Silt Density Index (SDI) to ważny parametr opisujący tendencję wody do zanieczyszczania się cząsteczkami i koloidami. Jest on głównie wykorzystywany w planowaniu, obsłudze i monitorowaniu systemów membranowych, takich jak odwrócona osmoza (RO) lub nanofiltracja (NF). SDI wskazuje, jak silnie woda ma tendencję do zatykania (zanieczyszczania) membran i dlatego jest kluczowym wskaźnikiem przydatności wody jako wody zasilającej dla takich systemów.

Podstawy SDI

SDI jest określany przy użyciu znormalizowanej procedury testowej, w której woda jest przepuszczana przez znormalizowany filtr (0,45 µm) pod stałym ciśnieniem. Wskaźnik wskazuje, jak szybko filtr jest blokowany przez cząsteczki i zawiesiny.

Wzór do obliczeń:

• tᵢ: czas początkowy dla określonej ilości wody (zwykle 500 ml).

• tᵤ: Czas zakończenia dla tej samej ilości wody po czasie trwania testu (np. 15 minut).

• T: Całkowity czas testu w minutach (zazwyczaj 15 minut).

Niska wartość SDI wskazuje, że woda zawiera niewiele substancji powodujących zanieczyszczenie i nadaje się do stosowania w systemach membranowych. Typowe wartości graniczne to

• SDI < 3: Sehr gut geeignet.

• SDI 3-5: Warunkowo odpowiedni, wymagana obróbka wstępna.

• SDI > 5: Nieodpowiednie, konieczna kompleksowa obróbka wstępna.

Znaczenie SDI w praktyce

Systemy membranowe, takie jak odwrócona osmoza, wykorzystują membrany półprzepuszczalne, które są wrażliwe na osady. Cząsteczki, koloidy i biofilmy mogą pogorszyć wydajność i zwiększyć zapotrzebowanie na energię oraz koszty operacyjne. SDI pomaga ocenić ryzyko wystąpienia takich problemów i zaplanować odpowiednie środki uzdatniania wody.

Typowe przyczyny wysokich wartości SDI:

• Wysokie stężenie zawieszonych ciał stałych.

• Substancje koloidalne, takie jak cząsteczki gliny lub związki organiczne.

• Substancje tworzące biofilm.

• Niewystarczająca obróbka wstępna wody zasilającej.

Proces zmniejszania SDI

Aby woda o wysokich wartościach SDI nadawała się do systemów membranowych, stosuje się różne procesy wstępnego uzdatniania:

1. filtracja mechaniczna

• Wielomediowe filtry porowe: Filtry te składają się z kilku warstw różnych materiałów, takich jak piasek, antracyt i żwir. Usuwają one gruboziarniste zawiesiny i znacznie zmniejszają SDI. Różny rozkład wielkości cząstek w warstwach zapewnia skuteczną filtrację przez długi czas bez gwałtownej utraty ciśnienia. Wielomediowe filtry porowate są szczególnie odpowiednie jako wstępny etap dla systemów membranowych.

• Filtry kasetowe: Filtry kasetowe są często stosowane jako ostatni etap filtracji przed membraną i mogą usuwać cząstki o wielkości do 1 µm. Służą one jako bariera ochronna do usuwania drobnych cząstek i końcowych pozostałości z wody.

2. filtracja żwirowa lub wielowarstwowa

Filtracja żwirowa lub wielowarstwowa to skuteczny proces usuwania cząstek stałych, zawiesin i zmętnień.

• Struktura: Filtr składa się z kilku warstw, w tym gruboziarnistego żwiru, piasku i antracytu. Taka konfiguracja umożliwia usuwanie zawieszonych cząstek o różnych rozmiarach.

• Jak to działa? Woda przepływa przez warstwy, przy czym grubsze cząstki są najpierw wychwytywane przez górną warstwę, podczas gdy drobniejsze cząstki są usuwane głębiej w złożu filtracyjnym.

• Zastosowanie: Proces ten jest idealny do redukcji SDI i jest często stosowany jako obróbka wstępna w połączeniu z innymi technologiami, takimi jak odwrócona osmoza.