10 ステップで逆浸透プラントを設計する方法
今日は、設計の10のステップを説明します。 ;逆浸透システム. ;分厚い ;プロです ;ROプラント ;中国広州のメーカー。商業用および産業用の逆浸透浄水システムを +1000 以上設計しています。
次に、逆浸透プラントの設計を段階的に確認します。
1. 給水源、給水品質、処理水の品質を評価する
ご存知のように、地球上では、水の 2% だけが淡水です。地下水、河川水、海水、海水、湖水などの他のすべての水は、直接飲んだり、アプリケーションで使用したりするのに適していません。これらの水には、危険な無機および有機化合物、バクテリア、ウイルスが含まれているためです。したがって、これらの水を浄化する必要があります。逆浸透装置の設計には試験結果が重要です。
水源があります。まず、水についてもっと知る必要があります。最良の方法は、あなたの街の試験所にボトル入り飲料水を 1 本送ることです。
このような分析結果が得られます。このレポートから、まず TDS レベルを確認します。TDS は全溶解固形物を意味します。TDS の詳細については、このビデオをご覧になることをお勧めします。以下とこちらにリンクを貼っておきます。
アプリケーションに関しては、処理水で達成したい TDS レベル。たとえば、製薬業界で処理水を使用する場合、TDS レベルは 1 ppm 未満でなければならず、灌漑用の場合、TDS レベルは 500 ppm 未満でなければならず、飲料用の場合、TDS レベルは約 100-500 ppm でなければなりません。
2. フロー タイプを決定する
2 つのフロー タイプがあります。プラグフローと濃縮再循環。
通常、当社のシステムはすべてプラグフローを継続しています。プラグフローでは、給水はシステムを 1 回通過します。
ここにプラグフロー図が表示されます。給水は膜エレメントを通過し、透過水と濃縮水が得られます。しかし、可能であれば、システム全体の透過量と効率を高めるために、濃縮水を給水源に送り返すことがあります。このフロータイプは原液再循環です。これは、濃縮水の TDS レベル、膜の回収率、および膜の種類によって異なります。したがって、フロー タイプは、逆浸透プラントを設計するもう 1 つの重要な基準です。
ここでは、濃縮水循環型逆浸透システムの概略図をご覧いただけます。
フローの種類を決定するには、経験と技術的な知識が必要です。
3. メンブレンとメンブレンタイプの選択
逆浸透プラントの設計では、要素は、給水の塩分濃度、給水の汚染傾向、必要な除去、およびエネルギー要件に従って選択されます。考慮しなければならない最初の要因は、フィード ソースです。供給が汽水である場合、帯域幅 タイプの膜を選択する必要があります。餌が海水の場合、 ;SWタイプロメンブレン ;考慮する必要があります。汽水の TDS は 1000 ～ 15000 mg /l で、海水では 15000 mg /l 以上です。一方、mg /l と ppm は同じ単位です。
4. 設計フラックスの選定
水処理会社は、特定の透過流量と回収率に関して逆浸透プラントを設計しています。回収率とは、供給水の何パーセントが透過処理水になるかを意味します。
膜システムの設計に最も大きな影響を与える要因は、給水のファウリングとスケーリングの傾向です。ファウリングとスケーリングの詳細については、説明セクションのビデオをご覧になることをお勧めします。ここで、リンクを共有します。
メンブレン システムは、システムの各要素が推奨動作条件の範囲内で動作し、ファウリング率を最小限に抑え、機械的損傷を回避できるように設計する必要があります。これらの要素の動作条件は、次によって制限されます。
•最大回復
• 最大透過流量
• 濃縮液の最小流量
• 最大供給流量
ここにフラックス率の表があります。SDI (シルト密度指数) に関して、一部の RO 膜メーカーがフラックス率を提案しました。井戸水がある場合、SDI インデックスは 3 未満で、L/m2.h としてのシステム平均フラックスは 22 -29 です。22が最小フラックスレート、29が最大フラックスレートで、最大元素回収率は19%です。これらの値は、逆浸透プラントを設計する上で重要です。
5. モジュール数の計算
モジュール番号を計算するには、次のことを知る必要があります。
・透過水量（Qp ）（m3/日）
· 膜活性面積、(あえ ) (m2)
· 設計フラックス、(f) (L/m2.h)
透過水量は、機械の能力であり、1 日に必要な水の量です。膜の有効面積は、膜のサプライヤーから取得できます RO 膜の仕様と設計フラックス L/m2.h は、既に表に記載されています。
フィードソースとTDSからSWやBWなどのモジュールタイプを決定後、カタログからお選びいただけます。仕様性能、一般的な製品説明、製品の使用法、制限事項など、カタログで重要な情報を得ることができます。
たとえば、デュポンを使用します。 ;フィルムテック BW30 -400 エレメント仕様. リンクを残します。また、公式 ウェブ ページからダウンロードすることもできます。ここで、有効面積は 37m2、透過流量は 40m3/d、塩除去率は 99% であることがわかります。
ここでも、メンブレンのサイズを見ることができます。直径 (C) は 7.9 インチ、ほぼ 8 インチ、長さ (A) は 40 インチです。そのため、市場では 8040 と呼ばれています。
では、一例を作ってみましょう。したがって、250 ～ 2000lph の逆浸透システムを設計する場合は、4040 サイズのエレメントを使用し、3000lph 以上の場合は 8040 サイズのエレメントを使用することを忘れないでください。
要素数、つまり逆浸透膜の数を計算するには、次の式を使用します。
要素数の計算式:
たとえば、井戸水があり、SDI インデックスが 3 未満であるとします。テーブルを確認します。フラックス レートは 22 ～ 29 です。最大エレメント数を計算する場合は 22 を使用し、最小エレメント数を計算する場合は 29 を使用する必要があります。
たとえば、1 時間あたり 6000 リットルの水が必要です。これが当社の透過流量 (Qp ) です。当社の井戸水のTDSは10000ppm以上で、汽水であり、BWタイプの膜を選択しています。デュポン フィルムテック BW30 -400 エレメント仕様です。エレメントの有効面積は 37m2 (あえ ) です。ここで、式を使用し、逆浸透プラントを設計するための式に数値を入れます。
最小なし= 6000/(37×29)= 7.3 = 6
ネ
最大
= 6000/(37×22) =5.59 = 7
ご覧のとおり、6000lph システムの場合、6 枚の RO 膜を使用できます。
6. 圧力容器番号（Nv ）の算出
必要な圧力容器の総数 = (モジュールの総数) / (圧力容器内のモジュールの数)。
計算された数値は、最も近い整数に切り上げる必要があります。5.89番など、6隻使用できます。大規模なシステムの場合、6 エレメントの容器が標準ですが、最大 8 エレメントの容器が利用可能です。小型および/またはコンパクトなシステムの場合は、短い容器を選択できます。
1 時間あたり 250、500 リットルのような小規模なシステムでは、1 つの 4040 または 2 つの 4040 エレメントで十分です。
たとえば、6000lphに行く場合 ;逆浸透システム ;たとえば、6 つの ロ メンブレンが必要であることがわかりました。2 エレメントのメンブレン ハウジングを選択した場合は、3 つのメンブレン ハウジングが必要です。
一方、メンブレンハウジングとエレメント容器は同じもので、国ごとに異なる用語を使用しています。
7. 回収率 (S) % の計算
回収率は、給水流量に対する透過水流量の比率であり、次の式で計算されます。
回収量が増えると、圧力がいくらか上昇する可能性がありますが、ブラインはより濃縮され、廃棄がより困難になる可能性があります。
RO システムでは、回収は塩除去の関数です。したがって、RO 膜の除去能力は、塩除去率または分子量カットオフ (MWCO ) 値のいずれかで指定されます。したがって、塩除去は通常、次の式のように RO 膜に使用されます。
略語
· 棄却は無次元 (分数で表現) です。
· CP = 透過液中の濃度、
· CF = 給水中の濃度。 ;
除去率は、TDS や導電率などのバルク パラメータについて計算できます。
逆浸透プラントの設計でこの式を使用する方法を例を挙げて説明する方がよいかもしれません。
たとえば、汽水があり、その TDS は 12000ppm であり、灌漑用の透過水を 500ppm 取得したいと考えています。BWメンブレンを使用しており、脱塩率は97%です。
式があります：
対数および指数計算の使用方法がわからない場合は、試行錯誤の方法で簡単に行うことができます。この方法では、0.40 から 0.70 の間の汽水システムの回復率に対して S に値を与えるため、0.45 から始めます。であり、0.56 は 56% の回収率を意味します。
8.ステージの計算
段階の数は、直列の圧力容器の数を定義します。供給物は、システムを出て濃縮物として排出されるまで通過します。各段階は、並列に配置された一定数の圧力容器で構成されています。
ここでは、汽水用と海水用の 2 つのテーブルを用意します。これらの表を使用して、適切なステージ数と回復率を選択できます。しかし、通常は ローザ または 波 ソフトウェアを使用してステージ数を確認します。
9. ステージ間の比率を決定する (R)
次の段階の圧力容器の数の関係はステージング比と呼ばれ、R で示されます。
第 1 ステージに 4 つのベッセル、第 2 ステージに 2 つのベッセルがあるシステムの場合、ステージング比率は 2:1 です。したがって、第 1 段階、第 2 段階、および第 3 段階にそれぞれ 4、3、および 2 つの容器を備えた 3 段階システムのステージング比率は 4:3:2 です。汽水システムでは、後続の 2 つのステージ間のステージング比率は通常、6 要素の容器では 2:1 に近く、短い容器ではそれよりも小さくなります。したがって、6 要素の容器を備えた 2 段階の海水システムでは、典型的なステージング比率は 3:2 です。
したがって、システムの理想的なステージングは、すべての圧力容器に同じ数の要素が含まれているという条件で、各ステージがシステム回収の同じ割合で動作するようなものです。したがって、n 段のシステムのステージング比 R とシステム回収率 S (分数として) は、逆浸透プラントを設計するための次の式を使用して計算できます。
第１段階の圧力容器の数Ｎｖ（１）は、圧力容器の総数Ｎｖから多段比Ｒを用いて計算することができる。
10.透過流速のバランスをとる
システムの最後のモジュールの透過流量は、通常、最初の要素の流量よりも低くなります。したがって、これはフィード チャネル内の圧力低下と、フィードから濃縮物への浸透圧の増加の結果です。
特定の条件下では、最初の要素と最後の要素の透過流量の比率が非常に高くなる可能性があります。これらの条件は次のとおりです。
・高いシステム回復力
・飼料の塩分濃度が高い
・低圧膜
・水温が高い
・新しいメンブレン
逆浸透プラントの設計目標
適切な設計の目標は、さまざまな位置にある要素の流量のバランスを取ることです。これは、次の方法で実現できます。
• ステージ間の供給圧力を高める
• 2 段階システムの最初の段階にのみ透過液の背圧を適用します。
• ハイブリッド システム: 最初の位置では透水性の低い膜を使用し、最後の位置では透水性の高い膜を使用します。たとえば、海水 RO
システムの最初の段階で高除去海水膜を使用し、2 番目の段階で高生産性の海水膜を使用します。
繰り返しますが、これらの手順に従ってシステムを設計すると、設計したシステムに何らかの問題が発生する可能性があります。そのため、ローザ や 波 などのソフトウェアを使用してシステムを分析し、エラーを修正する必要があります。水処理メーカーとして全てのシステムは、まずソフトウェアでチェックし、それに応じた設計上の問題がないかを確認します。これらのソフトウェアの使用方法を知りたい場合は、コメントに記入してください。
逆浸透プラントの設計に関する詳細については、お気軽にお問い合わせください。見積もりが必要な場合は、以下のフォームに記入してください。すぐにご連絡いたします。