Техническото обслужване на инсталацията за обратна осмоза (ОО-инсталация) изисква редовни проверки и контрол на различни параметри, за да се гарантира ефективна и надеждна работа. Ето някои от ключовите аспекти на техническото обслужване:
Манометри:
- Контрол на налягането преди и след картриджния филтър.
- Наблюдение на налягането на входящата вода преди помпата за високо налягане и след неяо при подаване на първия модул за обратна осмоза.
- Измерване на налягането на концентрата преди регулиращия клапан.
Расходомери:
- Мониторинг на потока на получения пермеат и на концентрата.
Кондуктометри:
- Измерване на относителната електропроводимост (солесъдържание) на пермеата и началната вода.
Термометри или пирометър:
- Отчитане на температурата на входящата вода, пермеата и корпуса на помпа за високо налягане.
По време на първоначалната експлоатация на нова ОО-инсталация, е важно записването на всички начални настройки и показатели в стартов лист. Това представлява известна отправна точка, която помага при отстраняването на проблеми и анализа на възможни отклонения в бъдеще.
Техническото обслужване не означава само ремонт и замяна на части, но също така включва предприемане на мерки за намаляване на честотата на ремонтите или замяната на отделни елементи. То предполага комплекс от действия, насочени към намаляване или предотвратяване на проблемите в работата на системата, като се осъзнава, че проблеми могат да възникнат преди да се превърнат в явна неизправност.
Техническото обслужване на ОО-инсталации играе ключова роля в гарантирането на тяхната ефективност и надеждност. Това включва поддръжка на операциите в съответствие с проектните параметри, редовна проверка и обслужване на оборудването за предварителна обработка на входящата вода, както и систематично анализиране на самата входяща вода. Високопроизводителните системи за обратна осмоза изискват специални журнали, в които да се записват режимите на работа.
Ето няколко въпроса, които могат да подчертаят важността на техническото обслужване:
Дали сте имали проблеми с ОО-инсталация?
- Ако да, това може да подчертае необходимостта от систематично техническо обслужване.
Дали се е повтарял един и същ проблем с ОО-инсталация?
- Повтарящи се проблеми могат да бъдат индикация за липса на редовни технически проверки и поддръжка.
Дали някой е правил проверка на производителността на ОО-инсталация преди да възникне проблемът?
- Редовното измерване и оценка на производителността предотвратява потенциални проблеми.
Дали има документация, илюстрираща резултатите от работата на ОО-инсталация във времето?
- Поддържането на подробни записи за производителността и резултатите от анализите на водата може да помогне в предвиждането и решаването на бъдещи проблеми.
Систематичното техническо обслужване не само предпазва от неизправности, но и допринася за по-дълъг жизнен цикъл и по-ефективна работа на ОО-инсталация.
V. ВЛИЯНИЕ НА РАЗЛИЧНИТЕ ФАКТОРИ ВЪРХУ РАБОТАТА НА ИНСТАЛАЦИЯТА ЗА ОБРАТНА ОСМОЗА
Най-често собствениците на ОО-инсталации се безпокоят за производителността им по отношение на пречистваната вода и качеството на пречистената вода.
Както вече подчертахме в глава 4 на настоящата статия, степента на наситеност на пермеата със съставките, присъстващи във входящата вода, зависи от вида на използвания мембранен обратноосмотичен елемент, както и от материала на самата мембрана. Обикновено след достатъчно коректна предварителна обработка на водата степента на обезсоляване на водата при едностъпална ОО-инсталация е между 95% и 98%, което означава, че при входяща вода според СанПиН (1000 мг/л), относителната електропроводимост на пермеата ще бъде в интервала от 20 до 50 мкСим/см. Това значение не може да се промени по време на експлоатацията, поради което при избора на конфигурация на ОО-инсталация и марката на ОО-мембрана е необходимо да се обърне специално внимание на този аспект.
В Таблица 2 са представени някои примери на общи проблеми, които могат да възникнат при експлоатацията на ОО-инсталация.
Таблоца 2
| Проблем | Причина | Начини за отстваняване на проблема |
| Повишено солесъдържание на пермеата | 1. Влошаване качеството на водата | Да се намали относителния дял на пермеата / Да се увеличи относ. дял на концентрата при постоянен разход на входящата вода |
| 2. Низко налягане на входящата вода | Да се увеличи налягането на входящата вода | |
| 3. Замърсени мембрани | Да се осъществи химическо прочистване на мембраните | |
| 4. Неизправна помпа | Да се замени помпата | |
| 5. Повредени мембрани | Да се заменят повредените мембрани | |
| 6. Замърсен датчик на кондуктометъра | Да се почисти и калибрира датчикът | |
| Занижен изход на пермеата | 1. Понижаване на температурата | Да се увеличи температурата и/или налягането |
| 2. Замърсени мембрани | Да се осъществи химическо почистване на мембраните | |
| 3. Повредени мембрани | Да се заменят повредените мембрани | |
| 4. Низко налягане на входящата вода | Виж следващите инструкции | |
| Низко налягане на входящата вода | 1. Запушени филтри на предварителното пречистване | Да се промият или заменят филтрите |
| 2. Низко налягане на входящата вода | Да се увеличи налягането | |
| 3. Повреден електрамгнитен клапан на входа на инсталацията | Да се замени електромагнитния клапан |
Както виждаме от тази таблица, освен основната причина за смущения в работата на ОО-инсталация - образуването на различни отлагания върху повърхността на ОО-мембрани (вж. глава X от този документ), може да има и други причини за възникване на проблеми при експлоатацията на ОО-инсталация; също както може да има няколко начина за разрешаване на тези проблеми. За да се разбере това, ще разгледаме въздействието на различните външни фактори върху работата на ОО-инсталация.
1. Въздействие на налягането на входящата вода
Налягането на входящата вода, подавано на ОО-мембрани, влияе както на относителния поток на ОО-пермеат, така и на отделянето на концентрата от ОО-мембрани.Както е показано на Фигура 2, относителният поток на ОО-пермеат през ОО-мембрана се увеличава пропорционално на повишаване на налягането на входящата вода. Повишаването на налягането на входящата вода също така води до увеличаване на задържането на соли, но, както е показано на фиг. 2, тази зависимост не е линейна.
Тъй като мембраните за обратна осмоза не са напълно съвършени бариери за разтворените соли във входящата вода, през мембраната винаги преминава определено количество соли. С увеличаване на налягането на началната вода това проникване на соли става все по-малко, тъй като водата "прониква" през мембраната с по-голяма скорост отколкото солите могат да бъдат транспортирани.
Въпреки това съществува определен предел за количество соли, което може да бъде задържано от ОО-мембрана чрез повишаване на налягането на входящата. Това се вижда от платото на кривата на задържането на солите (фиг. 2): след определено налягане преминаването на соли през ОО-мембрана практически не се увеличава. Това показва, че част от солите остават свързани с водата, която преминава през ОО-мембрана.
Освен това, с увеличаване на налягането на входящата вода се получава уплътняване (сгъстяване) на ОО-мембрана. Това от своя страна оказва влияние върху намаляването на относителния поток на пермеата, който преминава през ОО-мембрана.
2. Въздействие на температурата на входящата вода
Въздействието на температурата на входящата вода, подавана на ОО-мембрани, влияе както на задържането на солите, така и на относителния поток на пермеата.
Производителите на ОО-мембрани обикновено предоставят данни за тях при стандартна температура от 25°С (298°К). Както е показано на фиг. 3, ефективността на ОО-мембрани е много чувствителна към промените в температурата на входящата вода. Когато температурата на водата се повиши, относителният поток на пермеата се увеличава почти линейно, основно поради по-високата скорост на дифузия на водата през ОО-мембрана.
Зависимостта на относителния поток на пермеата от температурата се описва с помощта на корекционния температурен коефициент (TCF - Temperature Correction Factor) чрез следния израз:
TCF = exp (K·(1/(273 + t) – 1/298))
където, K е характеристична константа за материала на ОО-мембрана, t е температурата на входящата вода в градуси Целзий.
Относителната промяна на специфичния (относителния) поток на пермеата при увеличение на температурата на входящата вода за полиамидни ОО-мембрани от различни производители е показана на фиг. 4. При това температурата от 25°C (298°C), използвана в горепосочената формула и на графиката, се използва като стандартна, при която TCF = 1.
За инженерни изчисления може да се използва следната аксиома: за всяко едно изменение (намаляне/увеличаване) на температурата на входящата вода, изменението (намаляне/увеличаване) на относителния поток на пермеата е около 3% от номиналната стойност.
Тъй като от ОО-инсталация се изисква постоянна производителност, отклоненията в производителността при промени на температурата на входящата вода се компенсират чрез налягането на подаваната входяща вода. Повишаването на температурата на входящата вода също така води до по-ниско задържане на солите или по-голяма проницаемост на солите. Това също е свързано с по-висока скорост на дифузия на солите през ОО-мембрана.
Както е видно от фигура 4, производителността на мембраните при температура на водата от 5°С е приблизително наполовина по-ниска в сравнение с тази при 25°С. Ако е необходимо поддържане на производителността на ОО-установка на определено ниво, независимо от възможното намаляване на температурата на входната вода, това може да бъде критично. Работата на ОО-установка в широк диапазон на температури може да изисква използването на повече мембрани или по-високо налягане на началната вода, което съществено увеличава разходите за инсталацията. В някои случаи, при наличие на евтина топлинна енергия, е по-лесно и изгодно да се поддържа температурата на входящата вода (например, с предварително затопляне).
От друга страна, способността на ОО-мембрани да издържат на повишени температури разширява обхвата на техните приложения и е от съществено значение по време на операции за почистване на мембраните, тъй като тя позволява използването на по-агресивни и по-бързи процеси за промиване.
3. Въздействие на общото съдържание на соли във входящата вода
Осмотичното налягане зависи от вида и концентрацията на солите или органичните вещества, съдържащи се във входящата вода. С увеличаване на концентрацията на солите се увеличава и осмотичното налягане. Следователно, налягането на подаване на входящата вода, необходимо за промяната на естествената посока на осмотичния поток, предимно се определя от нивото на съдържание на соли във входящата вода.
Графиката на фиг. 5 демонстрира, че при постоянно налягане на входящата вода увеличението на концентрацията на солите във входящата вода води до намаляване на относителния поток на пермеата, преминаващ през ОО-мембрана. Т.е. повишаването на осмотичното налягане поради увеличаването на концентрацията на солите трябва да се компенсира с работното налягане на входящата вода. На фигура 5 също така се вижда, че задържането на соли от ОО-мембрана намалява при повишаване на концентрацията на солите във входящата вода, т.е. качеството на пермеата се влошава.
4. Влияние на степента на извличане на пермеата (Recovery)
Както е показано на фиг. 6, ефектът на обратната осмоза възниква, когато естественият осмотичен поток между разредения разтвор и концентрирания разтвор се обърне под въздействието на налягането на входящата вода.
Когато процентът на извличане на ОО-пермеат се увеличава (а налягането на входящата вода остава постоянно), концентрацията на солите в останалата на ОО-мембрана входяща вода се увеличава, а заедно с това се увеличава и естественото осмотично налягане. Този растеж ще продължи, докато не се изравни с налягането, подавано от входящата вода. Максималният процент на степента на извличане на пермеата, възможен във всяка система за обратна осмоза, обикновено зависи не от ограничителното осмотично налягане, а от концентрацията на солите, присъстващи във входящата вода, и тяхната склонност към отлагане на повърхността на мембраната във формата на минерални наслоявания.
5. Въздействие на рН на входящата вода
Тънките композитни ОО-мембрани обикновено са стабилни в широк диапазон на рН (фиг. 7), при което ефективността на задържане на соли практически не зависи от рН на изходната вода. Относителният поток на пречистената вода (пермеата) също е стабилен.
Тази висока химическа стабилност на ОО-мембрани в широк диапазон на рН предоставя неоспоримо предимство и позволява прилагането на по-ефективни процедури по почистване на тяхната повърхност и използването на по-силни химикали за промиване.