Design and developement of water purification equipement

Abstract

The growing global demand for clean drinking water has driven rapid advances in membrane-based purification technologies. Among these, Reverse Osmosis (RO) is considered the most efficient process for water desalination and the removal of dissolved contaminants from various water sources. This work presents the technical design and digital modelling of a compact Reverse Osmosis water purification system using SolidWorks. The study began with a detailed mechanical design of eight primary components, alongside the determination of critical performance parameters: the system was sized for a rated permeate production of 75 GPD (approximately 283 L/day), a recovery ratio of 20%, and a salt rejection rate of ≥ 97%, reducing feed water TDS from 1000 mg/L to ≤ 30 mg/L in the product water. Material selection was guided by strict engineering criteria, including: food-grade ABS plastic for filter housings, AISI 304 stainless steel for the supporting chassis, and glassfilled Nylon PA66 for the membrane pressure vessel. Structural verification of the filter housings under the rated operating pressure of 5 bar was performed using Lamé's thick-wall cylinder equation, yielding a safety factor of SF = 6.86, well above the recommended minimum of 3.0 for pressure-containing plastic components. Several design optimisation iterations were carried out, resulting in a 15% reduction in chassis footprint, standardisation of all tube fittings to NPT 1/4" specification, and a reduction in component count through integration of the solenoid valve function into the high-pressure switch. The final results demonstrate a fully integrated and functional purification system combining dimensional accuracy with structural integrity, providing a robust framework for the development of scalable, modular water treatment solutions

أدى الطلب العالمي المتزايد على مياه الشرب النظيفة إلى تطور متسارع في تقنيات التنقية المتقدمة القائمة على العملية األكثر كفاءة لتحلية المياه وإزالة الملوثات (RO (األغشية. ومن بين هذه التقنيات، يُعتبر التناضح العكسي .الذائبة من مصادر المياه المختلفة يتناول العمل الحالي التصميم التقني والنمذجة الرقمية لجهاز صغير الحجم لتنقية المياه بنظام التناضح العكسي باستخدام بدأت الدراسة بتصميم ميكانيكي مف ّصل لثمانية مكونات رئيسية، مع تحديد معايير األداء .SolidWorks برنامج )382 لتر/يوم( بمعدل استرداد 32 %ونسبة رفض أمالح ≤ 75 ،%مما GPD الحرجة؛ إذ ُص ّمم النظام إلنتاج 57 .في مياه الناتج L/mg في مياه التغذية إلى ≥ 22 L/mg يُخفّض تركيز المواد الصلبة الذائبة من 0222 المخصص ABS وقد اعتمد التصميم على اختيار مواد مدروس وفق معايير هندسية صارمة، شملت: البالستيك لحاوية الغشاء. PA66 للهيكل الحامل، والنايلون المقَّوى 304 AISI لألغذية لهياكل الفالتر، والفوالذ المقاوم للصدأ لألسطوانة السميكة Lamé وتم التحقق الهيكلي من صمود هياكل الفالتر تحت ضغط التشغيل )7 بار( باستخدام معادلة .(2.2 ، (متجاوزاً الحد األدنى المقبول هندسياً86.6 = SF الجدار، حيث بلغ معامل األمان ُجريت عدة دورات من تحسين التصميم أسفرت عن تقليل بصمة الهيكل بنسبة فضالً عن ذلك، أ 07 ،%وتوحيد جميع ، وتقليص عدد المكونات الكهربائية عبر دمج وظيفة الصمام مع مفتاح "4/1 NPT وصالت األنابيب على معيار .الضغط العالي تُظهر النتائج النهائية نظام تنقية متكامل ووظيفي، يجمع بين الدقة األبعادية والمتانة الهيكلية، مما يوفر إطاراً قوياً .لتطوير حلول معيارية قابلة للتوسع في مجال معالجة المياه