RO System Design

مدخل الي تصميم محطات التناضح العكسي

0 815
نلتقى الآن مع نبذة مختصرة عن تصميم RO System :

RO System Design :

لكى نقوم بتصميم محطة RO لتحلية الماء لابد من توافر Complete Feed Water Analysis متضمنا بطبيعة الحال قيمة TDS الخاصة بها ، لأننا سنستطيع من خلال التحليل الكامل عمل الحسابات الخاصة بتصميم Chemical Sysem ، كما ستساعدنا قيمة TDS ، وقيمة SDI إن وجدت من تصنيف المياه وبالتالى تصميم System مناسب لتحليتها.


وعودة الى ما تم ذكره فى مطلع حديثنا عن مصطلحات التحلية مايلى :
-أن هناك علاقة بين ملوحة الماء TDS ،
والضغط الأسموزى Osmotic Pressure
( OP) لها تربطها هذه العلاقة
OP = TDS × 0.01165 psi
ولتحويلها الى بار نضرب القيمة فى
0.07

ضغط التشغيل أكبر من ضعف قيمة الضغط الأسموزى .. الفرق بينهما يطلق عليه Net Driving Pressure ، معلومة TDS تعطينا انطباع سريع عن الضغط الأسموزى لها ، وقيمة تقريبية لضغط التشغيل


فمثلا” لو طلب منا تنفيذ محطة تحلية على مياه بحر ملوحتها 30000 ppm بسرعة نستطيع القول أن :

OP = 30000 × 0.01165 = 350 psi × 0.07 = 25 bar

وهذا يعنى أن ضغط التشغيل مبدئيا سيتخطى قيمة 50 bar ، هذه قيمة تقريبية ، ولكن هناك معادلات دقيقة لحسابات التصميم سيأتى شرحها فى وقتها .

– لتصميم محطة هناك Rang لعدد Pressure Vessels ممكن العمل عليه محكوما بنوعية المياه ، وقيمة SDI ، إنتاجها المطلوب ، وقيمة Recovery المناسبة ، وبالتالى قيمة Feed المطلوب ، وقيمة Brine الذى يمكن الحصول عليه عن طريق قيمة الفرق بين مياه التغذية والمياه المنتجة ، وكذا مواصفات Pressure Vessels المقترحة .


فمثلا” لو طلب منك تصميم محطة تحلية مياه بحر ملوحتها ppm 30000 طاقة 1000 م3 / يوم نقوم بالخطوات التالية :

الإنتاج اليومى 1000 م3 / يوم

– الإنتاج فى الساعة 1000 ÷ 24 = 45 م3 / ساعة

-الإنتاج بوحدة الجالون فى الدقيقة = 45 ÷ 0.2271 = 200 gpm .

– ماء التغذية المطلوب على إعتبار أن نسبة الإستفادة = 30% = 200/0.3 = 660 gpm .

قيمة مياه الريجيكت 660 – 200 = 460 gpm .

من مواصفات PV قطر 8 بوصة أن أكبر كمية مياه تغذية يمكن أن تدخلها 51 gpm كما أن أقل مياه Brine يمكن أن تخرج منها هى 19.2 gpm وعليه فإن :
Npv ≥ Qf / (qfmax / pv)
660/51 ≥ 13 pv
NPV ≤ Qb / (qbmin/pv)
Npv ≤ 460/19.2 ≤ 24 pv
وعليه فإن
13 ≤ Npv ≤ 24

هذه المعادلات نستخدمها للتأكيد على نتائج بعضها البعض هذا بالإضافة الى المعادلة التفصيلية التى سيأتى ذكرها بعد :


إستكمالا”  فى موضوع RO System Design ، وإستطعنا حساب الضغط الأسموزى ، وكونا بشكل تقريبى إنطباعا” عن ضغط التشغيل بمجرد توافر معلومة عن قيمة TDS الخاصة بمياه التغذية المطلوب تحليتها ، كما إستطعنا أيضا” حساب Rang لعدد Pressure Vessels الذى يمكن العمل خلاله محكوما” بالإنتاج المطلوب , Recovery التى يمكن العمل من خلالها ، نلتقى الآن مع شىء من التفصيل :

Qp ( GPD ) = Kw × FF × TCF × MFRC × NDP ( psi ) × St ( ft² )
Where :
Kw : Membrane Permeability =
1230 -( ßπfb ) / 20000 GPD/(psi*ft²) GFD/(psi )
Where ß : Concentration Polarization = e^0.7yi
where yi : Element Recovery = 1 – ( 1-y )^(1/n) where y : System Recovery
n : number of elements per pressure vessel
πfb : Osmotic Pressure of feed , brine Mixture
Cfb = (Cf+Cb ) / 2
Cb = Cf × 1 / (1-y)
Or Cfb = Cf ln 1/(1-y) / y
πfb = Cfb × 0.01165 psi
Or Kw = 0.061513012 – 5.0153821 * 〖10〗^(-5)* ßπfb
FF : Fouling Factor = 1 – Fouling Allowance ( FA )

( FA )

 

للغشاء الجديد = صفر ، وبالنسبة للغشاء المستعمل من ( 0.1 – 0.2 ) ، وهذا معناه أن :

( FF )

للغشاء الجديد = 1 ، وللغشاء المستعمل يتراوح ما بين ( 0.8 – 0.9 )

TCF : Temperature Correction Factor

TCF = 〖( 1.028 )〗^(t-25)

 

حيث t هى درجة حرارة الماء

MFRC : Membrane Flux Retention Co efficient

معامل إحتفاظ الغشاء بإنتاجه خلال فترة عمره
MFRC = ( θ )^(-j)
θ
قيمتها تساوى 26280 ساعة ، وهى ساعات تشغيل الغشاء بالساعات لمدة ثلاث سنوات
j
دالة فى Materials , Pressure , Temp وقيمتها تتراوح بين ( 0.02 – 0.05 )

، ومتوسط هذه القيم 0.035 ، وعليه فإن شكل المعادلة السابقة

يمكن صياغتها كما يلى :

MFRC = ( 26280 )^(-0.035)

NDP : Net Driving Pressure

وهى قيمة الفرق بين ضغط التشغيل والضغط الأسموزى للمياه المستهدف تحليتها


NDP = Pf – Pp – βπfb – 1/(2 ) ∆p fb +πp
Pf : Feed Pressure
Pp : Permeate Pressure
βπfb : Osmoic Pressure of feed brine mixure multiply in Concentration Polarization.
1 / 2 ∆p fb : half value of ∆p
Where ∆p( psi )=0.01 Qfb ( gpm ) / (NPV ) ^1.7 ×Ne / pv
πp : Osmoic Pressure of Permeate

St : Total Surface Area

وهى عبارة عن المساحة الكلية للأغشية اللازمة للإنتاج المطلوب ، وهى يمكن الحصول عليها عن طريق قسمة قيمة الإنتاج المطلوب بوحدة GPD على قيمة GFD المناسبة للماء محكوما بنوعيتها ، وقيمة SDI الخاصة بها ، وأعتقد أنها يمكن الحصول عليها فى البداية بمعلومية الإنتاج ، وفرض قيمة آمنة لــ Permeate Flux .
وإن شاء نلتقى فى اللقاء القادم مع مثال محلول لإيضاح كيفية إجراء هذه الحسابات

اترك رد

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

يستخدم هذا الموقع ملفات تعريف الارتباط لتحسين تجربتك. سنفترض أنك موافق على ذلك ، ولكن يمكنك إلغاء الاشتراك إذا كنت ترغب في ذلك. قبول قراءة المزيد