Membranüberwachung

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Erhöhung der Wasserfiltrationsleistung der Membran

Steigerung der Effizienz und Kostenkontrolle bei der Membranfiltration

Umkehrosmosemembranen (UO-Membranen) haben zweifellos eine außerordentlich hohe Bedeutung bei einem Wasseraufbereitungsprozess. Sie sind äußerst effektiv bei der Entfernung anorganischer Verunreinigungen, aber auch sehr anfällig für Verschmutzungen, Oxidationen und Verkrustung. Eine fehlende präzise Echtzeitüberwachung zur Kontrolle von UO-Membranen kann erhebliche Kosten durch Biofouling, hohen Chemikalieneinsatz sowie häufige Reinigung und Wartung verursachen. Es kann zu Anlagenausfällen und frühzeitigem Membranwechsel kommen.

Aria FLEX

Kosten durch Verschmutzung von RO

Laut einer kürzlich in Desalination veröffentlichten wissenschaftlichen Studie machen die Kosten für Verschmutzungen der UO in einer Entsalzungsanlage in den Niederlanden etwa 24 % der gesamten Betriebskosten der Anlage aus. Der Großteil dieser Kosten entsteht durch den frühzeitigen Membranwechsel.[1]

Wie funktionieren UO-Membranen?

Bei der Umkehrosmose passieren Wassermoleküle unter hohem Druck eine semipermeable Membran, wogegen gelöste anorganische Verbindungen zurückgehalten werden. Durch den Querstrom wird das Wasser in zwei Wege aufgeteilt: Permeat und Abfall.

Wasserbehandlung und Analysen bei RO-Systemen

Reverse Osmosis Diagram

Key

  • Sehr wichtige Analysen
  • Analysen bei entsprechenden Gegebenheiten
  • Filterhilfe
  • Vorfiltration (optional)
  • Chlorung
  • Patronenfilter
  • Antiskalant
  • Entchlorung
  • UO-Membran (Umkehrosmose)
  • Biozid und Membranreiniger
  • Abfall
  • Permeate

Ziele des UO-System Managers

1. Partikel, Ionen und Moleküle entfernen, um Wasser zu produzieren, das für nachgelagerte Prozesse geeignet ist.

2. Effizienz und Leistung der Membran durch eine kosteneffiziente Kontrolle von Verschmutzungen sowie Reinigung und Wartung verwalten.

3. Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Membran durch ständige Beobachtung von Ablagerungen verlängern.

4. Schnell auf Schwankungen des Rohwassers reagieren zu können.

Entchlorung und Membranüberwachung

Es gibt viele Parameter, die bei der Überwachung der Leistung von UO-Membranen wichtig sind. Einer der wichtigsten davon ist Chlor. Chlor wird zur Desinfektion benötigt, allerdings kann eine zu große Chlormenge die Membranen beschädigen. Daher sind Chlorung und Entchlorung wichtige Schritte bei nahezu allen industriellen und kommunalen Aufbereitungsprozessen, wenn UO-Membranen verwendet werden. Da es schwierig ist, extrem geringe Chlor-Konzentrationen zu messen, entscheiden sich die Anlagenbetreiber oft dafür, Chlor vollständig zu entfernen. Allerdings kann sowohl eine Über- als auch eine Unterchlorung zu einer Vielzahl unnötiger Probleme und Kosten führen.

1

Es fallen Kosten für die (überflüssigen) Chemikalien an, die zur vollständigen Entfernung von Chlor verwendet werden.

2

Das Fehlen von Chlor kann zu Biofouling führen. Dies erfordert dann wiederum eine zusätzliche Reinigung und Wartung oder die Verwendung kostspieliger, nichtoxidierender Biozide.

3

Das Vorhandensein von einer zu hohen Chlorkonzentration kann die Effizienz der Membranen beeinträchtigen, sodass ein Membranwechsel Monate früher notwendig ist als normalerweise erforderlich.

Beispiel 1:

Verlängerung der Lebensdauer der Membran

Viele Membranen haben eine Nennleistung von 1.000 ppm Stunden Exposition mit freiem Chlor, bevor der Doppelsalzdurchgang erfolgt. Wenn Sie Ihre UO der ersten Stufe einem kontinuierlichen Durchschnitt von 38 ppb Chlor aussetzen, erreichen Sie 1.000 ppm in 36 Monaten. Wenn Sie Ihre durchschnittliche Exposition um nur 10 ppb auf 48 ppb Chlor erhöhen, erreichen Sie die gleichen 1.000 ppm Stunden in 28,5 Monaten. Das bedeutet, dass Sie ggf. Ihre UO-Membranen der ersten Stufe nach einer durchschnittlichen Zunahme der Chlorexposition von 10 ppb siebeneinhalb Monate früher wechseln müssen.

Beispiel 2:

Senkung der Betriebskosten

Beispiel 2: Die Kosten für die Reinigung von Membranen in einem ordnungsgemäß gewarteten System können € 0,22 pro Kubikmeter Wasser betragen.
Sie können allerdings bis zu € 1,00 pro Kubikmeter Wasser ausmachen, wenn Ihre Anlage nicht ordnungsgemäß gewartet wird.


Typische Kosten für Chemikalien betragen ungefähr:

  • Antiskalantien: 0,01 bis 0,03 €/m³
  • Filterpatronen: 0,01 bis 0,03 €/m³
  • Membran ordnungsgemäß gereinigt: 0,1 bis 0,22 €/m³
  • Membran nicht optimal gereinigt: bis zu 0,9 €/m³

Wenn Fouling an Membranen auftritt, sind die Kosten erheblich höher. Der Betriebsaufwand könnte um 50 % bis 100 % steigen, und bei einer typischen Anlage, die etwa € 1,00 bis 3,00 pro Kubikmeter Wasser aufwendet, könnten die Kosten um weitere € 3,00 pro Kubikmeter Wasser steigen. Wenn Sie 4.000 Kubikmeter pro Jahr reinigen, entspricht dies zusätzlichen Kosten von etwa € 10.000 für den Betrieb mit Auftreten von Fouling an den Membranen. [2]

Genaue, zuverlässige Online-Überwachung von Chlor

Der CL17sc Ultra Low Range von Hach kann niedrigere Chlor-Konzentrationen als jemals zuvor erkennen, damit Anlagenbetreiber die Verschmutzung der Membran minimieren, die Betriebskosten senken und die gesetzlichen Anforderungen zuverlässig erfüllen können.

ULR CL17sc

CL17sc Ultra Low Range – Merkmale und Vorteile:

  • Extrem niedrige Nachweisgrenze, Quantifizierung und Genauigkeit
    • 8 ppb Nachweisgrenze
    • Genauigkeit von ± 5 % oder ± 0,01 mg/L (der größere Wert ist relevant) von 0 - 4 mg/L; ± 10 % von 4 - 5 mg/L
    • Genauigkeit von 3 ppb
  • Cumulative Chlorine Counter (Kumulativer Chlor-Zähler)
    • Nachverfolgung der Chlorexposition über die Zeit
  • Anwendungen – Entchlorung, Überwachung des Restchlors, um Membranen zu schützen, Kontrolle der Qualität des produzierten Wassers
    • Effiziente Kontrolle des Entchlorungsprozesses
    • Verlängerung der Lebensdauer der UO-Membran
    • Einhaltung strenger Grenzwerte für Restchlor

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Präzise und zuverlässige Stichprobenmessung bei der Chlor- und Sulfitüberwachung

Die Fluoreszenztests von Hach® können kleinste Mengen Chlor und Sulfit messen, so wie es zuvor nicht möglich war. Das hilft Anlagenbetreibern bei der Minimierung von Membranfouling und spart damit Kosten. Die Anforderungen an die Wasserqualität werden erfüllt

DR1300FL

Produziert von Pyxis ®

Eigenschaften und Vorteile des DR1300 FL:

  • Niedrige Nachweisgrenze bei erhöhter Präzision durch vereinfachte Tests:
    • Gesamtchlor = Messbereich 3-100 ppb
    • Freies Chlor = Messbereich 2-100 ppb
    • Sulfit = Messbereich 6-500ppb
      • Precision (95% confidence interval) 50.0 ± 1.0 µg/L - Free and Total Chlorine
      • Precision (95% confidence interval) 250.0 ± 5.0 µg/L Sulfite
  • Eine neue Technologie zur einfachen Durchführung von Analysen im Spurenbereich in Bezug auf Gesamtchlor, freies Chlor und Sulfit
    • Neue Sulfittests beenden das Rätselraten, wieviel Natriumbisulfit zur Entchlorung dosiert werden soll
    • Kosteneinsparung und Risikominderung
  • Anwendungen - Physikalische und chemische Entchlorung, Überwachung von Restchlor, Schutz von Membranen und Sicherung der  Wasserqualität
    • Effiziente Steuerung des Entchlorungsprozesses
    • Verlängerung der Lebensdauer von UO-Membranen

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Überwachen Sie die Trübung vor und nach der NF und UO, um die Membranleistung und das Risiko für die Überschreitung der Grenzwerte zu erfassen. Verwenden Sie diese Informationen, um Ihren Prozess vorgelagert anzupassen, sodass der Wartungsaufwand reduziert und die Lebensdauer der Membranen verlängert werden kann.

 

 

 

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Weitere Informationen

1Jafari, M. et al. “Cost of fouling in full-scale reverse osmosis and nanofiltration installations in the Netherlands.” Desalination, March 2021. https://doi.org/10.1016/j.desal.2020.114865

2SAMCO. “How Much Does It Cost to Properly Maintain Membrane Filtration Systems vs. Treat Fouled Membranes?” February 2019. https://www.samcotech.com/cost-to-properly-maintain-membrane-filtration-systems