Reverse Osmosis Bağlantı Şeması

Ters Ozmoz, suyu yarı geçirgen bir membrandan basınç altında iterek, kirleticilerin büyük bir bölümünü sudan uzaklaştırmak için kullanılan bir teknolojidir.

Ters Ozmoz’un amacını ve sürecini anlamak için önce Ozmoz'un doğal olarak meydana gelen sürecini anlamamız gerekir.

Ozmoz olayını daha iyi anlamak için aşağıdaki şemayı inceleyelim. Su daha az konsantre olan çözeltiden, daha yüksek konsantrasyona sahip olan çözeltiye geçme eğilimine sahiptir. Örneğin, düşük tuz konsantrasyonlu su dolu bir kabınız ve yüksek tuz konsantrasyonlu su dolu başka bir kabınız var ve yarı geçirgen bir zarla ayrılmışlar, düşük tuz konsantrasyonlu su daha yüksek tuz konsantrasyonlu su kabına doğru geçmeye başlayacaktır.

Yarı geçirgen bir zar, bazı atomların veya moleküllerin diğerlerinden geçmesine izin vermeyecek bir zardır. Ozmoz olayı, canlıların tümünün yaşamında büyük önem taşır. Bitki köklerinin topraktan suyu almaları, vücut içindeki hücrelerin beslenmesi için kandan sıvı alıp vermeleri, böbreklerde kanın idrardan ayrılması gibi birçok tabii olay Ozmoz prensibi sayesinde olur.

Ozmoz olayı doğal olarak enerji gerektirmeden gerçekleşirken, ters ozmozun oluşması için yüksek konsantrasyonlu çözelti tarafından sisteme enerji uygulamanız gerekir. Ters ozmoz membranı, su moleküllerinin geçişine izin veren, ancak çözünmüş tuzların, organiklerin, bakterilerin ve pirojenlerin çoğunu geçirmeyen yarı geçirgen bir zardır. Ozmotik Basınç’ı şöyle tanımlayabiliriz; bir zar (membran) ile ayrılmış olan az mineralli (az tuzlu) suyun daha çok mineral içeren su tarafına doğru geçişini engellemek için tuzlu su tarafına uygulanacak basınçtır. Su içinde çözünmüş halde bulunan minerallerin miktarına göre suyun Ozmotik Basıncı hesaplanabilir. Ozmotik Basınç’tan daha yüksek bir basınç uygulanmasıyla Ters Ozmoz olayı meydana getirilerek mineralli (tuzlu) sudan tatlı su tarafına doğru su geçişi elde edilir.

Aşağıda Ters Ozmoz sürecini gösteren bir şema bulunmaktadır. Konsantre çözeltiye basınç uygulandığında, su molekülleri yarı geçirgen zardan zorlanır ancak kirletici maddelerin geçmesine izin verilmez.

Ters Osmoz, tuzlu su tarafındaki basıncı arttırmak ve suyu yarı geçirgen RO membranından temiz su tarafına geçirmek için yüksek basınçlı bir pompa kullanarak meydana getirilir ve suda çözünmüş tuzların hemen hemen tamamını (% 95 ila% 99'u) tutabilir. Gereken basınç miktarı, besleme suyunun tuz konsantrasyonuna bağlıdır. Besleme suyunun yoğunluğu arttıkça, ozmotik basıncın üstesinden gelmek için daha fazla basınç uygulamak gerekir. Yüksek aktif yüzey yoğunluğundan dolayı da, işletme basınçları, mikrofiltrasyon ve ultrafiltrasyon proseslerine nazaran oldukça yüksektir.

Demineralize edilmiş veya deiyonize edilmiş tuzdan arındırılmış suya permeat ve ürün suyu denir. RO membranından geçmeyen konsantre kirletici maddeleri taşıyan su akışına ise konsantre akışı denir.

RO sisteminde, kirletici maddelerin filtre ortamı içinde toplandığı standart filtrasyondan ziyade çapraz akışlı filtrasyon uygulanmaktadır. Çapraz akışlı filtrasyonda, filtrelenmiş su bir yoldan gider ve kirli su başka bir yoldan drenaja gider. Kirletici maddelerin birikmesini önlemek için çapraz akışlı filtrasyon, suyun kirletici madde birikintilerini süpürmesini sağlar ve ayrıca zar yüzeyini temiz tutmak için yeterli türbülansa izin verir.

Ters Osmoz, hem büyük hem de küçük akışlı uygulamalar için acı, yüzey ve yer altı sularının arıtılmasında çok etkilidir. RO suyu kullanan bazı sanayi örnekleri arasında ilaç endüstrisi, kazan besleme suyu, yiyecek ve içecek, metal terbiye ve yarı iletken üretimi sayılabilir.

Ters Ozmoz Performansı

Bir RO sisteminin performansını değerlendirmek ve tasarım için kullanılan çok sayıda hesaplama vardır. Bir RO sistemi kalite, akış, basınç ve sıcaklık gibi diğer verileri görüntüleyen cihazlara sahiptir. Ters ozmoz sisteminin performansını doğru bir şekilde ölçmek için asgari olarak aşağıdaki işlem parametrelerine ihtiyacınız vardır:

-Besleme basıncı

-Permeat basıncı

-Konsantre basıncı

-Besleme iletkenliği

-Permeat iletkenliği

-Besleme akışı

-Permeat akışı

-Sıcaklık

Düzgün çalışan RO membranlarına sahip iyi tasarlanmış bir RO sistemi, birçok besleme suyu kirleticisinin % 95 ila % 99'unu giderecektir.

Tuz Giderimi % =[(Besleme Suyunun İletkenliği – Permeat Suyunun İletkenliği)/Besleme Suyunun İletkenliği)×

Tuz Geçişi: Bu, tuz gideriminin tersidir. RO sisteminden geçen tuz miktarının yüzde olarak ifadedesidir. Tuz geçişi ne kadar düşük olursa, sistem o kadar iyi performans gösterir. Yüksek bir tuz geçişi, membranların temizlenmesi veya değiştirilmesi gerektiğini belirtir.

Tuz Geçişi % = (1 – Tuz Giderimi %)

Geri Kazanma Yüzdesi, iyi nüfuzlu su olarak 'geri kazanılan' su miktarıdır. Geri kazanımı açıklamanın bir başka yolu, konsantre olarak tahliye edilmeyen, permeat/ürün suyu olarak toplanan suyun miktarıdır. Geri kazanım yüzdesinin artması, daha az konsantre su gönderdiğiniz ve daha fazla su tasarrufu yaptığınız anlamına gelir. Bununla birlikte, RO tasarımında geri kazanım yüzdesinin çok yüksek seçilmesi kirlenme nedeniyle daha büyük sorunlara yol açabilir. Bir RO sistemi için % Geri Kazanım, besleme suyu kimyası ve RO ön arıtımı gibi sayısız faktör göz önünde bulundurularak belirlenir.

Geri Kazanım % = (Permeat Akışı / Besleme Akışı) ×

Endüstriyel RO sistemleri, besleme suyu karakteristiklerine ve diğer tasarım hususlarına bağlı olarak tipik olarak % 50 ila% 85 arasında geri kazanım sağlar.

Konsantrasyon Faktörü

Konsantrasyon faktörü, membran yüzeyinde bulunan maddelerin konsantrasyonunun sınır tabakası dışındaki çözeltideki konsantrasyonuna oranıdır. Konsantrasyon faktörü, bir membran özelliği veya RO sistem tasarımda direkt olarak seçilebilecek bir parametre değildir. Giriş akımının RO sistemde ne kadar hızlı olarak suyunun giderilebildiği ile ilişkilidir. Konsantrason faktörü, RO membranındaki akıyı ve tuz tutunumunu etkilemektedir.

Konsantrasyon faktörü Ters Osmoz sistemi tasarımı için önemli bir denklemdir. Geçirgen olarak ne kadar çok su geri kazanırsanız , konsantre akışında daha fazla konsantre tuz ve kirletici madde toplarsınız. Konsantrasyon faktörü sistem tasarımı ve besleme suyu bileşimi için çok yüksek olduğunda RO membranının yüzeyinde daha yüksek potansiyele yol açabilir.

Konsantre Geri Kazanımı

Konsantre akışının bir kısmının ilk aşamaya geri beslendiği sistemdir.

Tek Geçişli ve Çift Geçişli Ters Ozmoz

Tek geçişli RO sistemi ile çift geçişli RO sistemi arasındaki fark, birinci membrandan gelen permeatın ikinci membrana (veya ikinci RO'ya) giden besleme suyu haline gelmesidir. Çok daha yüksek kaliteli bir permeat üretmenin yanı sıra, çift geçişli bir sistem ayrıca birinci ve ikinci geçiş arasına kostik enjekte ederek karbondioksit gazını permeatten çıkarma imkanı da sağlar. RO'dan sonra karışık yataklı iyon değişim reçine yataklarınız olduğunda C02 istenmez. İlk geçişten sonra kostik ekleyerek, ilk geçişte geçirilen suyun pH'ını yükseltirsiniz ve ikinci geçişte RO membranları tarafından daha yüksek performans için C02'yi bikarbonata (HCO3-) ve karbonata (CO) dönüştürürsünüz. Bu, tek geçişli bir RO ile yapılamaz çünkü kalsiyum gibi katyonların varlığında kostik ve karbonat (CO) enjekte etmek RO membranlarında kireçtaşı oluşumuna neden olur.

Ön Arıtma

Hem mekanik hem de kimyasal muameleleri kullanarak uygun ön muamele, ters ozmoz sisteminin kirlenmesini, kireçlenmesini, erken membran yetmezliği ve sık temizlik gereksinimlerini önlemek için kritik öneme sahiptir. Aşağıda, bir RO sisteminin, uygun ön işlem yapılmadığı için karşılaştığı yaygın sorunların bir özeti bulunmaktadır.

Fouling

Zar yüzeyinde kirletici maddeler biriktiğinde, zarın etkili şekilde tıkanmasına neden olur. Belediye besleme suyunda, RO sisteminin hızlı bir şekilde tıkanması için yeterince büyük birçok kirletici madde vardır. Kirlenme tipik olarak bir RO sisteminin ön ucunda meydana gelir ve RO sistemi boyunca daha yüksek basınç düşüşü ve daha düşük permeat akışı ile sonuçlanır. Bu, daha yüksek işletme maliyetleri ve sonunda RO membranlarını temizleme veya değiştirme ihtiyacı anlamına gelir. RO membranının son derece ince gözenek ebadı göz önüne alındığında, ön muamele ve temizleme programınız ne kadar etkili olursa olsun, kirlenme en sonunda gerçekleşecektir. Bununla birlikte, uygun ön işleme sahip olmak, düzenli olarak kirlenme ile ilgili problemleri çözme ihtiyacını asgariye indirecektir.

Kirlenme aşağıdakilerden kaynaklanabilir:

-Parçacıklı veya koloidal materyal

-Organikler

-Mikroorganizmalar

Günümüzde kullanılan RO membranları, klor ve dezenfektanları dezenfektanlara tahammül edemediklerinden, bakteriler en yaygın kirlenme sorunlarından birini sunmaktadır. Membran yüzeyini kaplayan ve ağır kirlenmeye neden olan biyofilmler üretebilirler.

Analitik testler yaparak, RO'nuza gelen besleme suyunun tıkanma potansiyeli yüksek olup olmadığını belirleyebilirsiniz. Kirlenmeyi önlemenin en popüler yöntemleri, çoklu ortam filtrelerinin veya mikro filtrasyonun (MF) kullanılmasıdır. Bazı durumlarda kartuş filtrasyonu yeterli olacaktır.

Scaling

Bazı çözünmüş (inorganik) bileşikler daha konsantre hale geldikçe , bu bileşikler çözünürlük sınırlarını aşar ve membran yüzeyinde kireçlenme oluşabilir. RO zarı üzerinde oluşum eğiliminde olan en yaygın örnek kalsiyum karbonattır (CaCO3).

Kimyasal Girişim

Modern ince film kompozit membranlar, klor veya kloraminlere toleranslı değildir. Klor gibi oksitleyiciler membran gözeneklerinde onarılamaz hasara neden olabilir.

Mekanik Hasar

Ters Ozmoz sisteminde çok fazla geri basınç varsa, RO membranlarında mekanik hasar oluşabilir. Yüksek basınç pompalarını çalıştırırken değişken frekanslı tahrik motorları kullanarak ve RO ünitesinde kalıcı membran hasarına neden olabilecek aşırı geri basıncı önlemek için çek valfler ve / veya basınç emniyet valfleri takılarak önlem alınabilir.

RO membranları, RO sisteminin kalbidir ve RO membranlarının sağlığını belirlemek için belirli verilerin toplanması gerekir. Örneğin su sıcaklığı, basınçla doğrudan orantılıdır. Su sıcaklığı azaldıkça daha viskoz hale gelir ve RO permeat akışı, suyu membrandan geçirmek için daha fazla basınç gerektirdiğinden düşer. Aynı şekilde, su sıcaklığı arttığında, RO permeat akışı artacaktır. Sonuç olarak, bir RO sistemi için performans verileri normalleştirilmelidir.

Membran Temizleme

Membranlar, besleme suyunun kalitesine bağlı olarak yılda kez periyodik temizlik gerektirecektir. Genel bir kural olarak, basınç düşüşü veya tuz geçişi % 15 oranında artmışsa, RO membranlarını temizleme zamanı gelmiştir. Permeat akışı % 15 azaldıysa, RO membranlarının temizlenmesi zamanı gelmiştir. Membranları yerinde temizleyebilir veya sistemde uzmanlaşmış bir servis şirketi tarafından RO sisteminden sökülüp temizlenmesini sağlayabilirsiniz.

RO membranlarının temizlenmesi sadece uygun kimyasalların kullanımı ile sınırlı değildir. Akış, su sıcaklığı ve kalitesi, uygun şekilde tasarlanmış ve boyutlandırılmış temizleme kızakları ve deneyimli bir servis grubunun ters ozmoz membranlarını düzgün bir şekilde temizlemek için ele alması gereken birçok faktör vardır.

Ters Osmoz, demineralize veya deiyonize su gerektiren birçok endüstriyel uygulamada uygun su üretmek için etkili ve kanıtlanmış bir teknolojidir. Bir RO sisteminin doğru ön işlemden geçirilmesi ve izlenmesi, pahalı onarımların ve planlanmamış bakımın önlenmesi için çok önemlidir. Doğru sistem tasarımı, bakım programı ve deneyimli servis desteğiyle, RO sisteminiz uzun yıllar boyunca yüksek saflıkta su sağlamalıdır.