Tỷ lệ thu hồi RO: cân bằng giữa sản lượng và đóng cặn

Tỷ lệ thu hồi bị giới hạn bởi độ hòa tan của các muối còn lại. Khi nước rời đi dưới dạng nước thấm, canxi, sunfat, silica, bari và stronti cô đặc dần trong dòng nước muối. Đóng cặn canxi cacbonat được dự báo bằng chỉ số bão hòa Langelier (LSI), canxi sunfat bằng chỉ số bão hòa riêng, còn silica bằng độ hòa tan của nó, vốn giảm khi nhiệt độ hạ. Bảo hành màng quy định hệ số cô đặc tối đa, và thường chính các giới hạn này, chứ không phải bơm, quyết định thiết kế.

Hệ thống nhỏ một phần tử màng thường chạy ở 50–60%, trong khi cụm nhiều phần tử lớn hơn đạt 70–75%. Vượt mức đó, nước cô đặc trở nên khắc nghiệt: ở tỷ lệ thu hồi 80%, hệ số cô đặc là 5, và nước cấp TDS 500 mg/L để lại nước muối 2,500 mg/L. Mỗi điểm thu hồi tăng thêm giúp giảm lượng nước thải nhưng rút ngắn khoảng cách giữa các lần làm sạch.

Hệ số cô đặc bằng 1 chia cho (1 − tỷ lệ thu hồi). Công thức giả định màng chỉ cho nước qua mà không cho muối, đủ gần để sàng lọc thiết kế. Bảng dưới đây cho thấy tác động với nước cấp TDS 500 mg/L. Lưu ý rằng bước nhảy từ 65% lên 75% nâng nước muối từ 2.9 lên 4.0 lần nước cấp, mức tăng lớn hơn nhiều so với mức thay đổi mười điểm phần trăm của tỷ lệ thu hồi.

Nhiệt độ nước cấp làm thông lượng thay đổi khoảng 3% mỗi °C. Hệ thống định mức 25 °C và 1,000 L/h cho khoảng 700 L/h ở 15 °C và 1,150 L/h ở 30 °C tại cùng áp lực. Nước lạnh còn làm tăng độ nhớt, dẫn đến áp lực cần thiết cao hơn và có thể đẩy bơm tới giới hạn trước khi đạt tỷ lệ thu hồi thiết kế. Độ hòa tan của silica giảm theo nhiệt độ, nên mức thu hồi 75% khả thi ở 25 °C có thể vượt giới hạn silica ở 10 °C.

Đây là lý do tỷ lệ thu hồi phải luôn đi kèm nhiệt độ. Một cụm thiết bị bán với tỷ lệ thu hồi 75% ở 25 °C không phải là cụm 75% trong phòng thiết bị lạnh ở miền Bắc, và lưu lượng nước cô đặc sẽ cao hơn so với dữ liệu kỹ thuật. Hãy thiết kế theo tháng lạnh nhất, không theo nhiệt độ trung bình năm.

Tăng tỷ lệ thu hồi trước hết là quyết định về tiền xử lý, sau đó mới đến bơm. Mỗi muối giới hạn có biện pháp riêng, và thiết kế phải nhắm vào muối bão hòa trước, không phải muối dễ loại bỏ nhất. Hệ làm mềm loại canxi và magiê, do đó nâng giới hạn cacbonat và sunfat; hóa chất chống cặn mở rộng các giới hạn đó mà không loại ion; điều chỉnh pH làm dịch chuyển cân bằng cacbonat và silica theo hai hướng ngược nhau.

Hãy xử lý muối giới hạn trước, rồi thay đổi cụm màng. Làm mềm là con đường đáng tin cậy nhất: loại canxi và magiê cho phép đạt tỷ lệ thu hồi 75–85% với nhiều nguồn nước cấp, đổi lại là tiêu thụ muối và một dòng nước thải muối riêng. Cụm màng hai cấp là con đường thứ hai: nước cô đặc của cấp một trở thành nước cấp của cấp hai, nên cùng một lượng nước đi qua hai dãy màng trước khi ra ngoài.

Tỷ lệ thu hồi thấp hơn không phải là thất bại. Hệ thống nhỏ 0.5–2 m³/h thường chạy ở 50–60% vì cụm một phần tử màng không thể cô đặc thêm mà không đóng cặn, và vì chi phí đầu tư cho thiết kế hai cấp khó biện minh. Nước cấp nhiều silica hoặc bari thường phải dừng ở 50–65%. Công trình có nước giá rẻ và giới hạn xả thải nghiêm ngặt có thể chấp nhận lượng nước cô đặc lớn hơn nhưng TDS thấp hơn, vì dễ tái sử dụng hoặc xả hơn.

Câu hỏi đúng không phải là tỷ lệ thu hồi tối đa có thể đạt, mà là tỷ lệ thu hồi nào kinh tế sau khi tính chi phí nước, phí xả thải, hóa chất tiền xử lý, nhân công làm sạch và thay màng. Một hệ thống 75% phải làm sạch hàng tháng có thể tốn kém hơn hệ thống 60% chỉ làm sạch hai lần mỗi năm.

Dùng lưu lượng kế đã hiệu chuẩn trên dòng nước thấm và nước cô đặc, hoặc trên nước thấm và nước cấp, với độ chính xác khoảng 2%. Tính tỷ lệ thu hồi từ hai số đọc và so sánh với giá trị thiết kế ở cùng nhiệt độ và áp lực. Nếu không có lưu lượng kế nước cấp, lấy nước thấm chia cho tổng nước thấm và nước cô đặc cũng cho kết quả tương đương mà không cần giả định lưu lượng nước cấp.

Ghi lại tỷ lệ thu hồi hàng ngày cùng với áp lực, nhiệt độ và độ dẫn điện. Tỷ lệ thu hồi giảm khi áp lực không đổi thường là do bám bẩn hoặc van mở chưa hết; độ dẫn điện tăng khi tỷ lệ thu hồi không đổi cho thấy lượng muối lọt qua tăng, hướng đến hư hỏng hoặc oxy hóa màng. Cả hai xu hướng đều không thể thấy từ một số đọc hàng tuần đơn lẻ.