Come aumentare il tasso di recupero di una membrana ro industriale?
Nei progetti di trattamento delle acque, il tasso di recupero è un parametro comunemente discusso. Si riferisce alla percentuale di acqua di alimentazione che viene convertita in acqua prodotta (permeato). È un indicatore importante per valutare l'efficienza e il rapporto costo-efficacia dei sistemi a membrana RO industriali. Come si può quindi migliorare il tasso di recupero nei progetti di trattamento delle acque?
1.Qual è il tasso di recupero di un sistema RO?
Il tasso di recupero si riferisce alla percentuale di acqua di alimentazione (dopo il pretrattamento) che viene convertita in acqua prodotta (permeato) in un sistema ad osmosi inversa (RO).
- Tasso di recupero del sistema Y (%) = (portata acqua prodotta/portata acqua di alimentazione) × 100%
Il tasso di recupero di un progetto di trattamento delle acque è strettamente correlato ai tassi di recupero dei seguenti moduli:
① Tasso di recupero di un singolo elemento della membrana RO: è determinato dal produttore. Ad esempio, è tipicamente intorno al 15% per le membrane di acqua salmastra e al 10% per le membrane di acqua di mare. Per un elemento di membrana RO standard da 40 pollici (1 pollice = 2,54 cm), in genere non è consigliabile che il tasso di recupero operativo effettivo superi il 18% (ad eccezione dei sistemi RO di secondo passaggio, dove di solito non è superiore al 30%).
② Tasso di recupero a passaggio singolo di un sistema RO: si riferisce al tasso di recupero di un singolo passaggio, ovvero l'acqua prodotta da un passaggio divisa per l'acqua di alimentazione di quel passaggio. È determinato dalla configurazione e disposizione degli elementi della membrana.
③ Tasso di recupero complessivo Y di un sistema RO: questo è il tasso di recupero totale durante il funzionamento effettivo. È influenzato sia dal tasso di recupero a passaggio singolo che dal rapporto di riutilizzo del concentrato (salamoia) ed è il parametro di recupero più comunemente considerato nella progettazione e nel funzionamento del sistema.
2. Come migliorare il tasso di recupero del sistema di un'unità RO?
① Aumentare il numero di stadi di membrana per migliorare il recupero
Il concentrato scaricato dal primo stadio a membrana può essere immesso direttamente nel secondo stadio per un ulteriore trattamento. Le configurazioni multistadio (come i sistemi a tre o quattro stadi) possono raggiungere tassi di recupero più elevati.
In un sistema RO a più livelli, lo stadio a monte gestisce tipicamente un flusso maggiore rispetto allo stadio a valle; pertanto, il numero di elementi di membrana nel primo stadio è solitamente maggiore rispetto agli stadi successivi.
All'aumentare del numero di stadi RO, aumenta anche il fattore di concentrazione del concentrato. Ad esempio, con un recupero del sistema del 50%, il fattore di concentrazione è circa 2; al 75% di recupero aumenta a circa 4; e con un recupero dell'80%, arriva a circa 5.
A causa della polarizzazione della concentrazione all'interno del sistema di membrana, la salinità vicino alla superficie della membrana aumenta in modo significativo. Di conseguenza, le incrostazioni potrebbero verificarsi più velocemente del previsto perché l'acqua di alimentazione diventa progressivamente concentrata. Nelle applicazioni di desalinizzazione dell'acqua salmastra, il recupero è generalmente compreso tra il 50 e l'80%. Tuttavia, la scelta del recupero finale dipende dalle condizioni operative, dalle caratteristiche dell'acqua non depurata e da altri fattori di progettazione. L'impostazione di un tasso di recupero eccessivamente alto può aumentare il rischio di incrostazioni e incrostazioni.
Nota:L'estensione della lunghezza dell'alloggiamento della membrana può anche aumentare il numero di elementi della membrana in serie. Tuttavia, recipienti a pressione troppo lunghi possono causare una pressione insufficiente negli ultimi elementi e un flusso ridotto, influenzando negativamente il recupero complessivo del sistema. Allo stesso tempo, gli alloggiamenti più lunghi richiedono una pressione di alimentazione più elevata, con conseguente aumento del consumo di energia.
② Miglioramento del recupero attraverso il ricircolo del concentrato
Il ricircolo del concentrato si riferisce al ritorno di una parte del flusso di concentrato del sistema RO all'ingresso della pompa ad alta pressione (con o senza pretrattamento aggiuntivo, il che fa una differenza significativa). Dopo la miscelazione con l'acqua di alimentazione, rientra nel sistema a membrana per un ulteriore trattamento ad osmosi inversa. Si tratta di un metodo efficace per migliorare il recupero del sistema, particolarmente adatto per sistemi con capacità di produzione relativamente bassa in cui il flusso non può utilizzare completamente recipienti a membrana lunghi (ad esempio recipienti a pressione da 12 metri).
Le strategie di ricircolo comuni includono:
- Ricircolo parziale del concentrato RO di primo passaggio nel serbatoio dell'acqua non depurata
- Ricircolo completo del concentrato RO di secondo passaggio nel serbatoio dell'acqua non depurata
- L'acqua di risciacquo dell'elettrodo EDI riciclata nel serbatoio del permeato RO di secondo passaggio o a monte del sistema RO di secondo passaggio
Tuttavia, il ricircolo del concentrato aumenta la concentrazione di sostanze inquinanti all'ingresso dell'alimentazione, il che aumenta il rischio di incrostazioni e incrostazioni nel sistema RO. Pertanto, sono essenziali un rigoroso controllo operativo e una gestione del sistema. Sulla base dell'analisi della qualità dell'acqua non depurata, è necessario progettare adeguatamente il pretrattamento, i tassi di recupero, la temperatura operativa e altri parametri del sistema.
È fortemente sconsigliato aumentare il recupero del sistema semplicemente regolando le aperture e i rapporti della valvola di alimentazione/concentrato senza un'adeguata considerazione della progettazione. Un funzionamento improprio di questo tipo può accelerare la formazione di incrostazioni sulla membrana e causare gravi danni al sistema.
Nota:Quando non viene applicato il ricircolo del concentrato, la relazione tra il recupero dell'elemento della membrana e il recupero del sistema segue generalmente le correlazioni di progettazione standard.
