Przemysłowa odwrócona osmoza to wydajny i bardzo skuteczny system filtracji umożliwiający uzyskanie wody o najwyższym stopniu czystości. Systemy odwróconej osmozy zatrzymują wszystkie zanieczyszczenia, w tym bakterie i wirusy.
Spis treści:
- Zasada działania przemysłowej odwróconej osmozy
- Dobór przemysłowej odwróconej osmozy
- Zastosowanie przemysłowej odwróconej osmozy
- Działanie przemysłowej odwróconej osmozy – na co zwrócić uwagę?
- Sterowniki do przemysłowej odwróconej osmozy
- Przemysłowa odwrócona osmoza – podsumowanie
Zasada działania przemysłowej odwróconej osmozy
Odwrócona osmoza to proces membranowy, podczas którego z wody zostają wyeliminowane zanieczyszczenia o wielkości do 0,0001 mikrona. Molekularny sposób oddzielania cząsteczek w odwróconej osmozie charakteryzuje się skutecznością na poziomie do 98 proc., co czyni tę metodę wyjątkowo skutecznym, a przez to bardzo popularnym rozwiązaniem w różnych sektorach przemysłu.
Przemysłowa odwrócona osmoza umożliwia demineralizację i odsalanie wody morskiej.
W procesie przemysłowej odwróconej osmozy rozpuszczalnik (najczęściej woda) zostaje skierowany na półprzepuszczalną membranę. Pod wpływem ciśnienia cząsteczki wody „przechodzą” przez membranę tworząc tzw. permeat, czyli dokładnie oczyszczony produkt. Po drugiej stronie membrany pozostaje koncentrat zawierający zanieczyszczenia (cząsteczki soli, koloidy, drobnoustroje, itp.). Takie roztwór jest odprowadzany do kanalizacji lub poddawany ponownemu oczyszczaniu.
W przemysłowych jednostkach odwróconej osmozy stosuje się membrany o wielkości 8 cali o typie zwinięcia spiralnego.
Permeat charakteryzuje się bardzo wysoką czystością i niewielką konduktancją, przy czym przewodność wody po odwróconej osmozie wynosi około 10-20 μS/cm.
Jeśli w zakładzie przemysłowym zachodzi konieczność stosowania wody o jeszcze niższej przewodności, za odwróconą osmozą sugeruję montaż urządzenia demineralizującego wodę, działającego na zasadzie wymiany jonowej.
Piotr Pisarski
Dobór przemysłowej odwróconej osmozy
Wielkość, wydajność oraz parametry pracy przemysłowych systemów odwróconej osmozy dobiera się zazwyczaj na podstawie godzinowego zapotrzebowania na wodę. Określenie wydajności technologicznej systemu bazuje z kolei na stosunku 75 proc. permeatu do 25 proc. odrzutu. W procesie doboru optymalnych rozwiązań dużą rolę odgrywa także typ membrany osmotycznej. Na tym etapie najważniejsze dla określenia potrzeb danego przedsiębiorstwa są szczegółowe badania wody.
Nie ulega wątpliwości, że poprawny dobór systemu odwróconej osmozy to złożone zadanie, wymagające fachowej wiedzy i wieloletniego doświadczenia. Ponieważ znalezienie optymalnego rozwiązania nie zawsze wydaje się oczywiste, o pomoc warto poprosić eksperta z branży uzdatniania wody.
Zastosowanie przemysłowej odwróconej osmozy
Przemysłowa odwrócona osmoza znajduje zastosowanie wszędzie tam, gdzie woda musi się charakteryzować najwyższą możliwą jakością (szpitale i inne placówki medyczne, laboratoria chemiczne i farmaceutyczne, przedsiębiorstwa kosmetyczne i elektroniczne) oraz w procesach, takich jak uzdatnianie wody do waterjet, uzdatnianie wody do systemów nawilżania powietrza oraz demineralizacja wody w przemyśle.
Wybór przemysłowej odwróconej osmozy do demineralizacji wody to moim zdaniem mnóstwo korzyści. System jest stosunkowo prosty w obsłudze i nie wymaga stosowania preparatów chemicznych. W odróżnieniu od demineralizacji z zastosowaniem wymiany jonowej, odpada też kłopotliwa neutralizacja ścieków.
Piotr Pisarski
Permeat po odwróconej osmozie jako woda procesowa i technologiczna znajduje szerokie zastosowanie m.in. w przemyśle spożywczym, w browarnictwie, w lakiernictwie, w garbarniach, a także w przemyśle chemicznym. Przemysłowy system odwróconej osmozy może być również wykorzystywany do oczyszczania ścieków oraz odzyskiwania metali ze ścieków.
Zalety przemysłowej odwróconej osmozy
Oprócz oczywistej zalety, jaką jest wysoka skuteczność filtracji, montaż przemysłowej odwróconej osmozy niesie ze sobą wiele innych korzyści, w tym:
- Możliwość całkowitej automatyzacji systemu
- Nowoczesne panele kontrolne ułatwiające dokonywanie odczytów i zapewniające bezproblemową obsługę
- Możliwość łączenia modułów (uzdatnianie wody na większą skalę)
- Możliwość filtracji wody w trybie ciągłym
Działanie przemysłowej odwróconej osmozy – na co zwrócić uwagę?
Podczas gdy wszystkie zanieczyszczenia zostają zatrzymane na membranie osmotycznej w przemysłowej odwróconej osmozie, sam strumień wody (płynący wewnątrz, a więc po powierzchni dystansowej) jest kierowany do kanalizacji proporcjonalnie do odzysku wody (zgodnie z parametrami membrany). Proces ten jest stosunkowo łatwy, dzięki warstwie czystej wody tworzącej się bezpośrednio na powierzchni membrany przemysłowej odwróconej osmozy jako konsekwencja magnetyzacji. Warstwa magnetyczna charakteryzuje się tym, że swobodnie mogą na niej pływać zarówno molekuły, jak i cząsteczki, które zostały zatrzymane.
Obecne w wodzie zanieczyszczenia nie wchodzą w kontakt z membraną osmotyczną, a dzięki ciągłemu strumieniowi przemywania otwory membrany osmotycznej nie ulegają zatkaniu. Oryginalna technologia ciągłego przemywania gwarantuje tym samym, że membrany cienkowarstwowe przez długi czas pozostają w dobrej kondycji.
Spotkałem się nieraz z sytuacją, że dla uzyskania większej ilości czystej wody, w instalacji przemysłowej odwróconej osmozy użytkownicy przemysłowej odwróconej osmozy zakręcają zawór wody zrzutowej. Trzeba mieć jednak świadomość, że taka praktyka odbywa się kosztem samych membran. W takich warunkach zaburzona zostaje liniowa ciągłość płukania z odpowiednim przepływem sugerowanym przez producenta w dokumentacji technicznej. Zdecydowanie nie polecam takiego sposobu na zwiększenie wydajności.
Piotr Pisarski
Filtracja wstępna i separacja w przemysłowej odwróconej osmozie
W przypadku przemysłowej odwróconej osmozy niemal zawsze konieczna jest instalacja filtracji wstępnej i urządzeń zmiękczających, które mają za zadanie zabezpieczać membranę.
Do systemu przemysłowej odwróconej osmozy powinna trafiać woda o niskim stopniu twardości, bez żelaza, manganu, chloru oraz SDI wynoszącym mniej niż 5.
Eksploatacja membrany powoduje odkładanie się na jej powierzchni niepożądanych substancji, co prowadzi do zmniejszenia wydajności całego systemu filtracyjnego. Zapychanie membran (fouling) może mieć charakter odwracalny, gdy osad odkładany na powierzchni membrany może zostać całkowicie usunięty, a początkowa wydajność procesu jest przywrócona. Zjawisko to stwarza jednak dużo kłopotów w procesach ciśnieniowych. Aby utrzymać membranę osmotyczną w dobrej kondycji często stosuje się kondycjonowanie wody, polegające na dozowaniu specjalistycznych preparatów – antyskalantów. Takie rozwiązanie wydłuża żywotność membrany osmotycznej zapobiegając wytrącaniu i krystalizacji na jej powierzchni zanieczyszczeń.
Zawsze podkreślam, że niebezpieczna może być już pierwsza krystalizacja, gdy zaczopowaniu ulega cała powierzchnia membrany. Oczywiście, membranę osmotyczną można “ratować” stosując kąpiele w preparatach dopuszczonych przez producenta. Należy jednak mieć świadomość, że takie działanie nie daje gwarancji uzyskania satysfakcjonującego efektu końcowego.
Piotr Pisarski
Dezynfekcja przemysłowej odwróconej osmozy
Kolejnym problemem dla membrany osmotycznej są mikroorganizmy. Choć największe niebezpieczeństwo stanowią bakterie w wodzie, należy się również liczyć się z zagrożeniem ze strony glonów, pleśni oraz grzybów. Działania mające na celu minimalizację tego zjawiska mogą obejmować stosowanie całościowej dezynfekcji, jednak z zachowaniem wyjątkowej ostrożności. Z drugiej strony, w walce z mikroorganizmami ważna jest przede wszystkim prewencja, czyli brak pożywki oraz przestrzeni umożliwiającej rozwój i namnażanie drobnoustrojów.
Wzrost populacji mikroorganizmów generuje co najmniej kilka rodzajów problemów. W systemach przemysłowej odwróconej osmozy niekontrolowane namnażanie się drobnoustrojów może prowadzić do zaczopowania i zatykania porów w membranie, co mocno ogranicza przepływ (szczególnie w przypadku membran cienkowarstwowych). Mikroorganizmy mogą się również gromadzić w materiałach filtracyjnych znajdujących się w filtrach, przez co często bywają również źródłem wtórnego skażenia wody.
Dezynfekcja membran w warunkach przemysłowych powinna być wykonywana wedle potrzeb. Dezynfektanty skutecznie bowiem usuwają mikroorganizmy przeciwdziałając zanieczyszczeniom. Choć całkowite usunięcie drobnoustrojów nie jest możliwe, poprawnie przeprowadzona dezynfekcja zazwyczaj doprowadza wodę do stanu uznawanego za akceptowalny.
Dezynfektanty stosowane w systemach membranowych:
- Formaldehyd (HCHO)
- Kwaśny siarczyn sodu
- Surfaktanty kationowe (IV rzędowe sole amoniowe)
- Kąpiele oparte na kompozycji kwasu nadoctowego
- Perhydrol
- Chloramina
- Surfaktanty amfoteryczne (pochodne Betanina)
Dezynfektanty powinny być stosowane po chemicznym czyszczeniu membran, lub w trakcie, jeśli osady są w miarę luźne i łatwo usuwalne w trakcie płukania. Chemiczne czyszczenie szczególnie alkaliczne kąpiele mają również za cel rozpuszczenie biofilmu. Wysokie temperatury nawet krótkookresowe przegrzewy do 70°C w czasie do 30 minut zwiększają skuteczność dezynfekcji.
Zawsze podkreślam, że woda do roztworu myjącego powinna być pozbawiona chloru lub innych utleniaczy, a także związków żelaza. Przy niektórych utleniaczach takich jak np. perhydrol może dojść do zainicjowania reakcji Fentona i zniszczenia membrany.
Piotr Pisarski
Warto pamiętać, że większość membran cienkowarstwowych przemysłowej odwróconej osmozy nie toleruje preparatów utleniających oraz wysokiej temperatury. W takim przypadku optymalnym rozwiązaniem jest czyszczenie chemiczne. W zależności od rodzaju zanieczyszczeń w pierwszej kolejności warto sięgnąć po preparaty o niskim, a następnie o wysokim pH z uwzględnieniem domieszek detergentu oraz środka chelatującego. Czyszczenie chemiczne można uzupełnić odkażaniem z zastosowaniem biocydów lub preparatów zalecanych przez producenta.
Okresowej dezynfekcji powinny być również poddawane filtry wstępne, przy czym częstotliwość odkażania zależy przede wszystkim od rodzaju problemów związanych z wydajnością przemysłowej odwróconej osmozy.
Filtry wstępne można dezynfekować nawet dużą ilością związków utleniających. Skuteczność takiego działania zależy zarówno od dawki preparatu, jak i czasu trwania procesu w myśl zasady, że im dłuższy jest czas działania, tym lepiej. Jeśli pozwalają na to materiały, z których składa się system filtracji wstępnej, dezynfekcję można przeprowadzić za pomocą gorącej wody. Gdy proces ma trwać godzinę, temperatura powinna wynosić około 82°C, a jeśli krócej – musi być odpowiednio wyższa.
Przed rozpoczęciem procesu dezynfekcji należy się upewnić, że stężenie preparatu odkażającego oraz temperatura procesu nie spowodują uszkodzenia materiałów konstrukcyjnych systemu przemysłowej odwróconej osmozy.
Sterowniki do przemysłowej odwróconej osmozy
Niezwykle istotnym elementem całego systemu przemysłowej odwróconej osmozy jest sterownik. Elementy kluczowe to DTR (dokumentacja techniczno-ruchowa) i zabezpieczenia membrany.
Zakup dobrej jakości sterownika to zazwyczaj spory wydatek, ale poleganie na tańszych zamiennikach według mojej oceny wydaje się zbyt dużym ryzykiem. Systemy przemysłowej odwróconej osmozy z pompą wysokociśnieniową i bez sterownika, choć bardziej budżetowe są również mocno awaryjne.
Piotr Pisarski
Sterownik w przemysłowej odwróconej osmozie może wykonywać szereg zadań. Kluczowe znaczenie ma w tym przypadku sterowanie nastawne dla płukania membran (czasowe lub wymuszone), co pomaga utrzymywać system filtracji w dobrej kondycji.
Przemysłowa odwrócona osmoza – podsumowanie
Odwrócona osmoza to precyzyjna i wydajna metoda uzdatniania wody pozwalająca uzyskiwać wodę o najwyższym stopniu czystości dla zakładów o profilu produkcyjno-przemysłowym. Na rynku można znaleźć gotowe przemysłowe odwrócone osmozy oraz systemy przygotowywane pod indywidualne zamówienie. Jeśli jesteś zainteresowany montażem przemysłowej stacji uzdatniania wody, skorzystaj z usług renomowanego dostawcy, który cieszy się zaufaniem wśród swoich klientów.
