FORGOT YOUR DETAILS?

CREATE ACCOUNT

/ Published in Water Treatment
SDI filter pads test turbidity seawater

What is Silt Density Index SDI Definition

The Silt Density Index (SDI) is an analytical procedure which measures the fouling potential of a sample stream, it is basically the parameter most used to determine how much pretreatment is required in designing Reverse Osmosis Systems. In reality, it is a very rough indicator of fouling potential. SDI is based upon the principal that when a filter gets plugged, less water will pass through at the same pressure. Less water passes through because of the resistance to flow caused by particles plugging the spaces in the filtering medium.

silt density index SDI clean dirty filter fouling

Silt Density Index SDI for Clean vs Dirty/Fouled Filter

A sample stream of the raw water is filtered through a new 0.45 micron membrane filter for fifteen minutes. The amount of time required to pass 500 ml through the filter is measured initially, (when the membrane filter is clean), and again after fifteen minutes worth of suspended material have been filtered. The reduction in flow rate (longer time to pass 500 ml at the end of the 15 minute period) is a crude measurement of the fouling potential of the stream.

SDI filter pads test turbidity seawater

SDI filter pads after testing turbidity in seawater

Most spiral wound RO membrane element manufacturers require that an RO System feed water has a fifteen minute SDI value (SDI15) of less than 5 (one manufacturer requires less than 4). An SDI15 of 5 is obtained when it takes four times longer to pass 500 ml after fifteen minutes worth of suspended solids have been deposited on the membrane than it did during the initial 500 ml. Most hollow fiber element manufacturers require that the SDI15 be less than 3.

When a membrane element supplier requires that an RO System feed water SDI15 be less than 5, this means that the feed water SDI15 must be less than 5 as it enters the Reverse Osmosis System The problem is that the particles may grow. In the case of living particles, they grow and reproduce like any organism. They add mass by accumulating nutrients from the environment. They add numbers by reproduction. Nonliving particles may grow in an Reverse Osmosis System as well. They grow by physical/chemical means called coagulation or agglomeration.

The purpose of our pretreatment equipment is to remove the relatively large particulate matter from the feed stream so it does not plug the Reverse Osmosis Systen and to limit the number of living particles entering a unit. The purpose of dispersant addition is to then keep the smaller, especially nonliving particles from agglomerating (growing larger) and remaining in the RO System.

silt density index SDI reverse osmosis system

Silt Density Index SDI and Reverse Osmosis System

Since SDI is a measurement of both living, dead, and nonliving particulate matter greater than 0.45 micron, it is a useful tool to determine the fouling potential of a feed water and how much pretreatment equipment will be required. Some general guidelines on what it will take to maintain an RO unit’s feed water SDI at less than 4 – 5 are:

RAW WATER SDI PRETREATMENT REQUIRED TO ACHIEVE SDI < 5
Greater than 10 – 20 Clarification, MMF, CF, +/- Dispersant (plugs in less than 5 – 10 mns)
7 – 8 TO 10 – 20 MMF (with polymer addition), CF, +/- Dispersant
5 TO 7 – 8 MMF, CF, +/- Dispersant
Less than 5 CF, +/- Dispersant

Read more about Silt Density Index SDI Measurement

bqua reverse osmosis system for commercial drinking water treatment application

What is a Reverse Osmosis System – RO System Definition

A Reverse Osmosis System is basically the application of the reverse of the Osmosis process. Where pure water is produced out of brackish or seawater by applying a pressure to the concentrated salt solution above the applied and osmotic back pressures. An Industrial Reverse Osmosis System works the same way as illustrated. Net driving pressure (NDP) forces water through the membrane. In an operating Reverse Osmosis system, feed water is pressurized by a high pressure pump. Due to Net Driving Pressure (NDP), a portion of the feed water is forced through the Reverse Osmosis semipermeable membrane.

The membrane is completely impermeable (won’t allow passage) to particles and only slightly permeable to dissolved substances. The water that passes through the membrane is called permeate. Permeate usually has very few particles in it. Unless there is a membrane defect (hole) or other problem, any particles found in the permeate were produced there (either from bacteria or equipment). Permeate is also low in dissolved substances (a small amount of dissolved solids does pass through the membrane). Permeate, therefore, is a relatively high purity water. Figure below illustrates a Reverse Osmosis System in the format we have been using so far.

Reverse Osmosis System Illustration

Reverse Osmosis System (RO System) Illustration

Reverse Osmosis System Operation and Flushing

We know that when we pressurize the feed water and water passes through the membrane, the feed water is concentrated. If the concentration in the feed water gets high enough, the osmotic back pressure will rise to eventually give us a Net Driving Pressure (NDP) of zero and the flow will stop. In a Reverse Osmosis System, then, we must flush away the dissolved substances from the membrane surface so that the osmotic back pressure won’t keep going up. This is different from the other filters that we usually work with. Most of the filters that we have dealt with in our lives have been “full flow”, “accumulative” types of filters. “Full flow” means that there is one stream in (feed water) and one stream out (filtrate). “Accumulative” means that the filtered “stuff” accumulate in or on the filter.

From coffee filters, to cartridge filters, to multimedia filters, this has been the case. The feed water goes in, the filter removes the “stuff” that we want to take. When the filter gets full, we backwash or replace the filter. Membrane systems can’t be full flow or accumulative. With an RO membrane, we are filtering out ions which have an osmotic pressure. What would happen if we continue to filter out dissolved substances which produce an osmotic back pressure? Answer: The process would stop.

A Reverse Osmosis System therefore, must have a flushing flow which carries away the dissolved and suspended substances. This waste stream is called concentrate. A Reverse Osmosis System (RO System), therefore, has one stream going into it (Feed Water), and two streams coming out (Permeate & Concentrate).

The following illustration also shows a Reverse Osmosis System with a 100 gpm (22.7 m3/hr) feed water flow. The Net Driving Pressure (NDP) supplied by a high pressure pump forces around 75% of the feed water through the membrane. The water, suspended particles, and dissolved substances which don’t go through the membrane are concentrated and exit the Reverse Osmosis System as concentrate.

reverse osmosis system operation example

Reverse Osmosis System Operation Example

Reverse Osmosis System Contaminants Removal

Most water constituents retains on the feed side of the Reverse Osmosis membrane depending on their size and electric charge. While the purified water (permeate) passes through the membrane. Figure below illustrates the sizes and types of solids removed by Reverse Osmosis membranes as compared to other commonly used filtration technologies. RO membranes can reject particulate and dissolved solids of practically any size. However, they do not reject well gases, because of their small molecular size. Usually Reverse Osmosis membranes remove over 90 percent of compounds of 200 daltons (Da) or more. One Da is equal to 1.666054 × 10−24 g. In terms of physical size, RO membranes can reject well solids larger than 1 (Angstrom) Å. This means that they can remove practically all suspended solids, protozoa (i.e., Giardia and Cryptosporidium), bacteria, viruses, and other human pathogens contained in the source water. Reverse Osmosis membranes are designed to primarily reject soluble compounds (mineral ions) while retaining both particulate and dissolved solids.

bqua reverse osmosis RO membrane contaminant removal

BQUA Reverse Osmosis RO Membrane Contaminant Removal

The structure and configuration of Reverse Osmosis membranes is such that they cannot store and remove from their surface large amounts of suspended solids. If left in the source water, the solid particulates would accumulate and quickly plug (foul) the surface of the Reverse Osmosis membranes. Not allowing the membranes to maintain a continuous steady-state desalination process. Therefore, the suspended solids (particulates) in desalination feed water must be removed before reaching the RO membranes.

Over the past 20 years, RO membrane separation has evolved more rapidly than any other desalination technology. Mainly because of its competitive energy consumption and water production costs. Brackish Water Reverse Osmosis System (BWRO) yields the lowest overall production costs of all the desalination technologies. It is also important to note that the latest Multi-Effect Distillation MED projects built over the last 5 years have been completed at costs comparable to those for similarly sized Seawater Reverse Osmosis plants. Seawater Reverse Osmosis (SWRO) desalination – for the majority of medium and large projects – is usually is more cost competitive than thermal desalination technologies.

industrial brackish water reverse osmosis system bwro (ro system)

Example of an Industrial Brackish Water Reverse Osmosis System BWRO

/ Published in News
Monday, 17 September 2018 / Published in غير مصنف

ما هو التناضح العكسي – تعريف

التناضح العكسي هو في الأساس عكس عملية التناضح. وجد العلماء أن كل ما هو مطلوب لعكس عملية التناضح هو غشاء شبه نافذ مناسب وتطبيق ضغط على محلول الملح المركز بجانب الضغط الخلفي المطبق، مما يجبر الماء النقي على المرور خلال الغشاء شبه النافذ. وبعبارة أخرى ، فإن التناضح العكسي هو العملية التي يتم فيها ضغط الماء المحتوي على الأملاح غير العضوية (المعادن) والمواد الصلبة العالقة والمواد العضوية القابلة للذوبان وغير القابلة للذوبان ، والكائنات الدقيقة المائية ، والغازات الذائبة (التي تسمى مجتمعة مكونات أو ملوثات المياه) تحت الضغط من خلال غشاء نصف نافذ. يشير مصطلح نصف نافذ إلى غشاء يسمح بشكل انتقائي للماء بالمرور عبره بمعدل أعلى بكثير من معدل نقل أي مكونات موجودة في الماء. معرفة المزيد عن الأغشية مدفوعة الضغط هنا. إذا تم فصل المياه ذات الملوحة العالية عن المياه ذات الملوحة المنخفضة عبر غشاء نصف نافذ ، تحدث عملية طبيعية لنقل المياه من جانب منخفض الملوحة إلى جانب الملوحة المرتفع من الغشاء إلى أن تصل الملوحة في كلا الجانبين إلى نفس المستوى. تركيز. تحدث هذه العملية الطبيعية لنقل المياه من خلال غشاء مدفوع بتدرج الملوحة في كل خلية حية ؛ يعرف باسم التناضح.

إن الضغط الهيدروليكي المطبق على الغشاء بالماء أثناء نقله من جانب الملوحة المنخفض من الغشاء إلى جانب الملوحة العالية يسمى الضغط التناضحي. الضغط التناضحي هو قوة طبيعية تشبه الجاذبية وتتناسب مع الفرق في تركيز المواد الصلبة الذائبة الكلية (الاملاح الذائبة) على جانبي الغشاء ، ودرجة حرارة المياه المصدر ، وأنواع الأيونات التي تشكل محتوى المواد الصلبة الذائبة في المياه المصدر . هذا الضغط مستقل عن نوع الغشاء نفسه. من أجل إزالة المياه العذبة (قليلة الملوحة) من مياه مصدر عالية الملوحة باستخدام الفصل الغشائي ، يجب عكس حركة الماء بدافع التناضح الطبيعي ، أي يجب نقل المياه العذبة من جانب الملوحة العالية الغشاء إلى جانب منخفض الملوحة. من أجل هذا الانعكاس للاتجاه الطبيعي لتدفق المياه العذبة ، يجب أن يتم ضغط ماء مصدر الملوحة العالي عند مستوى أعلى من الضغط التناضحي الذي يحدث بشكل طبيعي.

إذا كان ضغط الماء العالي الملوحة مستمرًا عند مستوى أعلى من الضغط التناضحي وفقدان الضغط لنقل المياه عبر الغشاء ، فإن تدفقًا مستقرًا من المياه العذبة من جانب الملوحة العالي من الغشاء إلى انخفاض الملوحة الجانب سيحدث ، مما أدى إلى عملية رفض الملح وتراكم على جانب واحد من الغشاء وإنتاج المياه العذبة من ناحية أخرى. وتعرف هذه العملية من الحركة القسرية للمياه من خلال غشاء في الاتجاه المعاكس للقوة التناضحية مدفوعة من تدرج الملوحة باسم التناضح العكسي.

معدل نقل المياه من خلال الغشاء هو عدة أوامر من حجم أعلى من معدل مرور الأملاح. هذا الفارق الكبير بين معدلات مياة الماء والملح يسمح لأنظمة الأغشية لإنتاج المياه العذبة ذات المحتوى المعدني المنخفض للغاية. يقاوم ضغط مياه التغذية التطبيقية الضغط التناضحي ويتغلب على فقدان الضغط الذي يحدث عندما ينتقل الماء خلال الغشاء ، وبذلك يتم الحفاظ على المياه العذبة على جانب منخفض الملوحة (المنتفخة) من الغشاء حتى يخرج هذا الماء من غشاء الغشاء.

التناضح وعملية التناضح العكسي

يتم الاحتفاظ الأملاح الواردة على الجانب مصدر المياه (المؤثر) من الغشاء وتركز. يتم اخلاؤهم في النهاية من وعاء الغشاء للتخلص منها. ونتيجة لذلك ØŒ تؤدي عملية التناضح العكسي إلى تيارين – أحدهما من المياه العذبة ذات الملوحة المنخفضة (المتخللة) وأحد مياه مصدر التغذية ذات الملوحة المرتفعة (المركزات أو المحاليل الملحية أو الأسيتات) ØŒ كما هو موضح في الشكل أعلاه. في حين ترفض أغشية شبه قابلة للتطبيق جميع المواد الصلبة المعلقة ØŒ فهي ليست حاجزًا مطلقًا للمواد الصلبة الذائبة (المعادن والمواد العضوية على حدٍ سواء). بعض ممرات المواد الصلبة الذائبة سوف تصاحب مرور المياه العذبة عبر الغشاء. تعتبر معدلات مرور الماء والملح من الخصائص الرئيسية للأداء في أغشية التناضح العكسي.

يعمل نظام التناضح العكسي الصناعي بالطريقة نفسها كما هو موضح. يفرض ضغط القيادة الصافي (صافي ضغط التشغيل) الماء من خلال الغشاء. في نظام التناضح العكسي التشغيل ، يتم ضغط مياه التغذية بواسطة مضخة الضغط العالي. بسبب صافي ضغط التشغيل ، يتم إجبار جزء من مياه التغذية من خلال غشاء التناضح العكسي القابل للدوران. الغشاء غير منفذاً بالكامل (لن يسمح بمرور الجسيم) إلى جزيئات ونافذاً قليلاً إلى المواد المذابة. الماء الذي يمر عبر الغشاء يسمى تخترق. يتخللها عادة جسيمات قليلة جدا فيها. ما لم يكن هناك عيب غشائي (ثقب) أو مشكلة أخرى ، تم إنتاج أي جزيئات موجودة في المتخلف هناك (إما من البكتيريا أو المعدات). يتخلل المرطب أيضًا المواد الذائبة (كمية صغيرة من المواد الصلبة الذائبة تمر عبر الغشاء). وبالتالي ، فإن المياه النقية عالية نسبياً. يوضح الشكل أدناه وحدة التناضح العكسي بالتنسيق الذي استخدمناه حتى الآن.

نحن نعلم أنه عندما نقوم بالضغط على مياه التغذية والمياه تمر عبر الغشاء ØŒ فإن مياه التغذية تتركز. إذا كان التركيز في مياه التغذية عاليًا بما يكفي ØŒ فسوف يرتفع الضغط الخلفي التناضحي ليعطينا في النهاية مستوى صافي ضغط التشغيل من الصفر وسيتوقف التدفق. في نظام التناضح العكسي ØŒ إذن ØŒ يجب أن نزيل المواد المذابة من سطح الغشاء بحيث لا يستمر الضغط الخلفي التناضحي. يختلف هذا عن الفلاتر الأخرى التي اعتدنا استخدامها. معظم الفلاتر التي تعاملنا معها في حياتنا كانت أنواع “التدفق الكامل” ØŒ “المتراكم” من الفلاتر. “التدفق الكامل” يعني أن هناك تيارًا واحدًا في (مياه التغذية) Ùˆ تيار واحد (رشاحة). يعني “التراكمي” أن “المادة” التي تتم تصفيتها تتراكم في الفلتر أو في الفلتر.

من فلاتر القهوة ØŒ إلى فلاتر الخرطوشة ØŒ إلى فلاتر الوسائط المتعددة ØŒ كان هذا هو الحال. تدخل مياه التغذية ØŒ تتم إزالة “الأشياء” التي نريد إزالتها بواسطة الفلتر. عندما يصبح الفلتر ممتلئًا ØŒ فإننا نلغي أو نبدل الفلتر. لا يمكن أن تكون أنظمة الأغشية ذات تدفق كامل أو تراكمية. مع غشاء التناضح العكسي ØŒ نقوم بتصفية الأيونات التي لها ضغط تناضحي. ماذا سيحدث إذا واصلنا تصفية المواد الذائبة التي تنتج ضغطًا خلفيًا تناضحيًا؟ الإجابة: ستتوقف العملية.

لذلك ، يجب أن يكون لوحدة التناضح العكسي الهواء تدفق التدفق الذي ينقل المواد المذابة والمعلقة. هذا تيار النفايات يسمى مياه التركيز. لذلك ، فإن وحدة التناضح العكسي هي التي تحتوي على تيار واحد يدخل إليه (تغذية الماء) ، وأن هناك نوعان من التدفقات الصادرة (المياه النظيفة والمياه الملوثة المركزة).

يعرض الرسم التوضيحي التالي أيضًا وحدة التناضح العكسي مع تدفق ماء تغذية بمعدل 100 جالون في الدقيقة (22.7 متر مكعب في الساعة). بسبب صافي ضغط التشغيل المقدمة من مضخة الضغط العالي ، يتم إجبار حوالي 75 ٪ من مياه التغذية من خلال الغشاء. تتركز المياه والجسيمات العالقة والمواد الذائبة التي لا تمر عبر الغشاء وتترك وحدة التناضح العكسي كمادة مركزة.

اعتمادا على حجمها وشحنتها الكهربائية ، يتم الاحتفاظ بمعظم مكونات المياه (المرفوضة) على جانب تغذية غشاء التناضح العكسي بينما يمر الماء النقي (المنتفخ) خلال الغشاء. يوضح الشكل أدناه أحجام وأنواع المواد الصلبة التي تم إزالتها بواسطة أغشية التناضح العكسي بالمقارنة مع تقنيات الترشيح الأخرى الشائعة الاستخدام. يمكن للأغشية التناضح العكسي رفض الجسيمات والمواد الصلبة الذائبة من أي حجم. ومع ذلك ، فهم لا يرفضون الغازات الجيدة ، بسبب حجمهم الجزيئي الصغير. عادة أغشية التناضح العكسي إزالة أكثر من 90 في المئة من المركبات من 200 دالتون (دا) أو أكثر. واحد دا يساوي 1.666054 × 10−24 جم. من حيث الحجم المادي ، يمكن لأغشية التناضح العكسي أن ترفض المواد الصلبة ذات الحجم الأكبر من 1 (انجستروم) Å. وهذا يعني أنه بإمكانهم إزالة جميع المواد الصلبة العالقة ، أو البروتوزوا (أي الجيارديا والكريبتوسبوريديوم) والبكتيريا والفيروسات وغيرها من مسببات الأمراض البشرية الموجودة في مياه المصدر. في حين أن أغشية التناضح العكسي يمكن أن تحتفظ بالجسيمات الصلبة والمذابة على حد سواء ، إلا أنها مصممة بحيث ترفض في المقام الأول المركبات القابلة للذوبان (أيونات المعادن).

إن هيكل وتكوين أغشية التناضح العكسي لا يمكنهما تخزين كميات كبيرة من المواد الصلبة المعلقة وإزالتها منها. إذا تُركت في مياه المصدر ، فإن الجسيمات الصلبة تتراكم وتنفذ بسرعة سطح كريهة من أغشية التناضح العكسي ، ولا تسمح للأغشية بالحفاظ على عملية تحلية مستمرة للحالة الثابتة. لذلك ، يجب إزالة المواد الصلبة العالقة (الجسيمات) الموجودة في مياه المصدر المستخدمة لتحلية المياه قبل وصولها إلى أغشية التناضح العكسي. تركز الفصول التالية من هذا الكتاب حصريًا على التخطيط والهندسة لأنظمة تحلية أغشية التناضح العكسي.

على مدى السنوات العشرين الماضية ، تطور فصل أغشية التناضح العكسي بسرعة أكبر من أي تكنولوجيا تحلية أخرى ، ويرجع ذلك أساسا إلى استهلاك الطاقة التنافسي وتكاليف إنتاج المياه. يشير تحليل الطاقة والتكلفة الوارد في الجدول 1-3 إلى أن استهلاك الطاقة الشامل كليًا لإنتاج المياه العذبة من محطات التحلية الحرارية أعلى عادة من استهلاك المياه المالحة أو مياه البحر. تنتج عملية تحلية المياه التي تقوم بها محطات معالجة المياه بتكنولوجيا التناضح العكسي أقل تكاليف الإنتاج الإجمالية لجميع تكنولوجيات تحلية المياه. من المهم أيضًا ملاحظة أن أحدث مشاريع Multi-Effect Distillation MED التي بنيت على مدار الخمس سنوات الماضية قد اكتملت بتكاليف مماثلة لتلك الخاصة بمصانع محطات تحلية المياه بالتناضح العكسي المماثلة. ومع ذلك ، بالنسبة لمعظم المشاريع المتوسطة والكبيرة ، عادة ما يكون تحلية مياه البحر المتوسط ​​أكثر تنافسية من حيث التكلفة من تقنيات التحلية الحرارية.

TOP