NL1016306C2 - Werkwijze voor het vroegtijdig signaleren van het optreden van scaling bij de zuivering van water. - Google Patents

Description

Werkwijze voor het vroegtijdig signaleren van het optreden van scaling bij de zuivering van water 5

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vroegtijdig signaleren van het optreden van scaling bij de zuivering van water met behulp van een 10 zuiveringsinrichting met één of meer membraanelementen.

In nanofiltratie- en omgekeerde-osmosesystemen worden opgeloste zouten grotendeels tegengehouden door de membranen, geconcentreerd en afgevoerd in het membraancon-centraat. De mate van indikking hangt af van de conversie 15 van het membraansysteem; de conversie is het percentage van de voeding dat wordt omgezet in product (permeaat). Door deze indikking kunnen anorganische verbindingen die beperkt oplosbaar zijn in het concentraat hun oplosbaarheidsproduct overschrijden en precipiteren op het 20 membraanoppervlak. Hierdoor ontstaat een laagje van vast kristallijn materiaal op het membraanoppervlak (scaling). Veel voorkomende verbindingen die kunnen neerslaan zijn calciumcarbonaat, bariumsulfaat, silicaatverbindingen en calciumfosfaat. Scaling is zeer ongewenst omdat dit als 2 5 gevolg heeft dat de weerstand van het membraan toeneemt, zodat de druk moet worden verhoogd om de productiecapaciteit te handhaven. Het energieverbruik neemt hierdoor toe. Bovendien moeten de membranen frequent worden gereinigd en kan de levensduur van de membranen 30 worden bekort.

Van de Lisdonk c.s [2000] beschrijven een werkwijze waarmee het optreden van scaling vroegtijdig kan worden vastgesteld. Volgens deze werkwijze wordt bij een waterzuiveringsinstallatie met membraanelementen een 35 kleine testunit toegepast waarmee een deel van het membraanconcentraat uit de installatie door een membraanelement wordt geleid. Door dit membraan wordt een 1016306½ 2 extra conversie gerealiseerd. Door deze extra conversie wordt verwacht dat scaling het eerst optreedt op dit membraanelement, omdat in dit element de zouten immers verder worden geconcentreerd en de oververzadiging van 5 slecht oplosbare verbindingen hoger wordt. Van het element wordt continu de naar druk en temperatuur genormaliseerde Λ flux (productie per m membraanoppervlak) gemeten ofwel de massatransportcoëfficiënt (MTC). Met de MTC kan beoordeeld worden of scaling ontstaat en of er maatregelen tegen deze 10 membraanvervuiling genomen moeten worden. De aard van de scaling kan worden vastgesteld door het membraan uit de testunit te verwijderen, open te maken en te analyseren.

Gebleken is dat met de hiervoor beschreven bekende werkwijze het mogelijk is vroegtijdig en continu het 15 optreden van scaling in de laatste trap van een installatie voor nanofiltratie of omgekeerde osmose te signaleren. Gevonden is nu dat bij toepassing van deze werkwijze onder bepaalde omstandigheden het optreden van scaling wordt gesignaleerd, terwijl er in feite geen 20 gevaar van scaling in de te monitoren installatie bestaat. Wanneer bijvoorbeeld de conversie van de te monitoren installatie op 85% wordt ingesteld, bedraagt de indikking van slecht oplosbare zouten in het concentraat circa een factor 6,7. In de op de installatie aangesloten testunit 25 neemt de totale conversie (installatie + testunit) toe tot circa 88-99%. Dit betekent dat de indikking van slecht oplosbare zouten in de testunit toeneemt van 6,7 naar 8,ΒΙΟ. Deze toename is dermate groot dat de met de testunit verkregen resultaten niet meer geheel representatief zijn 30 voor de te monitoren membraaninstallatie. Het scalingsgevaar wordt dan overschat waardoor er mogelijk maatregelen tegen scaling genomen worden op een moment dat nog niet nodig is. Dit kan leiden tot onnodige kosten en productieverlies.

35 Er bestaat daarom behoefte aan een werkwijze voor het vroegtijdig signaleren van scaling door middel van een sealingmonitor als hier voor beschreven, waarmee ook bij • O 6 n 3 een hogere conversie van de installatie een betrouwbare aanwijzing van het gevaar van het optreden van scaling wordt verkregen.

Gevonden is nu dat in die behoefte kan worden 5 voorzien door de instelling van bovengenoemde sealingmonitor te baseren op de concentratie van een bepaald gekozen ion aan het membraanoppervlak aan de concentraatzij de in het laatste element uit de installatie. Deze concentratie wordt berekend door 10 toepassing van een grenslaagmodel waarmee de concentra- tiepolarisatie bij het membraan kan worden berekend.

Aldus voorziet de uitvinding in een werkwij ze voor het vroegtijdig signaleren van het optreden van scaling bij de zuivering van water met behulp van een zuiverings-15 inrichting met een of meer membraanelementen, waarbij het te zuiveren water wordt toegevoerd aan het eerste membraanelement van de membraaninstallatie, in elk membraanelement het toegevoerde water (de voeding) langs een membraan wordt geleid, dat een deel van 20 het toegevoerde water doorlaat maar de in water opgeloste zouten grotendeels tegenhoudt, zodat het toegevoerde water in het membraanelement wordt gescheiden in een permeaat, bestaande uit het door het membraan doorgelaten water, en een concentraat, bestaande uit het niet doorgelaten water 25 met de tegengehouden zouten, zodanig dat de concentratie van de zouten in het concentraat verhoogd is ten opzichte van het aan het membraanelement toegevoerde water, het concentraat van elk membraanelement als voeding wordt toegevoerd aan het volgende element, 30 een deel van het concentraat van het laatste membraanelement wordt toegevoerd aan een sealingmonitor die eenzelfde type membraanelement als de membraan-elementen van de membraaninstallatie bevat, de flux (het volume permeaat per eenheid membraan-35 oppervlak) en de conversie (verhouding tussen permeaat en voeding) in de scalingmonitor zodanig worden in gesteld dat de kans op scaling in dit element overeenkomstig is 4 met of groter is dan die in het laatste membraanelement, de druk van de voeding, drukval over voeding-concentraat-kanaal (of concentraatdruk), het debiet van voeding en permeaat en de temperatuur en elektrische 5 geleidbaarheid van de voeding, continu gemeten worden, en uit deze gegevens de massa transportcoëfficiënt (MTC) wordt berekend, met het kenmerk, dat de flux en de conversie in de sealingmonitor zodanig 10 worden ingesteld dat voor een bepaald gekozen ion de concentratie aan het membraanoppervlak aan de concentraat-zijde van het membraanelement van de scalingmonitor (cm<SG) gelijk is aan de concentratie van dat ion aan het membraanoppervlak aan de concentraat zij de in het laatste 15 membraanelement van de membraaninstallatie (cm/i) vermenigvuldigd met een veiligheidsfactor (k), gelijk aan of groter dan 1, waarbij deze concentraties worden berekend met het hierin beschreven grenslaagmodel.

Doordat de opgeloste zouten in het membraan-20 concentraat door het membraan worden tegengehouden ontstaat aan de membraanwand een hogere concentratie van opgeloste zouten dan in de bulk van het membraan-concentraat. Dit wordt aangeduid als concentratie- polarisatie. De toename in concentratie kan oplopen van 25 circa 1,1-1,6 keer de concentratie in de bulk van het concentraat. De concentratie van slecht oplosbare zouten en daarmee de kans op scaling is daarmee aan de membraanwand groter dan in de bulk van het concentraat.

Door volgens de uitvinding de instelling van de 30 monitor te baseren op de berekende concentraties aan de membraanwand aan de concentraatzijde van de te monitoren installatie wordt de kans op scaling in de monitor hetzelfde als of net iets hoger dan (afhankelijk van de veiligheidsfactor) in de te monitoren installatie. Met 35 deze instelling wordt bereikt dat de extra conversie in de monitor wordt beperkt waardoor de resultaten betrouwbaarder zijn.

1018306 · 5

De onderhavige uitvinding heeft verder betrekking op een werkwijze voor het zuiveren van water met behulp van een membraaninstallatie met een of meer membraanelementen waarbij de bovenstaande werkwijze voor het vroegtijdig 5 signaleren van het optreden van scaling wordt toegepast.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding is de membraaninstallatie een installatie voor nano-filtratie of omgekeerde osmose.

Bij een gebruikelijk type membraanzuiveringsin-10 stallatie is een aantal spiraalgewonden membranen in één drukvat ondergebracht. Vaak omvat een installatie meerdere parallel geschakelde drukvaten met spiraalgewonden membranen. De concentraatstroom van een aantal drukvaten uit dezelfde trap wordt dan gecombineerd en als voeding 15 toegevoerd aan één volgende trap waarin minder drukvaten parallel geschakeld zijn dan in de voorgaande trap. Als de laatste trap van een membraaninstallatie meerdere drukvaten omvat zullen de bedrijfsomstandigheden in de drukvaten in het algemeen hetzelfde zijn zodat op het 20 concentraat van slechts één drukvat een sealingmonitor behoeft te worden aangesloten. Indien in een dergelijk geval de omstandigheden niet in alle vaten van de laatste trap hetzelfde zijn, moet de sealingmonitor worden aangesloten op het drukvat waarin het grootste 25 scalingsgevaar kan worden verwacht.

De gewenste concentratie van het gekozen ion aan de membraanwand aan de concentraatzijde van de monitor kan worden verkregen door de instelling van de flux en/of de langsstroomsnelheid van het concentraat in de monitor.

30 Met eenzelfde type membraanelement wordt hierin bedoeld een membraanelement waarin de omstandigheden voor scaling gelijk zijn, dat wil zeggen dat een zelfde mate van concentratiepolarisatie zal optreden. Als de membraaninstallatie bijvoorbeeld spiraal gewonden elementen bevat 3 5 zal men in het algemeen in de seal ingmoni tor ook een spiraal geworden element toe passen. De afmetingen behoeven niet gelijk te zijn. Vaak zal het element van de .·> * ... ··_ w ’ 6 scalingmonitor kleiner zijn dan de elementen van de membraaninstallatie. Het is ook niet nodig een zelfde type membraanmateriaal toe te passen.

5 Toelichting op berekening instellingen

Hieronder wordt nu aangegeven hoe de parameters van de instelling van de scalingmonitor verkregen kunnen worden. De berekening van deze parameters gebeurt in twee 10 stappen. Eerst wordt van de ionen in de concentraatstroom aan de concentraatzijde van het laatste membraanelement in de membraaninstallatie de concentratie aan de membraanwand cm,i berekend. Met de gekozen veiligheidsfactor wordt hieruit de vereiste concentratie aan de membraanwand aan 15 de concentraat zi jde van het membraanelement in de scalingmonitor (cm#SG) verkregen. In de tweede stap worden uit deze laatste waarde de instellingsparameters van de scalingsmonitor berekend. Tenslotte zal worden aangegeven hoe de massatransportcoëf f iciënt MTC van de 20 scalingsmonitor kan worden bepaald.

Onderstaande berekeningen hebben betrekking op een installatie met spiraalgewonden membraanelementen, waarbij ook de scalingsmonitor een spiraalgewonden membraan bevat.

De in de volgende berekeningen gebruikte symbolen 25 hebben de volgende betekenis: A = Membraanoppervlak [m2] B = Breedte van een membraanenvelop [m]

Ci = Concentratie van ion i [mol/1] dh = Hydraulische diameter [m] 30 df = Diameter van de filamenten van de spacer [m]

Di = Diffusiecoëfficiënt van ion i [m /s] F = Faraday constante (96500)[C/mol]

Fw = Waterflux [m3/m2s] k = Veiligheidsfactor [-] 35 ki = Massatransportcoëf f iciënt van ion i in de grenslaag[m/s] 7 L = Lengte membraanenvelop [m] MTC = Massatransportcoëfficiënt door het membraan S[m/(s.bar)] n = Aantal membraanenveloppen in een module [-] 5 P = Druk [bar] Q = Debiet [m3/s] R = Gasconstante 8,314 [J/mol.K]

Reti = Retentie van ion i [-]

Shi = Sherwood kental van ion i [-] 10 T = Temperatuur [°C] TDS = "Total Dissolved Solids', totale zoutconcen- tratie [mmol/1] u = Langstroomsnelheid van het concentraat in het voeding concentraat kanaal [m/s] 15 U = Membraan afhankelijke temperatuur constante [-] z = valentie ion Z = Constante in de molaire geleidbaarheidverge- lij king [-] 20

Grieks βΐ = concentratiepolarisatiefactor van ion i [-] ε = (volume voeding concentraat kanaal-volume spa cer) /volume voeding concentraat kanaal [-] 25 ^i = Molaire geleidbaarheid [S.mol2.mol-1]

Xi° = Molaire geleidbaarheid bij oneindige verdunning [S .m2 .mol’1] η = Viscositeit [Pa.s] π = Osmotische druk [bar] 30

Subscripts c = concentraat v = voeding m = aan membraanoppervlak 35 p = permeaat ref = Bij referentieomstandigheden 101 63 0 6 - 8 sg = sealingmonitor

Berekening van de watersamenstelling aan de 5 mexnbraanwand aan de concentraatzijde van de te monitoren installatie .

Voor de berekening van deze watersamenstelling wordt het 'Scaling Prediction Model' toegepast.

10 Benodigde invoer van het model: 1. Bulk concentraatsamenstelling zouten (CCiï) te bepalen met analyses: 2. Temperatuur van concentraat (Tc), te bepalen met temperatuurmeter ,- 15 3. Concentraat- en permeaatdruk (Pc en Pp) , te bepalen met een manometer 4. Concentraatdebiet (Qc) te bepalen met een flowmeter 5. Dimensies van de toegepaste membranen; Lengte (L) en breedte (B) van een envelop, aantal enveloppen (n) , 2 0 diameter van een spacer draadje (df) en porositeit van de spacer (ε) . Deze data kunnen van de leverancier worden verkregen.

6. Massatransportcoëfficiënt (MTC) van het laatste membraan uit de membraaninstallatie. De MTC van het 25 membraan kan worden berekend uit testdata van de leverancier of kan worden gemeten. Hoe de MTC is te meten en te berekenen is beschreven door Van de Lisdonk c.s. [2000] 7. U-waarde van het membraan, kan worden verkregen van 3 0 de membraanleverancier of kan worden gemeten, [Verdouw, 1997] 8. Referentietemperatuur, meestal 10°C (Tref) .

Voor elk ion wordt de mate van concentratiepolari -35 satie (βϊ) berekend. De mate van concentratiepolarisatie is ionspecifiek en wordt bepaald door het ontwerp van de ί ü i - . - Ü '...·· 9 installatie en wel door de flux en de stroomsnelheid van het concentraat langs het membraan. De mate van concentra-tiepolarisatie kan worden berekend met een massabalans van het ion over de grenslaag aan de membraanwand en is be-5 schreven door Schock en Miquel [1987; zie ook Marinas, 1996] . De concentratiepolarisatiefactor βϊ van ion i wordt berekend met formule (1): Α'“*£-5Γ> (1)

DfSh, 10 Fw is de waterflux door het membraan (Van de Lisdonk, 2000) en wordt berekend met formule (2): MTC-fa-Pp)-xm] expjt/ ·(-ï___ )1 <2> [ X+273 7V+273'j

De osmotische druk aan de membraanwand (Km) kan worden berekend uit de zoutsamenstelling van het water aan 15 de membraanwand, bijvoorbeeld volgens Du Pont (1980). Deze samenstelling kan worden berekend door voor elk ion de concentratie aan de membraanwand (cm) te berekenen uit de concentratie in de concentraatstroom (cc) en de individuele concentratiepolarisatiefactor van dat ion (pi) 20 volgens formule (3): cm,i = Pi ' Cc,i ( 3 )

Omdat de waarde van Fw nodig is om βϊ te kunnen bepalen en Fw indirect weer een functie is van pi dient er 25 geïtereerd te worden.

Voor de berekening van de osmotische druk πιη dient de samenstelling zo uitgebreid mogelijk bepaald te worden. De concentratie cm zal in ieder geval berekend moeten worden voor de meest voorkomende ionen, in het geval van drinkwa- 10 ter zullen dat ten minste Ca2+, Na+, Mg2+, Cl”, S042” en HC03” zijn, en ionen die tot de vorming van potentiële scalingzouten kunnen leiden, waaronder Ba2+ en P043".

De hydraulische diameter (d^) kan worden berekend uit 5 de dimensies van het membraan met behulp van formule (4) [Schock en Miquel, 1987] : - h 2 4 (a) df df

De dif fusiecoëf f iciënt Di van ion i is een functie 10 van de temperatuur en de totale zoutconcentratie (TDS) in het concentraat en kan worden bepaald met de wet van Nernst [CRC Handbook of Chemistry and Physics, 76e druk, 1995]. Eerst wordt de molaire geleidbaarheid \± van ion i berekend met formule (5) en daarna wordt Di berekend met 15 formule (6) : (5)

„ Λ -R-T

(6) 20

De waarde van Z bedraagt ongeveer lxlO"4 voor eenwaardige ionen en 4.10"4 voor twee- en driewaardige ionen [Chang 1977].

25 Het Sherwood kental Sh geeft het verband tussen het

Reynolds kental Re en het Schmidt kental Sc (Sh=a.Reb.Scc) De Sherwood relatie wordt beschreven door Schock en Miquel [1987], Aeyelts Averink [1993] beschrijft verschillende experimenteel bepaalde relaties voor spiraal 30 gewonden elementen.

I Ü I 0 C» Ü 6 ·'** 11

De hier in onderstaande formule (7) gebruikte coëfficiënten a, b en c zijn experimenteel vastgesteld: ·(-£_)«’ (7) η p-Di 5 De langsstroomsnelheid van het membraanconcentraat u ken worden berekend met formule (8) [Schock en Miquel, 1987]:

0C

T^C , (8) 2·αj -n-L-e 10 Door deze procedure voor elk ion te herhalen wordt de concentraatsamenstelling aan de membraanwand verkregen.

Berekening instellingen monitor 15 Volgens de uitvinding wordt de hiervoor berekende concentraatsamenstelling aan de membraanzijde na vermenigvuldiging met de veiligheidsfactor nu ook ingesteld aan de membraanwand aan de concentraatzijde van het membraan in de monitor. Voor de berekening van de instelling van de 20 sealingmonitor zijn de volgende invoerparameters nodig: 1. Bulk voedingswatersamenstelling zouten scalingmo- nitor, is bulk concentraatsamenstelling uit de te monitoren installatie (cCii) te bepalen met analyses; 2. Temperatuur van de bulk voedingswatersamenstelling, 25 is temperatuur concentraat van de te monitoren installatie (Tc) , te bepalen met temperatuurmeter; 3. Dimensies van het toegepaste membraan in de sca-lingmonitor: Oppervlak (ASG), Lengte (LSG) en breedte (B$g) van een envelop, aantal enveloppen 30 (nSG) , diameter van een spacer draadje (df(gG) en porositeit van de spacer (esG) · Deze data kunnen van de leverancier worden verkregen.

4. Massatransport coëfficiënt (MTC) van het element uit . jO* 12 de seal ingmonitor. De MTC van het membraan kan worden berekend uit testdata van de leverancier of kan worden gemeten. Hoe de MTC te meten en te berekenen staat beschreven door Van de Lisdonk c.s. 2000] 5 5. U-waarde van het membraan uit de scalingmonitor, kan worden verkregen van de membraanleverancier of kan worden gemeten [Verdouw 1997] 6. Referentietemperatuur, meestal 10°C (Tref) ; 7. In te stellen veiligheidsfactor (k); 10 8. Concentratie van stuurparameter, bijvoorbeeld calcium, barium, ijzer of een ander; 9. Gemiddelde retentie (Ret) van de ionen, het percentage van de voedingsconcentratie dat door het membraan wordt tegengehouden, kan worden verkregen 15 van de membraanleverancier.

Wat de keuze van het ion als stuurparameter betreft: Als de retentie van het membraan van de seal ingsmoni tor 100% zou zijn zou elk ion gekozen kunnen worden. In de praktijk zal de concentratie in de bulk van het 20 concentraat iets lager zijn. Omdat altijd wat zout door het membraan passeert, wordt het mogelijk dat de concentratie aan de membraanwand aan de concentraatzij de van het element in de scalingmonitor te laag wordt ingesteld. Dit kan worden opgelost door enerzijds te 25 kiezen voor uitsluitend ionen met een valentie van 2 of hoger, zoals Ca, Mg, Ba, Sr, Fe, Mn of S04 of P04, die over het algemeen een vrij hoge retentie hebben (ongeveer > 0.8 bij nanofiltratie en > 0.9 bij omgekeerde osmose). Anderzijds wordt bij de berekening van de concentratie in 3 0 de bulk van het concentraat van de scalingmonitor de gemiddelde retentie van het gekozen ion ingevoerd.

De k-waarde kan geschikt tussen ongeveer 1,05 en 1,5 gekozen worden. Bij een stabiel voedingswatertype (vrijwel constante temperatuur en zoutsamenstelling) kan geschikt 35 een veiligheidsfactor van 1,05 gekozen worden. Wanneer het voedingswatertype niet constant is (wisselende temperatuur en samenstelling) is het aan te bevelen een 13 veiligheidsfactor van 1,3-1,5 te kiezen.

Voor het gekozen ion i moet met cm/i als stuurpara-meter de concentratie van ion i aan de membraanzijde van de sealingmonitor cm<SGii volgens formule (9) worden: 5

Cm,SG - cm,i ( 9 )

De concentratie van ion i in de bulk van het 10 concentraat in de scalingmonitor cC(SG,i is volgens formule (10) ongeveer gelijk aan: CV/. (Q*,sg~ Fw.sg. Asg.( 1 -Rel))

CcSG ΛΓ

OkSG — Fv.SO . ^50 (10) 15 De waterflux in de scalingmonitor Pw,sg kan op hetzelfde niveau worden ingesteld als de waterflux (aan de concentraatzijde/in het laatste element van de te monitoren membraaninstallatie. De gewenste concentratie kan dan worden verkregen door het voedingsdebiet van de 20 scalingmonitor te variëren. Het is ook mogelijk de langsstroomsnelheid van het concentraat in de scalingmonitor constant in te stellen en te gewenste concentratie in te stellen door de flux te variëren. Hieronder is er voor gekozen om de waterflux inde scalingmonitor op 25 hetzelfde niveau in te stellen als de waterflux aan de concentraatzijde van de te monitoren membraaninstallatie. Het voedingsdebiet van de scaling-monitor moet iteratief worden bepaald.

Eerst wordt met formule (11) de concentratiepola-30 risatiefactor aan de concentraatzijde van het membraan in 1016306 ’ 14 de scalingmonitor berekend:

A.so=— (ID

Cc,SG

5

De benodigde langsstroomsnelheid u van het mem-braanconcentraat kan nu worden terugberekend met formules (1), (4), (5), (6) en (7) met behulp van de invoerparame- ters van de scalingmonitor.

10 Het benodigde concentraatdebiet van de scalingmonitor QC/sg wordt dan volgens formule (12):

Qc.SG = uSG ‘2‘d f.SG ' nSG ' Lsg ' £sg (12) 15

Het voedingsdebiet van de scalingmonitor QV(sg Is dan volgens formule (13)

Qv.SG - Qc.SG +Fw-Asc (13) 20

Nu kan opnieuw de concentratie van ion i in de bulk van het concentraat van de scalingmonitor cC(sg, worden berekend met formule (10) . Vervolgens kunnen opnieuw de 25 concentratiepolarisatiefactor pi(SG, de benodigde langsstroomsnelheid van het concentraat u,het concentraatdebiet Qc, sg en het voedingsdebiet Qv,sg worden berekend. Deze procedure wordt herhaald tot de waarden convergeren.

Door de scalingmonitor nu zodanig in te stellen dat 30 het berekende voedingsdebiet en waterflux worden verkregen, zal een concentratie aan de membraanwand aan de concentraat zij de van het membraanelement in de 15 scalingmonitor ontstaan die gelijk is aan de overeenkomstige concentratie in de te monitoren membraaninstallatie vermenigvuldigd met de veiligheidsfactor.

Om vast te kunnen stellen of in de membraaninstal-5 latie het gevaar van scalingvorming kan ontstaan kan nu continu het verloop van de massatransportcoëfficiënt (MTC) van het membraanelement van de scalingmonitor gevolgd worden. Wanneer deze MTC afneemt treedt er blijkbaar een vervuiling van het membraan op die zeer waarschijnlijk 10 veroorzaakt zal worden door het neerslaan van slecht oplosbare zouten.

Om de MTC van het membraanelement continu te kunnen volgen is een continue nauwkeurige bepaling van de voedingsdruk PV( sg i concentraatdruk PC(sg> productdebiet Qp,sG/ en 15 temperatuur en osmotische druk in voeding en concentraat vereist.

De osmotische druk kan worden benaderd door het elektrische geleidingsvermogen te meten en om te rekenen naar de osmotische druk (met de methode van DuPont 20 (DuPont, 1980).

De MTC wordt dan berekend met formule u i _J__ n „ L7^-273 T"/+27i MTC _ Qp.SG 'g_

ίί^>ν·5σ + ^c.SG _ nv.SO +7Cc,SG I

1 2 J { 2 Jj 25

Als de MTC van het membraanelement van de scalingmonitor daalt, kan men maatregelen nemen als: 30 het verlagen van de conversie, het verlagen van de dosering van zuur en/of anti-sealant, of het reinigen van de membranen.

Dankzij de scalingmonitoren kunnen deze maatregelen tijdig 16 worden genomen. Deze maatregelen leiden echter tot productieverlies en/of brengen extra kosten (chemicaliën, reinigen, energie met zich mee. Met de onderhavige uitvinding wordt voorkomen dat dergelijke maatregelen te 5 vroeg genomen worden zodat onnodige kosten worden vermeden.

Literatuur

Bakish, R. Theory and practice of reverse osmosis, 10 International Desalination Association No.l 1985

Chang, R. : "Physical chemistry with applications to biological systems" MacMillan Publishing Co. New York, ISBN 0-02-321020-6, 1977 15

Du Pont, Technical information manual, USA, 1980

Lisdonk, C.A.C. van de, Paassen, J.A.M. van, Schippers, J.C. : "ScaleGuard signaleert vroegtijdig scaling bij 20 nanofiltratie en omgekeerde osmose", H20, nr. 6 2000

Lisdonk, C.A.C. van de, Paassen, J.A.M., Schippers, J.C.: "Monitoring scaling in nanofiltration and reverse osmosis membrane systems" submitted for publication in the 25 proceedings of the conference Membranes in Drinking and Industrial Water Production, 2-6 October, Paris.

Marinas, B.J., : "Modeling Concentration-Polarisation in

Reverse Osmosis Spiral Wound Elements", Journal of 30 Environmental Engineering, April 1996

Schock, G. and Miquel, A. : "Mass transfer and pressure loss in spiral wound modules", desalination 64, 1987 35 Verdouw, J., Folmer, H., proceedings Membrane Technology Conference, New Orleans, 1997 17

Wangnick, W., 2000 IDA Worldwide Desalting Plant Inventory Report no. 16 5 10

Claims (6)

1. Werkwijze voor het vroegtijdig signaleren van het optreden van scaling bij de zuivering van water met behulp 5 van een zuiveringsinrichting met één of meer membraanele-menten, waarbij het te zuiveren water wordt toegevoerd aan het eerste membraanelement van de membraaninstallatie, in elk membraanelement het toegevoerde water (de 10 voeding) langs een membraan wordt geleid, dat een deel van het toegevoerde water doorlaat maar de in water opgeloste zouten grotendeels tegenhoudt, zodat het toegevoerde water in het membraanelement wordt gescheiden in een permeaat, bestaande uit het door het membraan doorgelaten water, en 15 een concentraat, bestaande uit het niet doorgelaten water met de tegengehouden zouten, zodanig dat de concentratie van de zouten in het concentraat verhoogd is ten opzichte van het aan het membraanelement toegevoerde water, het concentraat van elk membraanelement als voeding 20 wordt toegevoerd aan het volgende element, een deel van het concentraat van het laatste membraanelement wordt toegevoerd aan een sealingmonitor die eenzelfde type membraanelement als de membraan-elementen van de membraaninstallatie bevat, 25 de flux (het volume permeaat per eenheid mem- braanoppervlak) en de conversie (verhouding tussen permeaat en voeding) in de sealingmonitor zodanig worden in gesteld dat de kans op scaling in dit element overeenkomstig is met of groter is dan die in het laatste 3 0 membraan-eleraent, de druk van de voeding, drukval over voeding-concentraatkanaal (of concentraatdruk), het debiet van voeding en permeaat en de temperatuur en elektrische geleidbaarheid van de voeding, continu gemeten worden, en 35 uit deze gegevens de massa overdrachtscoëfficiënt (MTC) wordt berekend, met het kenmerk, dat de flux en de conversie in de 101 63 0 6 ”*5 sealingmonitor zodanig worden ingesteld dat voor een bepaald gekozen ion de concentratie aan het membraan-oppervlak aan de concentraatzij de in het membraan element van de sealingmonitor (cm)Sc) gelijk is aan de concentratie 5 van dat ion aan het membraanoppervlak aan de concen-traatzijde in het laatste membraanelement van de membraaninstallatie(cm( i) vermenigvuldigd met een veiligheidsfactor (k) , gelijk aan of groter dan 1, waarbij deze concentratie berekend kan worden met het hierin 10 beschreven grens1aagmode1.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de membraaninstallatie een installatie voor nanofiltratie of omgekeerde osmose is. 15

3. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de membraaninstallatie ten minste één drukvat met daarin onder gebrachte spriraalgewonden membraanelementen omvat. 20

4. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies waarbij de veiligheidsfactor tussen 1,05 en 1,5 ligt.

5. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies 25 waarbij het gekozen ion een valentie van 2 of hoger heeft.

6. Werkwijze voor het zuiveren van water met behulp van een membraaninstallatie met een of meer mem braanelementen waarbij de werkwijze voor het vroegtijdig 30 signaleren van het optreden van scaling volgens één van de conclusies 1-5 wordt toegepast. 35 101r -