Background Information
Processes requiring pure water must continually replace the water being consumed. Sources of replacement water are usually local supplies from a river or lake and therefore require pre-treatment and purification before it can be used in the process.
After preliminary purification which may include filtration, clarification and softening, further downstream, a two-pass reverse osmosis system and demineralization operations are typically employed to further purify the water.
Osmosis is the natural tendency of a fluid, usually water, to pass through a semipermeable membrane from a less concentrated solution into a more concentrated one, thus equalizing the concentrations on each side of the membrane.
In reverse osmosis (RO), pressure must be exerted on the side with the concentrated solution to force the water molecules across the semi-permeable membrane to the fresh (pure) water side.
This semi-permeable membrane inhibits the majority of dissolved impurities from passing through to the pure water side. The amount of impurities carried over depends on the type and condition of the membrane (i.e. age, cleanliness) and the amount of pressure applied (energy) to the process.
Not all the feed water passes through the membrane. Some is diverted to flow over them to cleanse away the rejected impurities in a cross-flow filtration mode.
The RO system produces one purified water stream called permeate and a second stream called concentrate, brine, or reject. Feedwaterenters the machine at fairly low pressure and flows through pre-filters to remove suspended particles, such as silt. Pre-filters are typically a replaceable cartridge type which provides a cost effective method for keeping the membrane clean. Typical life expectancy for these membranes is approximately three years.
RO systems are designed for automatic operation and require routine preventative and corrective maintenance. Common problems include membrane fouling and the use of improper flow rates. The result is reduced throughput capacity and shortened runs.
Membranes can fail altogether, resulting in excessive demand on downstream purification systems and poor quality product water.
Both pH and conductivity measurements are used to safeguard the successful operation of an RO system.
Some types of RO membranes are sensitive to feed water pH and can become damaged if the pH is outside the recommended range of 5 to 8 pH.A pH sensor upstream of the membrane can provide a feedback signal to control dosing of acidic or basic reagent to maintain the pH within acceptable limits.
Conductivity measurements are used at both the inlet and outlet of the RO unit to determine whether the total dissolved solids are being filtered effectively.
General Applications
Reverse osmosis systems can remove up to 100% of suspended solids and approximately 90% of dissolved solids, dissolved silica, alkalinity and hardness.
A common use for RO is for purifying water, removing salts and other impurities to improve the color, taste and other properties. It is regularly used for commercial and residential water filtration and is also one of the methods used for desalinization of seawater.
RO systems are capable of rejecting bacteria, salts, sugars, proteins, particles, dyes, and other constituents which have a molecular weight of greater than 150-250 Daltons.
The separation of ions with reverse osmosis is aided by charged particles. This means any dissolved ions which carry a charge, such as salts, are more likely to be rejected by the membrane than those that are not charged, such as organics. The larger the charge and the larger the particle, the more likely it will be rejected.
The majority of RO membranes are negatively charged when they are operated within the pH levels most commonly encountered in water applications.
Pure Water Applications
A two-pass RO system is typically installed upstream of the demineralizer. Its performance is pH dependent with the second-pass section most dramatically affected. While these changes are not significant in the majority of applications, variations become crucial to the success of high-purity water processing.
In addition, the effect of minor feedwater constituents, such as alkalinity and ammonia also play a role in achieving high-purity permeate.
The overall efficiency of dissolved solids removal is usually determined utilizing a pair of conductivity measurements, one at the inlet (cell 1) and one at the outlet (cell 2). This is referred to as % rejection and calculated by the formula:
% rejection = [1-(cell2)/(cell 1)] x 100
For example if the inlet water had 200 ppm of dissolved solids and the outlet water had 10 ppm, the efficiency would be 95% rejection rate. A typical range for this type of application is 80% - 100% rejection.
A final conductivity measurement after the 2nd stage is often used to determine the absolute quality of the outlet water.
Ammonia also affects the production of high purity water and may be present due to municipal chlorination of feedwater or from organic contamination.
Ammonia (NH3) will through the membrane system in either the molecular or ionic (NH4+) form.
Ammonium hydroxide is less conductive than ammonium carbonate [(NH4)2CO3] so it is not uncommon to find off-line samples or storage tank water with conductivity higher than that of on-line readings.
The pH values will be lower. This shift in pH is due to absorption of CO2 from the air and the formation of carbonic acid in the water. Without the presence of ammonia, this type of contamination of highpurity water with CO2 would generate higher conductivity as well as the reduced pH.
Product Recommendations
Process Liquid Analyzer:
- 2-wire FLXA202 Analyzer
- 4-wire FLXA402 Analyzer
pH Measurement Sensor Selection:
Option #1:
Holders
- FF20 Flow-thru assembly with individual measure, reference and temperature electrodes
- FS20 Insertion assembly with individual measure, reference and temperature electrodes
Sensors
- Bellowmatic reference electrode (SR20-AC32)
- Shock-proof measuring electrode (SM21-AG4)
- Pt1000 temperature electrode (SM60-T1)
Option 2:
Holder: PH8HH Flow Thru assembly
Sensor: PH8EHP Flowing reference pH Sensor for High Purity Water
Conductivity Measurement Sensor Selection:
Holders
- FF40 Flow-thru assembly
- FS40 Insertion assembly
Electrodes
- SC42-SP24
- SC42-SP34
Digital SMART Option:
The re-usable smart adapter, SA11, offers full measuring parameter functionality of analog sensors equipped with a Variopin connector and Yokogawa ID chip. The SA11 automatically recognizes the installed sensor and prepares the right configuration.
Note: For additional information on this application contact the local Yokogawa Process Liquid Analyzer Department
Industrieën
-
Chemie
Chemische fabrieken zijn afhankelijk van continu- en batch-productieprocessen die elk verschillende eisen stellen aan een besturingssysteem. Een continu proces vereist een robuust en stabiel besturingssysteem dat niet faalt en de productielijn doet stilvallen. Bij een batchproces ligt de nadruk ligt op een besturingssysteem dat een grote flexibiliteit biedt bij het aanpassen van o.a. formules en procedures. Beide soorten systemen moeten worden beheerd naar aanleiding van de productiegeschiedenis rond de kwaliteit van het product, en in staat zijn om niet-routinematige werkzaamheden uit te voeren. Met een uitgebreide productportfolio, ervaren systeemingenieurs en wereldwijde verkoop- en servicenetwerk heeft Yokogawa een oplossing voor elk fabrieksproces.
-
Downstream olie & gas
De downstream olie- en gasindustrie wordt de laatste jaren met een toenemend aantal uitdagingen geconfronteerd. Deze omvatten de veranderende kenmerken van de te verwerken grondstoffen, veroudering van procesinstallaties en apparatuur, stijgende energiekosten, gebrek aan geschoolde fabrieksoperators die een raffinaderij veilig en efficiënt kunnen leiden en de steeds veranderende eisen van zowel de markt als de klant.
In de loop der jaren is Yokogawa een samenwerkingsverband aangegaan met vele downstream bedrijven om industriële oplossingen te bieden die gericht zijn op het oplossen van deze uitdagingen en problemen. Yokogawa's oplossingen hebben plantmanagers geholpen om maximale winstgevendheid en duurzame veiligheid binnen hun fabrieken te realiseren.
-
Energie
Halverwege de jaren zeventig deed Yokogawa zijn intrede in de energiebranche met de introductie van het EBS Electric Control System. Sindsdien is Yokogawa gestaag doorgegaan met de ontwikkeling van technologieën en mogelijkheden om onze klanten wereldwijd de beste diensten en oplossingen te bieden.
Yokogawa zet het internationale Network Power Solutions (NPS) in om een actievere rol te spelen in de dynamische wereldwijde energie markt. Dit heeft nauwere samenwerking binnen Yokogawa mogelijk gemaakt, waarbij onze wereldwijde middelen en industriële knowhow worden samengebracht. Yokogawa's experts in de energie-industrie werken samen om elke klant de oplossing te bieden die het beste past bij hun geavanceerde wensen.
-
Offshore (FPSO FLNG & FSRU)
Offshore exploratie en productie vereist maximale uptime onder zware omstandigheden. Bemande en onbemande installaties hebben behoefte aan betrouwbare geïntegreerde controle- en veiligheidssystemen (ICSS) met geavanceerde mogelijkheden voor bewaking op afstand. Yokogawa beschikt over ultramoderne technologie en uitgebreide ervaring in de uitvoering van offshore projecten van elke omvang en complexiteit van de automatisering.
-
Olie & gas
Yokogawa heeft diepgaande ervaring in elk deel van de olie- en gasindustrie. Van offshore- en onshore-installaties tot pijpleidingen, terminals en diepwateractiviteiten. Wij leveren oplossingen die de veiligheid verhogen, een nauwkeurige en betrouwbare werking garanderen en de efficiëntie van de installatie verhogen.
-
Pulp & papier
De papier- en pulpindustrie is zeer concurrerend en moet voldoen aan steeds veranderende marktbehoeften. Yokogawa helpt energie-efficiënte fabrieken te realiseren die wereldwijd duurzaam zijn.
-
Refining
In de steeds veranderende markt worden raffinaderijen niet alleen gezien als installaties voor de verwerking van ruwe olie, maar moeten ze ook rendement opleveren. Tegelijkertijd is men zich bewust van de noodzaak van veiligheid in dergelijke installaties. Een totale productieoplossing die planning, beheer en controle omvat, is vereist om de lange termijn doelstellingen inzake rentabiliteit, efficiëntie en milieubescherming te bereiken. Met jarenlange expertise op het gebied van automatisering kan Yokogawa u betaalbare totaaloplossingen bieden voor efficiëntere productie en een schonere wereld.
-
Specialistisch en fijn chemisch
Yokogawa bedient al lange tijd klanten in de speciaal- en fijn chemie. Met een toonaangevende batchoplossing die de beste betrouwbaarheid en flexibiliteit in zijn klasse biedt, alsmede industrie-experts die de complexe eisen begrijpen die bij het ontwerpen van een batchoplossing komen kijken, kunt u er zeker van zijn dat u in samenwerking met Yokogawa een systeem krijgt waarmee u in de toekomst producten kunt produceren die voldoen aan de behoeften van uw klanten, terwijl de veiligheid en de naleving van de regelgeving gewaarborgd blijven.
-
Upstream olie & gas
De upstream-industrie omvat offshore- en onshore-activiteiten, waaronder automatisering van boorputten, raffinage, voltooiing en scheiding om ondergronds of onder water ruwe olie en aardgas te winnen en te bewerken.
Wanneer aardolie naar de oppervlakte wordt gebracht, moet het worden gescheiden voordat het wordt vervoerd. Primaire en secundaire scheidingsfasen verdelen gewoonlijk de gasstroom, waterstroom en oliestroom in een driefasen scheiding. Voor het vervoer van gas is een pijpleiding nodig en kan een raffinageproces in de upstream fase voorafgaand aan het vervoer plaatsvinden. Vloeistoffen kunnen via tanks of pijpleidingen voor verwerking worden verzonden, waarbij nauwkeurige niveaumetingen vereist zijn.
-
Voedsel en dranken
In de voedings- en drankenindustrie worden steeds hogere eisen gesteld aan de kwaliteit, veiligheid en beveiliging. Fabrikanten streven voortdurend naar kostenverlaging om de concurrentiepositie te verbeteren. De industriële IoT-oplossingen (IIoT) van Yokogawa maken dagelijkse verbeteringscycli mogelijk, elimineren defecte producten en minimaliseren de productiestilstand.
-
Water en afvalwater
Waterbronnen zijn eindig en daarom is het bijdragen aan een duurzame watercyclus een van de duurzame ontwikkelingsdoelen (SDG's). Yokogawa levert al jaren geavanceerde digitale besturingsoplossingen voor de stabiele levering van schoon en veilig water en de behandeling van afvalwater ter bescherming van het watermilieu. Maar ook het beheren van waterverliezen en de optimalisatie van de werking van installaties ter vermindering van de CO2-uitstoot en de bedrijfskosten.
Yokogawa ondersteunt een breed scala aan waterbesturingstoepassingen in zowel waterschappen als de industriële watermarkt. Met onze toonaangevende technologieën, betrouwbare producten, uitgebreide expertise en ervaring met diverse waterprojecten over de hele wereld, werken wij met u samen om duurzame wateroplossingen te bieden die uw bedrijf een impuls geven en waarde toevoegen gedurende de gehele levenscyclus van de installatie.
Gerelateerde producten & oplossingen
-
2-Wire Transmitter/Analyzer FLXA202
The FLEXA™ series analyzers are used for continuous on-line measurements in industrial installations. With an option for single or dual sensor measurement, they are the most flexible two-wire analyzer available.
-
2-Wire Transmitter/Analyzer FLXA21
The FLEXA™ series analyzers are used for continuous on-line measurements in industrial installations. With an option for single or dual sensor measurement, they are the most flexible two-wire analyzer available.
-
Contacting Conductivity Sensors SC42/SC4A(J)
The measurement of specific conductivity in aqueous solutions is becoming increasingly important for the determination of impurities in water. Yokogawa has designed a full range of precision sensors and instruments to cope with these measurements, even under extreme conditions.
-
Digital SMART SENCOM™ Adapter, SA11
Reusable SMART adapter, requiring only the analog sensor to be disposed of when it reaches the end of its lifetime. With the SENCOM 4.0 platform, Yokogawa delivers reduced costs and waste while contributing to its long-term business goals of a sustainable future for all.
-
Flow/NPT Fittings FF20/FS20
Yokogawa has invested considerable design and development time in producing a full range of fittings with particular emphasis on designs that reduce installation and maintenance time and consequently save operation costs.
-
Multi Channel 4-Wire Analyzer FLXA402
The FLEXA™ series analyzers are modular-designed analyzers used for continuous online measurements in industrial installations. They offer single or multi-sensor measurement.
-
Conductivity Analyzers
Conductivity meters, analyzers and transmitters are used for continuous process measurement and monitoring of conductivity, resistivity, WIFI, demineralizer water, RO water, percent concentration, boiler blowdown and TDS.
-
Conductivity Sensors
Conductivity sensors and electrodes are used to measure process conductivity, resistivity, WIFI, demineralizer water, RO water, percent concentration, boiler blowdown and TDS. Various installation options including retractable, flow thru, immersion, and direct insertion. Proper electrode/sensor selection is critical for optimal measurement results.
-
pH and ORP Analyzers
pH and ORP meters, analyzers and transmitters are used for continuous process monitoring of pH and ORP to ensure water/product quality, monitor effluent discharge, batch neutralization, pulp stock, scrubbers, cooling towers, chemical, water/wastewater treatment and many other applications.
-
pH and ORP Sensors
pH electrodes and sensors are the sensing portions of a pH measurement. Various installation options including retractable, flow thru, immersion, and direct insertion. Proper pH electrode/sensor selection is critical for optimal measurement results.