W tym module poznasz podstawowe zasady odwróconej osmozy, skuteczność tej metody w zakresie usuwania z wody rozpuszczonych ciał stałych, główne funkcje przemysłowego systemu odwróconej osmozy i dowiesz się, jak można zwiększyć wydajność i zmniejszyć złożoność instalacji dzięki inteligentnej pompie CRE.

Osmoza jest zjawiskiem naturalnym. Jest to przepływ wody przez półprzepuszczalną membranę, od roztworu o niskim stężeniu do roztworu o wysokim stężeniu. Membrana jest przepuszczalna dla wody, ale zatrzymuje prawie wszystkie jony i rozpuszczone ciała stałe. Woda będzie poruszać się do momentu osiągnięcia równowagi osmotycznej.

Ale jeśli stężony roztwór zostanie poddany ciśnieniu większemu od ciśnienia osmotycznego, proces będzie można odwrócić. Stąd nazwa „odwrócona osmoza”. Ultrafiltracja może usunąć z wody zawieszone ciała stałe, a odwrócona osmoza jest w stanie usunąć pozostałe rozpuszczone zanieczyszczenia, takie jak jony, metale ciężkie itp.

Połączenie obu technologii jest stosowane standardowo w uzdatnianiu fizycznym, na przykład w procesie ponownego wykorzystaniu wody. Najpopularniejsza konfiguracja przemysłowej membrany do odwróconej osmozy składa się z płaskiego arkusza  o kilku warstwach, zawiniętego w cylinder,  aby zwiększyć powierzchnię, a jednocześnie zaoszczędzić miejsce.

Cylinder jest następnie umieszczany w zbiorniku ciśnieniowym. Gdy woda przedostaje się przez wlot, przepływa przez powierzchnię membrany. Oczyszczona woda lub permeat zbiera się w rurze środkowej, podczas gdy pozostała część, zwana koncentratem lub odrzutem jest zbierana na końcu. Stosunek objętości permeatu do objętości koncentratu w porównaniu do wlotu wody surowej nazywa się wskaźnikiem odrzucenia.

Aby odwrócona osmoza funkcjonowała, potrzebne jest znaczne ciśnienie, co sprawia, że jest to  proces wymagający energii. Teraz przyjrzymy się minimalnym komponentom zawartym w podstawowym systemie odwróconej osmozy (RO):

...po stronie wlotowej mamy pompę, w celu zwiększenia ciśnienia wody surowej ...
...membrana odwróconej osmozy...
...a po drugiej stronie dwa strumienie wylotowe, jeden jest wylotem permeatu, z którego wydostaje się czysta woda
... a drugi jest wylotem koncentratu lub odrzutu.

Zazwyczaj zawór przeciwciśnienia lub zawór dławiący umieszcza się na wylocie koncentratu, w celu zwiększenia  ciśnienia wewnątrz membrany. Istnieją również dwa czujniki przepływu: jeden po stronie permeatu i jeden po stronie koncentratu, wykorzystywane do równoważenia  wskaźnika odrzucenia dla tego procesu.

Podczas konfigurowania systemu zawór koncentratu jest całkowicie otwarty i będzie zapewniać pełny przepływ po stronie kondensatu, ale brak przepływu po stronie permeatu, ponieważ nie ma wystarczającego ciśnienia, aby umożliwić przepływ wody przez membranę.

Poprzez regulację zaworu przeciwciśnienia można zwiększyć ciśnienie, aż do uzyskania optymalnego wskaźnika odrzucenia. Wskaźnik ten zależy od konstrukcji systemu i jakości wody surowej do uzdatniania. W tym kontekście o jakości wody surowej decyduje  zawartość różnych związków, które mogą uszkodzić membrany lub wpłynąć na wydajność systemu.

Następnie następuje faza wstępnego uzdatniania. Jeśli nie zostanie  przeprowadzone uzdatnianie wstępne, związki takie jak węglany lub siarczany bądź rozpuszczone sole, mogą doprowadzić do zatkania membrany... nazywa się to gromadzeniem kamienia i może mieć to wpływ na ogólną wydajność systemu.

Substancje agresywne, takie jak chlor lub chlorki, mogą zniszczyć materiał membrany, co negatywnie wpłynie na efektywność uzdatniania. Filtry z węgla aktywnego lub środki zmiękczające są zwykle stosowane w ramach uzdatniania wstępnego, ponieważ pierwszym krokiem przed skierowaniem medium na membrany jest usunięcie śladów substancji chemicznych lub oczyszczenie wody surowej z chloru lub chlorków.

Alternatywna strategia uzdatniania wstępnego może obejmować także uzdatnianie z wykorzystaniem różnych środków chemicznych, takich jak antyskalanty, na przykład z zastosowaniem pomp dozujących. Skuteczne uzdatnianie wstępne może zaoszczędzić nam wielu kłopotów i wydatków.

Może jednak dojść do gromadzenia sie kamienia w czasie, jeśli na przykład woda surowa nie przepływa przez membranę. Można to monitorować, instalując czujnik, który mierzy różnicę ciśnień między wlotem i wylotem koncentratu w jednostce odwróconej osmozy. Ponieważ osady powstają na membranie, ta różnica ciśnień będzie rosnąć.

A gdy osiągnie wstępnie zdefiniowane maksimum, membranę trzeba będzie oczyścić, na przykład przez proces zwany płukaniem do przodu. Aby umożliwić płukanie do przodu, zawór przeciwciśnieniowy ma obejście z pilotowanym zaworem. Przy normalnej pracy obejście jest zamknięte, ale gdy membranę trzeba wyczyścić,  zawór jest otwierany.

Koncentrat ma teraz swobodny przepływ, a to zwiększy przepływ po stronie koncentratu, spłukując w ten sposób osady. Niektóre systemu wykonują płukanie do przodu surową wodą a inne permeatem. Jako dodatkowy środek ostrożności można dodać czujnik przewodności, który będzie mierzył jakość permeatu.

Jeśli integralność membrany pogorszyła się, a membrana przepuszcza zanieczyszczenia lub rozpuszczone ciała stałe, przewodność permeatu wzrasta. Po przekroczeniu ustalonego poziomu system zostanie wyłączony, w celu uniknięcia przepuszczania niepożądanych zanieczyszczeń do zbiornika permeatu.

Kontrola różnych funkcji i komponentów może być złożona i skomplikowana, a do tego zwykle jest realizowana przez sterownik PLC lub zewnętrzne kontrolery, ale jest też inny sposób... zastosowanie inteligentnej pompy CRE.

Dla zwiększenia bezpieczeństwa można dodać inne komponenty, takie jak pilotowany zawór odcinający wodę wlotową w przypadku usterki, przełącznik ciśnieniowy  zapobiegający pracy na sucho, a nawet przełącznik poziomu, dzięki któremu można upewnić się, że zbiornik nie jest przepełniony i wstrzymać proces aż poziom w zbiorniku spadnie.

W systemie odwróconej osmozy kompaktowa i inteligentna pompa CRE ma niewielkie rozmiary i wysoką wydajność, co zapewnia niską cenę na metr sześcienny uzdatnionej wody. Posiada przyjazny dla użytkownika interfejs, mierzone sygnały są wyświetlane cyfrowo, a nawet oferuje się opcję zdalnego monitorowania.

W ten sposób podsumowaliśmy moduł opisujący podstawowe zasady odwróconej osmozy oraz korzyści płynące  z zastosowania inteligentnej pompy CRE w celu zmniejszenia złożoności systemu.