La tasa de utilización de un sistema de ósmosis inversa generalmente se determina en función del rendimiento de los módulos de membrana y la experiencia operativa. La tasa de utilización generalmente se puede expresar de la siguiente manera:
Sistemas RO de primera etapa: para sistemas pequeños y medianos (menos de seis módulos de membrana), la tasa de utilización se establece en 50% a 75%.
Sistemas RO de primera etapa: para sistemas grandes y medianos, la tasa de utilización se establece en 75%.
Sistemas RO de la segunda etapa: la tasa de utilización se establece por encima del 85%.
I. Breve descripción general de la tasa de utilización, el factor de extracción y el factor de polarización de los electrodos
Fórmula de cálculo de tasa de utilización:
R=(fp / ff) × 100%
En esta fórmula, FF representa la entrada de agua a la membrana RO (sistema) (unidad: metros/hora).
FP - Tasa de producción de agua de la membrana de ósmosis inversa (RO) (Sistema) (Sistema) (Medros/Hora)
R - Tasa de utilización de la membrana de ósmosis inversa (RO) de RO (sistema)
Fórmula de cálculo del factor de extracción:
Cf=1 ÷ (1 - r)
CF en la fórmula representa el factor de extracción.
R - Tasa de utilización de la membrana de ósmosis inversa (RO) (sistema).
Factor de polarización de concentración
(para RO de una sola etapa) debe ser menor o igual a 1.2; (para RO de dos etapas) debe ser menor o igual a 1.4.
Nota: La tasa de utilización máxima de un solo módulo de membrana Ro en un sistema RO tradicional es del 15%, mientras que la tasa de utilización máxima es del 15% * 1.2=18%. En el desarrollo del sistema RO, el 15% se usa generalmente como estándar de diseño, y se emitirá una alarma cuando se exceda este valor.
Para pequeños sistemas RO con menos de seis módulos de membrana, los límites de velocidad de utilización máxima anteriores pueden relajarse.
II. ¿Qué factores afectan la utilización del sistema RO?
Los factores que influyen en la utilización del sistema RO se pueden clasificar en cuatro componentes principales: escala de sal con escasamente soluble, polarización de electrodos, caudal de salmuera de componentes de fin de línea y flujo de membrana equilibrado. Los factores relevantes para cada componente son los siguientes:
La estructura de las sales con escasamente soluble está relacionada con la calidad del agua fuente y su tasa de reciclaje.
La polarización del electrodo se refiere al aumento de la concentración de sal en el lado de la salmuera de la superficie del módulo de membrana.
La salida de salmuera del componente de fin de línea debe ser suficiente para drenar de manera efectiva la salmuera con un mayor contenido de sal y reducir el riesgo de escala en el lado de la salmuera.
Flujo de membrana: el flujo de membrana equilibrado asegura una eficiencia uniforme entre los módulos delanteros y traseros, evitando que ocurra una utilización o flujo excesivo en cualquier módulo.
Los efectos combinados ①, ② y ③ ocurren en el lado de la salmuera del módulo de fin de línea (el módulo final), donde el riesgo de escala de sal con escasamente soluble es mayor. La constante del producto de solubilidad (KSP) para las sales con escasamente soluble es igual a la raíz cuadrada del factor de extracción de agua fuente multiplicado por el factor de polarización del electrodo (para sales de tipo abdomésticos, A²B y AB² están en cubos). Tomando una tasa de utilización de bicarbonato de calcio al 75% como ejemplo, el factor de extracción se calcula como 1/(1-0.75) =4, y el factor de polarización del electrodo es 1.2, lo que resulta en CF* =4.8, y el ksp es 23.04 veces el agua de la fuente (suministro de agua y los pastos de agua) KSP.
Teniendo en cuenta que ② se puede abordar a través de la limpieza de bajo voltaje a corto plazo, y ③ y ④ se pueden ajustar a través de una alineación efectiva del módulo de membrana, en un sistema típico, la tasa general de utilización de RO se ve afectada principalmente por el problema de la falla de la sal insoluble. Su limitación son los efectos combinados de ①, ② y ③, mientras que el valor final está determinado únicamente por la eficiencia de extracción del sistema. En este ejemplo, el máximo es aproximadamente 23.04 veces, y el mínimo es 16 veces.
Suponiendo que los módulos de membrana del sistema están alineados en la saturación, el factor principal que afecta la tasa de recuperación es la calidad del agua fuente, particularmente la acumulación de silicatos de calcio y aluminio. El calcio existe principalmente en forma de carbonato de calcio y bicarbonato de calcio. La acumulación de bicarbonato de calcio generalmente juega un papel decisivo cuando las concentraciones de sulfato exceden significativamente el pH (una ocurrencia común en el carbón y las aguas residuales químicas). De lo contrario, la acumulación de bicarbonato de calcio predomina. La acumulación de aluminosilicato se ve significativamente afectada por la temperatura y la escala y los inhibidores de la corrosión, y generalmente no afecta significativamente la máxima utilización del sistema (excepto en fuentes de agua ricas en cloruro de magnesio).
A continuación se muestra una tabla que muestra el impacto de la acumulación de escala de sal insoluble en los límites de utilización en varias aguas de origen, derivada de cálculos puramente matemáticos (LSI y KSP). (Teniendo en cuenta los efectos de la polarización del electrodo, los límites de utilización reales pueden ser ligeramente más altos que los valores en la tabla).
De la tabla anterior, está claro que en muchos casos, la acumulación de carbonato de calcio es la utilización del sistema de limitación de factores primarios. La precipitación de aluminosilicato solo se vuelve relevante en condiciones de temperaturas más bajas y un mayor contenido de cloruro de magnesio, y en estas condiciones, la efectividad de los inhibidores de la escala y la corrosión también juega un papel importante. Por lo tanto, si el equipo de ablandamiento de agua no se usa durante el preprocesamiento de datos, lograr una tasa de utilización completa del 75% es difícil (incluso con la adición de inhibidores de la escala y la corrosión). Sin embargo, cuando el equipo de ablandamiento de agua está configurado correctamente (CA 2+ <0.03 mmol/L), el riesgo de acumulación de escala de calcio se reduce significativamente, y el límite de tasa de utilización total generalmente supera el 75%.
Iii. Conclusiones y recomendaciones (sistema primario de ósmosis inversa)
A. Sistemas de ósmosis inversa pequeños y medianos (menos de seis módulos de membrana, con una utilización significativamente limitada por la arquitectura del sistema):
La buena calidad de agua de la fuente (como el agua potable): se recomienda una tasa de utilización del 60-66.7% (con un factor de extracción entre 2.5 y 3). Si es necesario, se puede agregar equipos de ablandamiento y anti-escala.
Para la calidad del agua de origen débil (como el agua reciclada y los rellenos de hierro carbono), se recomienda una tasa de utilización del 50-60%. Si se instalan equipos de ablandamiento y anti-escala, la tasa de utilización se puede aumentar a 60-66.7%.
B. Los sistemas RO pequeños a medianos (con 6 a 20 módulos de membrana, la utilización está algo limitada por el sistema):
Para agua fuente de alta calidad (por ejemplo, agua potable): se recomienda una tasa de utilización de 66.7% -75% (con un factor de extracción de 3-4). Se puede agregar equipos de ablandamiento e inhibición de escala si es necesario.
Para agua fuente de baja calidad (p. Ej., Agua reciclada y rellenos de hierro-carbono): se recomienda una tasa de utilización del 60-75% y se requiere un equipo de inhibición de ablandamiento y escala.
C. Sistemas RO pequeños a medianos y más grandes (con 20 o más módulos de membrana, la utilización generalmente no está limitada por el sistema, a menos que haya restricciones del sitio).
Para agua fuente de alta calidad (p. Ej., Agua potable): se recomienda una tasa de utilización del 75% (con un factor de extracción de 4), y se requiere un equipo de inhibición de ablandamiento y escala.
Para el agua fuente de baja calidad (p. Ej., Agua reciclada y rellenos de hierro-carbono), se recomienda una tasa de utilización del 60% -75% y se requiere equipos de inhibición de suavizado y escala.
