نرخ شدت جریان در سیستم اسمز معکوس

یک سیستم RO تصفیه آب بر مبنای نرخ شدت جریان تولید شده ، سنجیده می‌شود. انتظار می‌رود که یک سیستم RO 800 gpm ، به اندازه‌ 800gpm آب تصفیه شده تولید نماید. معمولاً شدت جریان‌های ورودی و دفع شده ، برابر با مقادیر پیش‌بینی شده در جزئیات طراحی نیستند ( این مقادیر معمولاً با معلوم بودن نرخ شدت جریان آب تصفیه شده و درصد بازیافت محاسبه می‌شوند).
در برخی موارد ، ممکن است نرخ شدت جریان واقعی و طراحی شده‌ آب تصفیه شده در سیستم RO با نرخ شدت جریان موجود در "پلاک دستگاه" متفاوت باشد. در بیشتر مواقع ، به‌دلیل وجود منابع نامرغوب آب ورودی یا به‌ علت درجه حرارت پایین آب خوراک ، سیستم RO از طریق محاسبات طراحی دوباره ارزیابی می‌شود.

بازیافت
بازیافت (که بعضی اوقات "تبدیل" نامیده می‌شود) عبارتی است که توضیح می‌دهد چه‌درصدی از حجم آب ورودی "بازیابی" یا تصفیه شده است. معمولاً ، مقدار بازیافت در سیستم RO تقریباً بین 50 تا 85 درصد است ، در بیشتر سیستم های طراحی شده مقدار بازیافت 75درصد درنظر گرفته می‌شود. ( مقدار بازیافت در مدول‌ ممبرین با بافت مارپیچی از 10 تا 15 درصد متغیر می‌باشد ). اگر مقدار بازیافت یک سیستم مساوی با 75 درصد باشد یعنی به‌ازای هر 100gpm جریان ورودی ، 75 gpm آب تصفیه شده و 25 gpm جریان غلیظ شده تولید خواهد شد. مقدار بازیافت از طریق معادله‌ زیر محاسبه می‌گردد:
100 ×(شدت جریان آب خوراک/شدت جریان آب تصفیه شده) = ٪بازیافت
در مقدار بازیافت برابر با 75٪ ، حجم جریان غلیظ شده مساوی با یک چهارم حجم جریان ورودی است. اگر فرض شود که ممبرین تمام جامدات حل‌شده را در خود نگه دارد ، کل آنها در یک چهارم از حجم آب ورودی قرار می‌گیرند. ازاینرو ، غلظت جامدات حل‌شده‌ و نگه‌داشته شده ، چهار برابر مقدار آن در جریان ورودی است. (تا وقتی ‌که کل جامدات حل‌شده توسط ممبرین نگه‌داشته نشده باشند ، این مقدار فقط یک تقریب محسوب می‌شود). این مقدار "ضریب غلظت" نامیده می‌شود. در مقدار بازیافت برابر با 50 درصد ، حجم جریان غلیظ شده مساوی با نصف جریان آب ورودی است. در این حالت ، غلظت جامدات حل‌شده دو برابر می‌شود ، زیرا ضریب غلظت مساوی با 2 است. جدول 1 ضریب غلظت را به‌عنوان تابعی از مقدار بازیافت نشان می‌دهد. درک مفهوم غلظت جریان دفع شده نیز مهم است زیرا سطحی از ممبرین که با جریان غلیظ شده در تماس است ، سطحی است که بر روی آن لای و رسوب تشکیل می‌شود.

جدول 1 ضریب غلظت به‌عنوان تابعی از مقدار بازیافت


بیشتر شدن بازیابی ، باعث می‌شود که مقدار آب دفع شده کاهش یابد. هر چند ، بیشتر شدن مقدار بازیابی باعث کمتر شدن خلوص آب تصفیه شده نیز می‌گردد. مثال نشان داده شده در شکل 1 را ببینید. در انتهای جریان ورودی بر روی ممبرین ، غلظت جریان ورودی مساوی با 100ppm است ، درصورتی‌که مقدار بازیافت برابر با 0 درصد می‌باشد ، و 2 درصد از کل جامدات حل شده (TDS) از ممبرین عبور می‌کنند. مقدار صحیح نفوذ در این نقطه مساوی با تقریباً 2ppm است. هنگامی‌که جریان آب ورودی از روی سطح ممبرین‌های بیشتر و بیشتری عبور نماید ، آب بیشتری نیز بازیابی می‌شود. در مقدار بازیافت برابر با 50 درصد ، ضریب غلظت مساوی با 2 است ، بنابراین اکنون غلظت آب ورودی تقریباً برابر با 200 ppm می‌باشد. اکنون غلظت آب تصفیه شده در این نقطه مساوی با 4 ppm است. در مقدار بازیافت برابر با 75 درصد ، ضریب غلظت برابر با 4 است ، بنابراین اکنون غلظت جریان آب ورودی تقریباً مساوی با 400 ppm می‌باشد. غلظت آب تصفیه شده در این نقطه برابر با 8 ppm خواهد بود. ازاین‌رو بازیابی بیشتر باعث کم شدن خلوص محصول می‌شود.
طراح سیستم RO ، مقدار بازیابی را برای سیستم انتخاب می‌کند ؛ این مقدار مربوط به خاصیت ممبرین نمی‌باشد. طراح باید بین بازیابی بیشتر و در نتیجه کاهش مقدار آب غلیظ و خارج شده و نیز کاهش مقدار خلوص آب تصفیه شده توازن ایجاد کند.

شکل 1 غلظت جریان آب نمک و جریان لحظه‌ای آب تصفیه شده به‌عنوان تابعی از مقدار بازیافت


عملاً ، مقدار بازیافت در سیستم RO با استفاده از شیر کنترل جریان نصب شده بر روی مسیر جریان غلیظ شده در RO ، تنظیم می‌شود. بسته شدن این شیر باعث زیادتر شدن فشار عملیاتی می‌شود ، در نتیجه نیروی وارده به آب موجود در ممبرین ، در جهت بخشی از ممبرین که مربوط به آب خوراک/محلول غلیظ شده می‌باشد ، بیشتر شده و در نتیجه مقدار بازیافت زیادتر می‌گردد.
مقدار بازیافت در یک سیستم RO توسط طراح ، ثابت در نظر گرفته می‌شود. زیاد کردن مقدار بازیافت طراحی شده ، می‌تواند باعث سریع‌تر شدن لای‌گرفتگی و رسوب گرفتگی ممبرین شود ، زیرا برای شستشوی ممبرین در قسمتی که مربوط به آب نمک است ، آب کمی وجود خواهد داشت. کم کردن مقدار بازیافت طراحی شده نیز مخالف با روند تراکم رسوب‌گذاری و لای گرفتگی بر روی ممبرین نخواهد بود ، اما باعث می‌شود که حجم پساب در سیستم RO زیادتر شود.
 

تولید و ساخت صنعتی