L-ilma jgħaddi mill-membrana taħt pressjoni, iżda l-melħ u l-materja organika ma jistgħux jgħaddu u jinqabdu fuq il-wiċċ tal-membrana. L-"akkumulazzjoni" tas-solut fuq il-wiċċ tal-membrana għandha konċentrazzjoni ferm ogħla mill-fluss tal-ilma bl-ingrossa; din hija polarizzazzjoni tal-konċentrazzjoni. Il-formazzjoni ta 'dan is-saff tal-konfini għandha impatt komprensiv fuq is-sistema.
F'sistemi ta' reverse osmosis, il-proporzjon tal-konċentrazzjoni tas-solut fil-wiċċ tal-membrana mal-konċentrazzjoni fil-fluss tal-ilma bl-ingrossa huwa definit bħala l-fattur tal-polarizzazzjoni tal-konċentrazzjoni. Fil-prattika tal-inġinerija, huwa ġeneralment ikkontrollat taħt 1.2. Madankollu, ladarba l-kanal tal-għalf jiġi mblukkat jew ir-rata tal-fluss tonqos, tista 'faċilment togħla għal 1.4 jew saħansitra 1.5. Dan ifisser li l-konċentrazzjoni tal-melħ fil-wiċċ tal-membrana hija 40% -50% ogħla mill-konċentrazzjoni tal-melħ tal-konċentrat li nkejlu.
Pereżempju, b'ilma salmastru tipiku, meta l-konċentrazzjoni tal-melħ tal-konċentrat tal-massa hija 5000 mg/L, il-konċentrazzjoni lokali fil-wiċċ tal-membrana tista 'tilħaq 7000-7500 mg/L. Il-pressjoni osmotika hija direttament proporzjonali għas-salinità - għal kull żieda ta '1000 mg/L fis-salinità, il-pressjoni osmotika tiżdied b'madwar 0.07 MPa (0.7 bar).
Żieda ta '2500 mg/L fil-konċentrazzjoni tal-wiċċ tirriżulta fi kważi 0.18 MPa addizzjonali (1.8 bar) fi pressjoni osmotika. Għal sistemi tal-membrana tal-ilma salmastru li joperaw f'1.0-1.2 MPa, dan ifisser li 15% -18% tal-pressjoni tas-sewqan netta hija assorbita mill-polarizzazzjoni tal-konċentrazzjoni.
Kwantifikazzjoni tar-rata tal-fluss tal-permeat u r-rata tad-desalinizzazzjoni:
Skont il-manwali tekniċi tal-manifattur tal-membrana (bl-użu tas-serje DuPont FilmTec bħala eżempju), bi tnaqqis ta '15% fir-rata tal-fluss tal-għalf u żieda minn 1.2 għal 1.4, ir-rata tal-fluss tal-permeat tas-sistema se tonqos bi 12% -18% f'mod ta' pressjoni kostanti. Dan mhux minħabba l-fouling tal-membrana, iżda pjuttost il-forza effettiva tas-sewqan li qed tiġi kkumpensata.
Rigward ir-rata ta 'desalinizzazzjoni, għal kull żieda ta' 0.1 f', il-permeabilità ta 'NaCl tiżdied b'madwar 20% -30%. Meta r-rata tad-desalinizzazzjoni ta 'membrana normali tal-ilma salmastru hija 99.5%, il-konduttività tal-permeat hija bejn wieħed u ieħor 10-15 µS/cm.
Meta l-polarizzazzjoni tal-konċentrazzjoni tkun severa, il-konduttività tal-permeat tista 'titla' għal 30-50 µS/cm. Għal sistema ta 'reverse osmosis bi stadju wieħed b'sodda mħallta, dan jista' jfisser li ċ-ċiklu ta 'riġenerazzjoni tas-sodda mħallta huwa kkompressat minn 72 siegħa għal inqas minn 24 siegħa, u jirdoppja l-konsum ta' aċidu u alkali.
Skala Riskju:
L-Indiċi tas-Saturazzjoni tal-Langerile (LSI) tal-karbonat tal-kalċju huwa tipikament iddisinjat biex ikun taħt 1.8 (b'inibituri tal-iskala). Il-polarizzazzjoni tal-konċentrazzjoni żżid il-konċentrazzjoni fil-wiċċ tal-membrana, li tirriżulta f'valur LSI attwali 0.5-1.0 ogħla mill-fluss tal-ilma bl-ingrossa.
Fi proġett ta 'użu mill-ġdid tal-ilma mormi, il-konċentrat bl-ingrossa LSI kien 1.6. Iż-żieda ta 'inibituri tal-iskala kellha tkun sigura skont id-disinn, iżda waqt it-tħaddim, id-differenza tal-pressjoni fl-element tal-membrana terminali żdied minn 10 psi għal 25 psi fi żmien tliet xhur. Id-dissezzjoni żvelat kristalli tal-karbonat tal-kalċju fuq il-wiċċ tal-membrana, b'wiċċ mkejjel LSI għoli daqs 2.4-2.7, konsegwenza diretta tal-akkumulazzjoni tal-konċentrazzjoni tas-saff tal-konfini.
L-iskala tas-sulfat hija saħansitra aktar sensittiva. Il-prodott tas-solubilità (Ksp) tas-sulfat tal-kalċju huwa bejn wieħed u ieħor 2.4 × 10⁻⁵ (25 grad). Meta l-fattur tal-polarizzazzjoni tal-konċentrazzjoni huwa 1.4, il-prodott tal-jone tal-wiċċ jista 'faċilment jaqbeż Ksp b'1.2-1.5 darbiet, li jwassal għall-formazzjoni tal-kristall. Ladarba l-kristalli jippreċipitaw, it-tindif kimiku ħafna drabi jeħtieġ ċirkolazzjoni għal 6-8 sigħat jew aktar, u tindif wieħed jista 'jnaqqas b'mod permanenti r-rata tad-desalinizzazzjoni b'0.5% -1%.
Standards ta' kontroll għall-parametri operattivi:
Fil-linji gwida tad-disinn tal-element tal-membrana, ir-rata finali tal-fluss tal-konċentrat hija l-indikatur tal-kontroll tal-qalba. Għal elementi tal-membrana ta '8 pulzieri, ir-rata tal-fluss tal-konċentrat għal kull unità hija tipikament mhux inqas minn 3.6 m³/h.
Meta r-rata tal-fluss tinżel taħt it-3.0 m³/h, il-forza tal-qtugħ tal-wiċċ tal-membrana tonqos minn madwar 250-300 s⁻¹ għal madwar 150 s⁻¹, li tirriżulta f'żieda sinifikanti fil-ħxuna tas-saff tal-konfini.
Id-dejta tal-kejl attwali turi li f'dan il-punt, il-valur jista 'jaqbeż minn 1.15-1.2 normali għal aktar minn 1.35, u r-rata ta' desalinizzazzjoni tas-sistema se turi tnaqqis osservabbli fi żmien 1-2 ġimgħat.
Rata ta' Irkupru u Polarizzazzjoni tal-Konċentrazzjoni:
Għal sistema ta' reverse osmosis ta'-stadju wieħed, iż-żieda tar-rata ta' rkupru minn 50% għal 75% żżid il-valur tal-element finali tal-membrana b'madwar 0.1-0.15. Dan huwa għaliex is-sistemi huma ġeneralment iddisinjati b'żewġ jew saħansitra tliet stadji, bir-rata ta 'rkupru ta' kull stadju kkontrollata f'40% -50%. Ir-rata ta 'rkupru ġenerali tiżdied billi jiżdiedu aktar stadji, aktar milli billi tingħafas ir-rata ta' rkupru ta 'stadju wieħed.
Ħafna inċidenti operattivi jseħħu minħabba li, taħt l-idea ta '"produzzjoni ta' aktar ilma," ir-rata ta 'rkupru tiżdied minn 75% għal 80%, li jirriżulta fil-valur finali jaqbeż 1.5, li jwassal għal skalar ta' allarmi fi żmien xahar.