Instalacja zmiękczacza wody jest powszechnie uważana za skuteczny sposób zapobiegania tworzeniu się kamienia w systemach odwróconej osmozy (RO). Jednak wielu operatorów instalacji odkrywa, że osadzanie się kamienia na membranie RO nadal występuje nawet po zmiękczaniu. Różnica ciśnień stale rośnie, zwiększa się częstotliwość czyszczenia, a wydajność membrany stopniowo spada.
Powód jest prosty: zmiękczacz wody usuwa tylko jony powodujące twardość, takie jak wapń i magnez. Nie dotyczy to wszystkich substancji powodujących osadzanie się kamienia ani nie eliminuje złożonej chemii, która powoduje zanieczyszczanie membran odwróconej osmozy.
Zmiękczanie nie usuwa krzemionki
Jedną z najczęstszych przyczyn zanieczyszczania membran jest osadzanie się krzemionki. Zmiękczacze wody działają poprzez wymianę jonową, zastępując wapń i magnez jonami sodu. Jednakże krzemionka występuje głównie w postaci rozpuszczonego kwasu krzemowego lub cząstek koloidalnych, a nie naładowanych jonów powodujących twardość. W rezultacie przechodzi przez zmiękczacz prawie nienaruszony.
Gdy woda zasilająca zawiera więcej niż 30–40 ppm krzemionki, stężenie w pobliżu powierzchni membrany może przekroczyć granicę rozpuszczalności, szczególnie w systemach RO z wysokim-odzyskiem. Następnie krzemionka polimeryzuje i tworzy-szklisty osad, który silnie przylega do membrany i jest niezwykle trudny do usunięcia za pomocą konwencjonalnego czyszczenia kwasem.
| Parametr | Wydajność zmiękczacza wody |
|---|
| Wapń i magnez | REMOVED |
| Krzemionka (SiO₂) | Nie usunięto |
| Krzemionka koloidalna | Nie usunięto |
| Ryzyko osadzania się krzemionki | Pozostaje wysoki |
To dlatego w źródłach wód gruntowych o podwyższonej zawartości krzemionki często dochodzi do osadzania się kamienia na membranie RO, pomimo doskonałego usuwania twardości.
Skalowanie siarczanów może nadal się rozwijać
Usunięcie twardości nie eliminuje osadzania się-siarczanów. Przemysłowe systemy RO często napotykają osady, takie jak siarczan wapnia (gips), siarczan baru i siarczan strontu. Związki te podlegają raczej chemii nasycenia niż samej twardości.
Nawet woda o stosunkowo niskim stężeniu wapnia może w dalszym ciągu zostać przesycona solami siarczanowymi wewnątrz systemu RO. Gdy woda przepływa przez elementy membrany, rozpuszczone ciała stałe stają się coraz bardziej stężone, tworząc idealne warunki do wytrącania się siarczanów.
| Wspólna skala siarczanowa | Charakterystyka |
| Siarczan Wapnia (CaSO₄) | Powszechnie spotykany w przemysłowej wodzie zasilającej |
| Siarczan Baru (BaSO₄) | Wyjątkowo niska rozpuszczalność |
| Siarczan Strontu (SrSO₄) | Mniej powszechne, ale trudne do usunięcia |
Z tego powodu osadzanie się siarczanów pozostaje jedną z najczęstszych przyczyn zanieczyszczania membran odwróconej osmozy w systemach wykorzystujących zmiękczoną wodę zasilającą.
Wysokie współczynniki odzyskiwania intensyfikują polaryzację koncentracji
Sama jakość obróbki wstępnej RO nie może zapobiec osadzaniu się kamienia, jeśli stopień odzysku przekracza limity projektowe.
Podczas pracy odrzucone sole gromadzą się w pobliżu powierzchni membrany i tworzą stężeniową warstwę graniczną. Stężenie soli w tej warstwie może być od dwóch do trzech razy wyższe niż w strumieniu koncentratu luzem. W systemach o wysokim-odzyskiwaniu stężenie prekursorów kamienia wewnątrz końcowych elementów membrany może osiągnąć od pięciu do dziesięciu razy pierwotne stężenie w surowcu.
W takich warunkach nawet zmiękczona woda może zostać przesycona, powodując wytrącanie się krzemionki, soli siarczanowych lub jonów powodujących twardość resztkową i tworzenie się osadów kamienia.
Wydajność zmiękczacza może z czasem spadać
Zmiękczacze wody nie są urządzeniami-bezobsługowymi. Wyczerpanie się żywicy, mostkowanie solą, nieprawidłowe działanie zaworów i niepełna regeneracja mogą skutkować wyciekiem twardości.
Nawet niewielkie przekroczenie twardości wynoszące zaledwie 2–3 ppm może spowodować duże stężenie w systemie RO o wysokim-odzyskiwaniu. Po kilkukrotnym stężeniu te resztkowe jony mogą nadal powodować znaczne osadzanie się kamienia na membranie.
Regularne monitorowanie twardości wylotu zmiękczacza jest zatem niezbędne, ale często jest pomijane w codziennej--operacji zakładu.
Zmiękczona woda nadal wymaga odpowiedniego pH i kontroli środka zapobiegającego osadzaniu się kamienia
Innym powszechnym błędnym przekonaniem jest to, że zmiękczona woda nie wymaga już regulacji pH ani dozowania środka antyskalantowego. W rzeczywistości zachowanie kamienia zmienia się w zależności od składu chemicznego wody:
- Wyższe pH ogólnie zmniejsza rozpuszczalność krzemionki i zwiększa ryzyko tworzenia się kamienia krzemionkowego.
- Niższe pH może kontrolować niektóre wodorotlenki metali, ale może sprzyjać innym formom wytrącania.
- Generyczne antyskalanty przeznaczone głównie do kontroli węglanu wapnia mogą zapewniać ograniczoną ochronę przed osadzaniem się krzemionki lub siarczanu.
Dlatego wiele przemysłowych systemów RO osiąga najlepsze wyniki, łącząc zmiękczanie wody ze starannie dobranymi antyskalantami RO i zoptymalizowaną kontrolą pH.
Zmiękczacz wody jest ważnym elementem wstępnej obróbki RO, ale nie jest kompletnym rozwiązaniem zapobiegania osadzaniu się kamienia na membranach. Krzemionka, sole siarczanowe, nadmierny stopień odzysku, problemy z działaniem zmiękczacza i niewłaściwe dozowanie chemikaliów mogą przyczynić się do zanieczyszczania membrany odwróconej osmozy.
Aby zmaksymalizować żywotność membrany i utrzymać stabilną wydajność systemu, operatorzy powinni ocenić cały skład chemiczny wody zasilającej, a nie skupiać się wyłącznie na usuwaniu twardości. W wielu przypadkach najskuteczniejszą strategią jest połączenie zmiękczania, dozowania antyskalanta, odpowiedniego projektu odzysku i ciągłego monitorowania jakości wody.
