통합 RO + UV 초순수 시스템: 설계, 크기 조정 및 선택

통합 RO UV 초순수 시스템의 성능을 결정하는 두 가지 숫자는 RO 단계가 연중 최악의 공급 주간 동안 유지할 수 있는 투과 품질과 램프가 서비스 마지막 날에도 여전히 전달하는 UV 선량입니다. 일반적으로 두 숫자 모두 견적에 나타나지 않습니다.

두 가지를 모두 올바르게 수행하면 나머지 열차가 작동합니다. 연마 수지는 예상 주기를 지속하고, 저항률은 17과 18 사이에서 표류하는 대신 18.2MΩ·cm에 머물며, 목차는 추가 살균 없이 한도 미만으로 유지됩니다. 잘못 생각하면 첫 1년 동안은 램프를 교체할 때마다 감소하는 저항성, 온수 소독 후 3주 후에 다시 나타나는 박테리아 수, 예상 시간의 절반 만에 소진되는 수지 등의 증상을 추적하는 데 소비하게 됩니다.

공칭 용량이 아닌 공급 분석을 통해 막 면적과 요소 유형을 설정합니다.
185nm UV는 유기물을 산화시킵니다. 254nm UV는 미생물을 제어합니다. 그들은 다르게 선택되고 배치됩니다.
전달되는 UV 선량은 램프 수명과 석영 슬리브 상태에 따라 다르므로 수명 종료 출력을 지정하십시오.
루프 유압장치는 초순수가 스키드를 떠난 후에도 초순수를 유지하는지 여부를 결정합니다.

아래 섹션에서는 실제로 서로를 제한하는 순서대로 이러한 결정을 수행합니다.

RO UV 스키드에 실제로 통합된 내용

통합 시스템이란 스키드 1개, 컨트롤러 1개, 검증 패키지 1개를 의미합니다. 이는 하나의 프로세스 단계를 의미하지 않습니다. 수돗물이나 공정수에서 작동하는 일반적인 초순수 열차는 다음과 같습니다.

전처리: 멀티미디어 또는 카트리지 여과, 염소 제거를 위한 활성탄 또는 중아황산염 주입, 연화제 또는 스케일 방지제, 5미크론 가드 필터.
RO 단계: 단일 패스 또는 이중 패스, 복구 대상이 요구하는 단계 간 부스터 펌프 포함.
단계 간 연마: 지속적인 작업이 자본 비용을 정당화하는 EDI 또는 낮은 흐름을 위한 혼합층 연마기.
UV: TOC 산화의 경우 185nm, 미생물 제어의 경우 254nm, 때로는 두 가지 모두 직렬로 사용됩니다.
최종 연마: 혼합층 수지에 이어 0.22미크론 또는 한외여과 장벽.
유통 루프: 재순환, 위생 처리 준비, 데드 레그(Dead Leg) 없이 구축.

각 단계는 상호작용하므로 통합이 그 자리를 차지합니다. 185nm 램프는 유기탄소를 CO2와 미량의 유기산으로 변환하며, 이러한 종은 하류에서 이온 교환을 통해 제거되어야 합니다. 그렇지 않으면 전도도가 높아집니다. 연마 수지 뒤에 배치된 254nm 램프는 재오염 장벽 역할을 합니다. 수지 앞에 놓인 동일한 램프는 수지에 산화제 부하만 추가합니다.

세 가지 초순수 구성에 대한 예시적인 비에너지 수요(입방미터당 kWh)입니다. 자신의 펌프 곡선과 부하 프로필을 비교하여 확인하십시오.

185nm와 254nm UV는 서로 바꿔 사용할 수 없습니다.

대부분의 사양 오류는 UV를 단일 용량의 단일 구성 요소로 취급하는 데서 발생합니다. 초순수에 사용되는 두 파장은 서로 다른 역할을 하며 기차에서 서로 다른 위치에 속합니다.

표 1: 초순수에 사용되는 두 파장은 서로 다른 기능을 수행하므로 배치와 선량을 별도로 지정해야 합니다.
무대	주요 기능	일반적인 배치	일반적인 복용량	조심하세요
185 nm UV	TOC 산화	연마수지 또는 EDI의 상류	100~200mJ/cm2, TOC 목표에 따라 설정	다운스트림 이온 제거가 필요한 CO2 및 유기산을 생성합니다.
254 nm UV	미생물 제어	루프 내 연마 수지 하류	램프 수명 종료 시 30mJ/cm2 이상	너무 일찍 배치하면 사용 지점에 도달하는 어떤 것도 보호할 수 없습니다.

전달된 복용량은 중요한 숫자입니다. 램프 출력은 사용 수명에 따라 떨어지며 석영 슬리브는 철, 경도 및 전처리 과정에서 이월된 유기물로 인해 오염됩니다. 수명이 다한 출력에서 오염 허용치를 고려하여 설계하고 달력이 아닌 측정된 출력에 따라 교체를 트리거합니다.

깨끗한 석영 슬리브와 일정한 속도로 오염된 하나를 비교하여 작동 시간 대비 상대 UV 출력을 예시합니다.

UV 램프를 선택하기 전에 RO 스테이지 크기 조정

RO 단계는 스키드를 재구축하지 않고는 나중에 멤브레인 영역을 조정할 수 없기 때문에 설계가 고정되거나 파손되는 단계입니다. 다섯 가지 피드 매개변수가 대부분을 결정합니다.

실트 밀도 지수: 5 미만은 표준 요소의 일반적인 한계이며, 3 미만은 투과물이 초순수 루프에 공급될 때 훨씬 더 안전한 마진을 제공합니다.
유리 염소: 멤브레인 입구에서 0.1ppm 미만으로 유지합니다. 폴리아미드 층은 산화제가 전처리를 통해 파괴되면 빠르게 분해됩니다.
경도, 바륨, 스트론튬 및 실리카: 이들은 최대 회복 및 스케일 방지제 용량을 설정하며 실리카는 종종 결합 제약이 됩니다.
온도: 투과 흐름과 염분 통과는 모두 온도에 따라 변하므로 설계 온도를 명시하고 이를 수정합니다.
TOC 및 철: 오염률과 석영 슬리브 청소 간격을 모두 촉진하여 RO 설계를 UV 유지 관리와 연결합니다.

피드 분석에서 요소군 및 어레이 구성에 이르는 일반적인 논리는 다음 노트에 설명되어 있습니다. RO 멤브레인 기술원리 및 선택요소 .

산업용 초순수 트레인에 공급되는 1,000~3,000mg/L 범위의 기수 사료의 경우 BW8040400과 같은 8인치 기수 요소가 일반적인 시작점이며 요소 수는 투과 흐름만 기준이 아닌 플럭스 제한에 따라 결정됩니다.

Brackish Water RO Membrane Elements BW-8040-400

맛없은 물 RO 막 요소 BW-8040-400 기수 Ro Membrane Elements BW-8040-400은 기수, 지표수, 지하수 등 다양한 수원에 대한 담수화 처리를 전문으로 합니다. 제품보기 →

처리수 사양 수정 다음

중요한 사양은 스키드 배출구가 아닌 사용 지점의 사양입니다. 실험실 및 제약 업무에서 초순수의 일반적인 목표는 다음과 같습니다. 귀하의 제품에 적용되는 약전 또는 표준에 대한 정확한 한도는 응용 분야마다 다르기 때문에 확인하십시오.

표 2: 초순수의 사용 시점 목표; 이를 일반적인 값으로 취급하고 프로세스를 관리하는 표준에 대해 확인하십시오.
매개변수	일반적인 목표	측정 노트
비저항	25°C에서 18.2MΩ·cm	온도 보상을 통해 인라인으로 측정됨
TOC	5ppb 이하	일부 응용 프로그램은 10ppb를 허용합니다.
박테리아	1 CFU/mL 미만 또는 10 CFU/100 mL 미만	방법 및 샘플링 지점에 따라 다름
실리카	한도가 적용되는 경우 3ppb 미만	RO 스테이지와 레진 성능에 힘입어

해당 표에서 무엇이 누락되었는지 확인하십시오. RO 투과에 대한 목표가 없습니다. RO 단계는 목적을 위한 수단이므로 투과 사양은 사용 시점 한계에서 거꾸로 파생되어야 하며 둘 사이에 UV 및 수지 성능에 대한 여유가 남아 있어야 합니다.

첫해에 나타나는 실패 모드

석영 슬리브 오염: 철이나 경도의 잔여물이 슬리브에 침전되어 UV 투과를 차단하므로 램프가 정격 시간에 도달하기 훨씬 전에 출력이 떨어집니다.
연마 수지 뒤에 배치된 185nm UV: 산화된 유기물은 갈 곳이 없으며 전도도는 떨어지지 않고 상승합니다.
죽은 다리 및 저속 가지: UV가 생물막이 아닌 물에 작용하기 때문에 지속적인 UV 하에서도 정체된 부분에서 박테리아가 자랍니다.
멤브레인 한계를 뛰어넘는 위생 처리: 멤브레인과 루프가 동일한 온도 및 pH 범위로 지정되지 않은 경우 반복적인 온수 또는 화학 사이클로 인해 요소 수명이 단축됩니다.
시간 기반 램프 교체: 측정된 출력을 무시하면서 고정된 8,000시간으로 램프를 교체하면 램프가 낭비되거나 루프가 부족하게 됩니다.
수지 소모는 UV 문제로 해석됩니다. TOC 상승과 저항률 하락은 추세 차트에서 유사해 보이지만 원인은 다릅니다.

이러한 실패 모드 중 두 가지는 멤브레인 측면입니다. 유기물, 철 또는 생물학적 활성이 높은 사료에서는 표준 요소가 빠르게 오염되고 세척 간격이 무너집니다. BW8040400FR과 같은 내오염성 요소는 유기 및 생물학적 부착에 저항하도록 표면이 변형되어 세척 간격을 예측 가능하게 유지하고 UV 단계가 캐리오버되는 것을 방지합니다.

Fouling Resistant RO Membrane Elements BW-8040-400FR

내오염성 RO 멤브레인 요소 BW-8040-400FR FR 시리즈 내오염성 멤브레인은 일반적으로 TDS가 10000ppm 미만인 복잡한 수원 처리에 적합합니다. 그것은 주로 PU에 사용됩니다 ... 제품보기 →

초순수 열차의 RO 단계 요소 선택

초순수 트레인 내부에서 멤브레인 선택은 최대 거부율보다는 안정성이 더 중요합니다. 세 가지 고려 사항이 지배적입니다.

요소 유형: 적당한 염도를 위한 기수 요소, 유기물이나 철이 존재하는 오염 방지 버전, 경도 또는 특정 유기물이 선택적 제거가 필요한 RO 앞선 나노여과.
압력 등급: 초저압 요소는 펌프 에너지를 차단하고 지속적으로 가동되는 플랜트에서는 실제로 절감 효과가 있지만 요소는 여전히 설계 온도에서 요구되는 유량 및 거부율을 충족해야 합니다.
요소 수 및 플럭스: 요소당 플럭스가 낮을수록 오염이 느려지고 세척 간격이 길어지며 멤브레인 면적이 넓어집니다.

ULP8040400과 같은 초저압 요소는 공급 염분도가 적당하고 에너지가 주요 관심사인 곳에 적합합니다. 단, 배열이 파울링으로 인해 에너지 획득이 지워지지 않도록 보수적인 플럭스로 설계되어야 합니다.

Ultra-low Pressure RO Membrane Elements ULP-8040-400

초저압 RO 멤브레인 요소 ULP-8040-400 ULP-8040-400 저압 담수화 역삼투막 요소는 지표수 및 지하수용 폴리아미드 복합막으로,... 제품보기 →

멤브레인은 공급 문제의 절반에 불과합니다. 요소 간 일관성, 특수 형식에 대한 멤브레인 시트 가용성, 몇 년 후 동일한 사양을 재현할 수 있는 능력은 플랜트를 검증할 때 모두 중요합니다. 요소 뒤의 생산 라인 장기 공급 약속을 하기 전에 검토해 볼 가치가 있습니다.

시스템 수명 동안 자금이 사용되는 곳

자본 비용은 이야기의 작은 부분입니다. 10년 동안 소모품, 에너지 및 검증 시간이 초순수 비용을 지배합니다. 아래 분할은 예시입니다. 비율은 사료 품질과 RO 단계에서 제거하는 부하량에 따라 달라집니다.

멤브레인 30%
에너지 26%
UV 램프 및 슬리브 18%
연마수지 16%
서비스 및 검증 10%

중간 규모 초순수 시스템에 대한 10년 운영 비용 분할 예시. 예산을 책정하기 전에 자신의 유지 관리 기록을 대체하십시오.

분할에 따른 계획 포인트: 저압 램프의 경우 램프 교체 간격은 일반적으로 8,000~12,000시간이고, 멤브레인은 세척 빈도에 따라 일반적으로 2~4년 동안 작동하며, RO 단계에서 설계된 것보다 더 많은 유기 부하를 통과하면 연마 수지는 12~24개월 내에 소진될 수 있습니다. RO 단계의 크기를 적절하게 조정하는 것은 차트의 모든 항목을 확장하는 가장 저렴한 방법입니다.

자주 묻는 질문

단일 UV 램프로 TOC 산화와 미생물 제어를 모두 처리할 수 있습니까?

좋지 않습니다. 185nm 램프는 약 254nm의 출력을 방출하지만 루프의 미생물 제어에 필요한 선량과 배치는 TOC 산화에 필요한 것과 다릅니다. 두 가지 한계가 모두 중요한 경우 표 1에 설명된 위치에 두 개의 램프를 사용하십시오.

초순수 루프에는 이중 통과 RO가 필요합니까?

사료 품질에 따라 다릅니다. 단일 통과 투과액이 안정적으로 유지되고 EDI 또는 연마 수지가 하중을 지탱할 수 있는 경우 두 번째 통과는 많은 비용을 추가하지 않고도 비용을 추가합니다. 공급 TDS 또는 TOC가 변동하는 경우 두 번째 패스는 추가 연마 용량 및 그에 따른 살균 빈도보다 더 저렴합니다.

UV 램프는 얼마나 자주 교체해야 합니까?

고정된 일정이 아닌 측정된 출력에 따라 교체하십시오. 저압 램프의 정격 수명은 일반적으로 8,000~12,000시간이지만 슬리브 오염으로 인해 그 이전에 유효 출력이 절반으로 줄어들 수 있습니다. 멤브레인 청소와 동일한 일정에 따라 용량을 모니터링하고 슬리브를 청소하십시오.

UV가 루프의 화학적 살균을 대체할 수 있습니까?

아니요. UV는 램프를 통과하는 물의 미생물을 제어합니다. 데드 레그, 밸브 본체 및 저유량 가지의 생물막은 도달할 수 없으므로 주기적인 소독이 루프 설계의 일부로 유지됩니다.

통합 RO UV 초순수 시스템은 공급물 분석에서 시작하여 사용 시점 사양으로 끝나는 일련의 결정입니다. 완성된 물 목표를 먼저 수정하고, 평균이 아닌 최악의 공급 주간에 대해 RO 단계의 크기를 조정하고, 각 UV 파장을 해당 화학 반응이 완료될 수 있는 다운스트림에 배치하고, 램프 시간 대신 전달된 선량을 모니터링합니다. 이 네 가지 선택 사항은 첫 해에 보게 될 안정성의 대부분과 다음 10년 동안 감당하게 될 비용의 대부분을 결정합니다.