Pöördosmoosi (RO) veepuhastussüsteemides on toitevee stabiilse kvaliteedi säilitamine oluline, et tagada membraani pikaajaline toimimine-. Toitevee tingimuste hindamiseks kasutatakse sageli kahte parameetrit: hägusus ja mudatiheduse indeks (SDI).
Mõlemad näitajad on seotud hõljuvate osakeste esinemisega vees ja neid mainitakse sageli koos membraanisüsteemide projekteerimise juhendites. Kuid need mõõdavad vee kvaliteedi erinevaid omadusi ja annavad erineva ülevaate võimalikust membraani saastumisest.
Selgitan hägususe ja SDI erinevusi, kuidas need on omavahel seotud ja milline parameeter on RO membraanide kaitsmisel olulisem.
Mis on hägusus?
Hägusus viitab sellele, mil määral vees olevad hõljuvad osakesed valgust hajutavad või neelavad, vähendades vee selgust. Seda kasutatakse tavaliselt vee kvaliteedi põhinäitajana joogivee töötlemisel ja keskkonnaseires.
Hägususe mõõtmiseks kasutatav ühik on NTU (Nefelomeetriline hägususühik).
Hägusust mõjutavad peamiselt:
- Hõljuvad tahked ained nagu muda ja savi
- Orgaanilised osakesed
- Mikroorganismid
- Peen praht või setted
Mida suurem on nende osakeste kontsentratsioon, seda suurem on hägususe väärtus.
RO-süsteemides on hägusus oluline, kuna hõljuvad osakesed võivad koguneda membraani pinnale ja moodustada saastekihi. See saastekiht võib vähendada veevoolu ja suurendada töörõhku.
Sel põhjusel nõuavad enamik RO-süsteeme suhteliselt madalat hägusust.
Tüüpilised disaininõuded hõlmavad järgmist:
- Üldine RO toitevesi: Hägusus < 1 NTU
- Suure jõudlusega-membraanisüsteemid: hägusus < 0,2 NTU
Seega aitab madala hägususe säilitamine vähendada tahkete osakeste saastumist ja parandab RO-süsteemi stabiilsust.
Mis on SDI?
Mudatiheduse indeks (SDI) on parameeter, mida kasutatakse spetsiaalselt toitevee saastumise potentsiaali hindamiseks membraanfiltrisüsteemides.
Erinevalt hägususest mõõdab SDI otseselt osakeste ja kolloidide kalduvust filtri pinda blokeerida.
Katse läbiviimiseks filtreeritakse vesi läbi 0,45 μm mikropoorse membraani konstantse rõhu all ja mõõdetakse, kuidas filtreerimiskiirus ajas muutub.
Valem on:
SDI=(1 − t₀ / t₁₅) × 100/15
Kus:
- t₀=aeg, mis on vajalik 500 ml vee esmaseks filtreerimiseks
- t1₅=aeg, mis on vajalik 500 ml filtreerimiseks pärast 15-minutilist filtreerimist
Kuna osakesed kogunevad membraani pinnale, muutub filtreerimine aeglasemaks. Mida suurem on filtreerimiskiiruse langus, seda suurem on SDI väärtus.
Enamik membraanitootjaid soovitab:
SDI < 5 RO toitevee jaoks
Paljud kaasaegsed süsteemid nõuavad veelgi rangemaid tingimusi, näiteks:
SDI < 3
See teeb SDI-st ühe kriitiliseima tööparameetri membraanisüsteemi projekteerimisel.
Kuidas on SDI ja hägusus seotud?
Kuigi mõlemad parameetrid on seotud vees hõljuvate osakestega, on nendevaheline seos üldiselt nõrk.
Paljudel juhtudel vastab suurem hägusus kõrgematele SDI väärtustele. Kuid vastupidine pole alati tõsi.
Madala hägususega vee SDI võib siiski olla kõrge. Näiteks võib vesi, mille hägusus on alla 1 NTU, siiski näidata SDI väärtusi üle 5. Selline olukord esineb sageli pinnaveeallikates, kuna hägusus peegeldab peamiselt nähtavaid heljuvaid aineid, samas kui SDI on väga tundlik peenkolloidide ja orgaanilise aine suhtes, mis ei pruugi hägususe mõõtmist oluliselt mõjutada.
Seetõttu ei suuda hägusus üksi täielikult kajastada toitevee saastumispotentsiaali.
Milline parameeter on RO membraanide jaoks olulisem?
Nii hägusus kui ka SDI on olulised, kuid SDI-d peetakse üldiselt membraanikaitse kriitilisemaks parameetriks.
Peamine põhjus on see, et SDI peegeldab otseselt osakeste ja kolloidide määrdumist membraanipindadel.
Hägusus seevastu näitab peamiselt seda, kui hägune vesi tundub.
Inseneri vaatenurgast:
- Hägusus hindab vee läbipaistvust
- SDI hindab membraani saastumise ohtu
Kuna RO membraanid on eriti tundlikud peenkolloidide suhtes, annab SDI täpsema prognoosi võimalike saastumise probleemide kohta.
Seetõttu toetuvad membraanide tootjad ja süsteemide projekteerijad eeltöötluse toimivuse hindamisel rohkem SDI-le
Miks jälgivad RO-süsteemid nii SDI-d kui ka hägusust?
Kuigi SDI on membraani saastumise potentsiaali otsesem indikaator, mängib hägusus veekvaliteedi seires siiski olulist rolli.
Mõlema parameetri kooskasutamine annab põhjalikuma ülevaate toitevee tingimustest. Hägusus aitab tuvastada suuri hõljuvaid osakesi ja äkilisi veekvaliteedi muutusi, samas kui SDI aitab hinnata peenosakeste ja kolloidide põhjustatud pikaajalist-määrdumispotentsiaali.
Praktikas on RO eeltöötlussüsteemide eesmärk sageli juhtida mõlemat parameetrit samaaegselt.
Multimeedia filtreerimine, Ultrafiltratsiooni (UF) süsteemid, Kassettfiltreerimine ning Koaguleerimine ja flokulatsioon, Need protsessid aitavad eemaldada hõljuvaid tahkeid aineid ja kolloide, vähendades nii hägusust kui ka SDI taset enne vee sisenemist RO membraanidesse.
Kuigi hägusus ja SDI kirjeldavad mõlemad tahkete osakeste saastumist vees, on neil RO-süsteemi projekteerimisel ja töötamisel erinev eesmärk.
Hägusus näitab, kui selge vesi on, samas kui SDI mõõdab osakeste ja kolloidide saastumise potentsiaali.
RO membraanide kaitsmisel on SDI üldiselt olulisem parameeter, kuid mõlema indikaatori jälgimine koos annab kõige usaldusväärsema hinnangu toitevee kvaliteedile.
Nõuetekohane eeltöötlus ning hägususe ja SDI regulaarne jälgimine on olulised stabiilse RO jõudluse säilitamiseks, membraani saastumise vähendamiseks ja membraani kasutusea pikendamiseks.
