In deze module leert u de basisbeginselen van omgekeerde osmose, de effectiviteit voor het uit water verwijderen van opgeloste vaste stoffen, de hoofdfuncties van een industrieel omgekeerde-osmosesysteem en hoe u de efficiëntie kunt verhogen en tegelijkertijd de complexiteit verminderen met een intelligente CRE pomp.

Osmose is een natuurlijk verschijnsel waarbij water een halfdoorlatend membraan passeert van een oplossing met een lage concentratie naar een hoge. Het membraan is permeabel voor water maar blokkeert bijna alle ionen en opgeloste vaste stoffen.

Water blijft zich verplaatsen totdat osmotisch evenwicht wordt bereikt. Maar wanneer er druk op de vloeistof wordt uitgeoefend die hoger is dan de osmotische druk kan het proces worden omgedraaid, vandaar de naam omgekeerde osmose.

Waar ultrafiltratie gesuspendeerde vaste stoffen uit water kan verwijderen, kan omgekeerde osmose de rest van de opgeloste verontreinigingen verwijderen zoals ionen, zware metalen, enzovoorts.

De combinatie van de twee technologieën wordt normaal in de fysieke behandeling toegepast, bijvoorbeeld bij waterhergebruik. De meest populaire configuratie voor een industrieel omgekeerde-osmosemembraan bestaat uit een plat vel met meerdere lagen dat in een cilinder is gewonden om de oppervlakte te vergroten en ruimte te besparen.

De cilinder wordt vervolgens in een drukvat geplaatst. Water komt door de ingang binnen en vloeit over het oppervlak van het membraan. Het gereinigde water, of permeaat, wordt in een centrale buis verzameld en het restant, het concentraat of reject, wordt aan het einde verzameld.

De relatie tussen het volume van het permeaat, en het volume van het concentraat vergeleken bij het ongezuiverde water dat door de inlaat komt noemt men de ‘rejection rate’. Om omgekeerde osmose te laten werken is flink wat druk nodig, waardoor het een energie-intensief proces is.

We kijken nu naar de minimaal benodigde onderdelen die een basaal RO-systeem nodig heeft om te functioneren:

...de inlaatzijde met de pomp om de druk van het ongezuiverde water te verhogen,...

...het omgekeerde-osmosemembraan...

...en aan de andere kant twee uitlaatstromen, één voor het permeaat, waar dus het schone water uit komt, en één voor het concentraat of reject.

Er wordt typisch een tegendruk- of smoorklep bij de concentraatuitlaat geplaatst om de druk in het membraan te verhogen. Er zijn ook twee debietsensoren: één aan de permeaatzijde en één aan de concentraatzijde voor het balanceren van de ’rejection rate’ van het proces.

Bij het opzetten van het systeem staat de concentraatklep volledig open en is er vol debiet aan de concentraatzijde maar geen debiet aan de permeaatzijde omdat er niet genoeg druk is om het water door het membraan heen te krijgen.

Door de de tegendrukklep bij te stellen kan de druk worden opgevoerd tot aan de optimale ‘rejection rate’, wat afhangt van het systeemontwerp en de kwaliteit van het te behandelen ongezuiverde water. Afhankelijk van de kwaliteit kan het ongezuiverde water verschillende stoffen bevatten die de membranen kunnen beschadigen of de prestaties van het systeem aantasten.

Dan is er de voorbehandelingsfase. Als er geen voorbehandeling wordt verricht kunnen chemische verbindingen zoals carbonaten, sulfaten of opgeloste zouten verstopping van het membraan veroorzaken.

Dit heet schaalvorming en kan de algehele prestaties van het systeem aantasten. Ook kunnen agressieve stoffen zoals chloor or chlorides het materiaal van het membraan vernietigen waardoor de effectiviteit van de behandeling in het gedrang komt.

Normaliter worden actieve koolstoffilters of ontharders voor de voorbehandeling gebruikt aangezien het er bij de eerste stap om gaat om sporen van chemicaliën en chloor of chloriden te verwijderen voordat het ongezuiverd water het membraan in gaat, maar als alternatieve voorbehandelingsstrategie kan het water ook behandeld worden met verschillende chemicaliën zoals bijvoorbeeld antiscalanten, met behulp van doseerpompen.

Een efficiënte voorbehandeling kan heel wat moeite en uitgaven schelen. Er kan echter in de loop van tijd schaalvorming ontstaan wanneer er bijvoorbeeld ongezuiverd water stilstaat in het membraan.

Dit kan worden gemonitord door een sensor te installeren die de verschildruk tussen de inlaat en de concentraatuitlaat van de omgekeerde osmose-unit meet. Naarmate er zich afzettingen op het membraan opbouwen, stijgt de verschildruk.

En wanneer deze een vooraf ingestelde maximumgrens bereikt, moet het membraan worden gereinigd, bijvoorbeeld met zogenaamde ‘forward flushing’. Om forward flushing mogelijk te maken heeft het tegendrukventiel een bypass met een stuurventiel.

Tijdens normaal bedrijf is deze dicht, maar wanneer het membraan moet worden gereinigd, wordt hij geopend. Het concentraat heeft nu vrij baan En dit verhoogt het debiet aan de contentraatzijde waardoor de afzettingen worden weggespoeld.

Sommige toepassingen voeren de forward flush uit met ongezuiverd water, andere met permeaat. Als extra veiligheidsmaatregel kan er een geleidbaarheidssensor worden geïnstalleerd om de kwaliteit van het permeaat te meten.

Als het membraan beschadigd raakt waardoor er onzuiverheden of opgeloste vaste stoffen doorheen komen stijgt de geleidbaarheid van het permeaat en wanneer dit boven een ingestelde grens komt, wordt het systeem stilgelegd om ongewenste verontreiniging van de permeaattank te voorkomen.

De aansturing van de vele functies en onderdelen kan ingewikkeld zijn en wordt normaal uitgevoerd door een PLC of externe besturingseenheden maar er is een andere manier, namelijk het gebruik van een CRE pomp.

En voor de extra veiligheid kunnen er nog andere onderdelen worden toegevoegd zoals een stuurklep om het inlaatwater af te sluiten in geval van storing, een drukschakelaar om drooglopen te voorkomen en zelfs een niveauschakelaar om te borgen dat de tank niet te ver gevuld wordt en het proces pauzeert totdat het niveau in de tank is gezakt.

Als het gaat om omgekeerde-osmosesystemen biedt de compacte en intelligente CRE pomp een kleine voetafdruk en hoge efficiëntie wat zorgt voor een lage prijs per behandelde kubieke meter.

Hij heeft een gebruiksvriendelijke interface, gemeten signalen worden digitaal getoond, en er is zelfs de mogelijkheid voor monitoring op afstand.

Dit was de module over de basisbeginselen van omgekeerde osmose, en de voordelen van het gebruik van een intelligente CRE pomp om de complexiteit te verminderen.