I den här modulen lär du dig grundprinciperna för omvänd osmos, hur det används för att avlägsna fasta ämnen från vatten, huvudfunktionerna hos ett industriellt system för omvänd osmos och hur du kan öka systemets effektivitet men samtidigt förenkla det genom att använda en intelligent CRE-pump.

Osmos är ett naturligt fenomen som innebär att vatten strömmar genom ett halvgenomträngligt membran, från en lågkoncentrerad till en högkoncentrerad lösning. Membranet släpper igenom vatten men stoppar nästan alla joner och fasta ämnen upplösta i vattnet. Vattnet strömmar genom membranet tills osmotisk jämvikt har uppnåtts.

Men om den koncentrerade lösningen utsätts för ett tryck som är högre än det osmotiska trycket, vänds processen – därav begreppet ”omvänd osmos”. Ultrafiltrering kan avlägsna suspenderade fasta ämnen från vatten, men omvänd osmos kan ta bort de återstående lösta föroreningarna, exempelvis joner, tungmetaller och så vidare.

Vid fysikalisk rening, exempelvis vid vattenåtervinning, används vanligen en kombination av de två metoderna. Den vanligaste typen av membran för industriell omvänd osmos består av flera tunna skikt hoprullade till en cylinder, för att öka filtreringsytan men spara utrymme. Cylindern placeras sedan i ett tryckkärl.

Det inkommande vattnet flödar över membranytan. Det renade vattnet, även kallat permeat, samlas upp i ett rör i mitten. Den återstående mängden, kallat koncentrat eller retentat, leds bort. Förhållandet mellan permeatvolymen och koncentratvolymen jämfört med det inkommande råvattnet motsvarar det som vi här kallar för ”reningsfrekvens”. För att omvänd osmos ska fungera, krävs högt tryck, vilket innebär att processen är energikrävande.

Nu ska vi se vilka komponenter som krävs för att ett grundläggande system för omvänd osmos ska fungera: ... inloppssidan med pumpen för att öka trycket på råvattnet ... ... membranet för omvänd osmos … ... och på andra sidan de två utflödena där det ena flödet består av permeat, dvs. rent vatten … och det andra består av koncentrat eller retentat. Vanligen placeras ett mottryck eller en strypventil i koncentratflödet för att bygga upp tryck i membranet.

Det finns också två flödesgivare: En på permeatsidan och den andra på koncentratsidan. Givarna används för att balansera processens reningsfrekvens. När systemet installeras ställs koncentratventilen i helt öppet läge. Det blir fullt flöde på koncentratsidan, men inget flöde alls på permeatsidan, eftersom trycket är för lågt för att vattnet ska kunna tränga igenom membranet.

Genom att justera mottrycksventilen, kan vi öka trycket till en optimal reningsfrekvens, som beror på systemutförandet och kvaliteten på det råvatten som ska renas. Råvattnet kan innehålla föreningar som kan skada membranet eller påverka systemfunktionen. Vi har också en förbehandlingsfas.

Utan förbehandling kan föreningar i form av karbonater, sulfater eller lösta salter leda till avlagringar som orsakar igensättning av membranet och kan försämra systemets övergripande prestanda. Utan förbehandling kan också frätande ämnen, som klorin och klorider, förstöra membranmaterialet så att reningseffekten försämras.

Vanligen används kolfilter eller mjukgörare för förbehandlingen, eftersom det första steget är att avlägsna spår av kemikalier eller få bort klor eller klorider ur råvattnet innan det leds in i membranet. En alternativ förbehandlingsstrategi kan vara att använda doserings- pumpar för att behandla vattnet med olika kemikalier, till exempel medel som motverkar avlagringar.

Med effektiv förbehandling kan du slippa många problem och kostnader. Dock kan avlagringar uppstå med tiden, till exempel om råvattnet blir stillastående i membranet. Detta kan bevakas med hjälp av en givare som mäter differenstrycket mellan inloppet och det utgående koncentratflödet från enheten där omvänd osmos pågår.

När avlagringar byggs upp på membranet ökar differenstrycket. När trycket når ett fördefinierat maxvärde måste membranet rengöras, till exempel i en process som kallas för framåtspolning. För att möjliggöra framåtspolning har mottrycksventilen en förbikoppling med en pilotventil. Vid normal funktion är pilotventilen stängd, men när membranet behöver rengöras öppnas ventilen.

Koncentratet får nu en öppen passage, vilket ökar flödet på koncentratsidan, så att avlagringarna spolas bort. I vissa applikationer utförs framåtspolning med råvatten och i andra med permeat. Som extra säkerhetsåtgärd, kan man installera en konduktivitetsgivare för att mäta permeatets kvalitet.

Om membranintegriteten försämras, så att föroreningar eller upplösta fasta ämnen släpps igenom, ökar permeatets konduktivitet. När konduktiviteten överskrider en förinställd nivå stängs systemet av, för att förhindra förorening av permeattanken. Styrningen av de olika funktionerna och komponenterna kan ge ett ganska komplext system.

Vanligen används en PLC eller externa styrenheter. Men det finns ett annat sätt … Man kan använda en intelligent CRE-pump. Och för extra hög säkerhet kan fler komponter läggas till, exempelvis en pilotventil för avstängning av inkommande vatten om något fel skulle inträffa, eller en tryckbrytare för att förhindra torrkörning eller kanske en nivåbrytare för att förhindra överfyllning av tanken och se till att processen pausas tills nivån i tanken är lägre.

I ett system för omvänd osmos ger den kompakta och intelligenta CRE-pumpen lågt klimatavtryck och hög effektivitet, vilket ger låg kostnad per renad kubikmeter. Pumpen har ett användarvänligt gränssnitt, uppmätta signaler visas digitalt, och den erbjuder möjlighet till fjärrövervakning. Därmed avslutar vi modulen om grundprinciperna för omvänd osmos och fördelarna med att använda en intelligent CRE-pump för att förenkla systemet.