 dana, a vek trajanja manje od 10% rastvora je {{3} } dana. Teoretski, 1,47 ppm SBS (ili 0, 70 ppm natrijum metabisulfita) može smanjiti 1,0 ppm hlora.
Faktor sigurnosti industrijskog sistema slane vode se uzima u obzir prilikom projektovanja, a količina dodanog SBS-a je postavljena na 1.8-3.0ppm za svakih 1.0ppm hlora. Otvor za ubrizgavanje SBS-a trebao bi biti uzvodno od membranskog elementa, a udaljenost treba biti podešena tako da se osigura vrijeme reakcije od 29 sekundi prije ulaska u membranski element. Preporučuje se korištenje odgovarajućeg uređaja za miješanje (statička miješalica).
Većina inhibitora kamenca su neki specijalni organski sintetički polimeri (kao što su poliakrilna kiselina, karboksilna kiselina, polimaleinska kiselina, organometalni fosfati, polifosfonati, fosfonati, anjonski polimeri, itd.), a molekulska težina ovih polimera se kreće od 20000000000000000000000000000000000000000
Budite posebno oprezni kada koristite inhibitore kamenca od poliakrilne kiseline. Kada je sadržaj gvožđa visok, može izazvati zaprljanje membrane. Ovo zagađivanje će povećati radni pritisak membrane. Za efikasno uklanjanje ove vrste nečistoća potrebno je pranje kiselinom.
Ako se u prethodnom tretmanu koriste kationski koagulansi ili pomoćni filteri, posebnu pažnju treba obratiti kada se koriste inhibitori anjonskog kamenca. Proizvest će se viskozni i ljepljivi zagađivač, koji će povećati radni tlak i vrlo ga je teško očistiti.
Natrijum heksametafosfat (SHMP) je uobičajen inhibitor kamenca koji se koristio u reverznoj osmozi u ranim danima, ali s pojavom posebnih inhibitora kamenca, doza je znatno smanjena, a postoje i određena ograničenja u upotrebi SHMP. Otopinu treba pripremati svakih 2-3 dana jer će hidrolizirati kada je izložena zraku. Hidroliza ne samo da će smanjiti učinak protiv kamenca, već će uzrokovati i mogućnost stvaranja kamenca od kalcijum fosfata.
Korištenje SHMP može smanjiti skaliranje kalcijum karbonata i LSI može dostići {{0}}.0. Antiskalansi ometaju rast kristala soli u RO napojnoj vodi i koncentratu, dozvoljavajući tako slabo rastvorljivim solima da premaše zasićenu rastvorljivost u koncentratu. Antiscalants se mogu koristiti umjesto dodavanja kiseline ili u kombinaciji s dodatkom kiseline. Mnogo je faktora koji utiču na formiranje mineralnog kamenca. Niža temperatura će smanjiti rastvorljivost minerala koji se ljušte (osim kalcijum karbonata, koji, za razliku od većine supstanci, opada sa povećanjem temperature), a viši TDS će povećati rastvorljivost slabo rastvorljivih soli (to je zato što visoka jonska snaga ometa nastanak sjemena kristala).