0102030405
Pöördosmoositehase protsessiseadmete tööstuslik veepuhastussüsteem
Projekti tutvustus
Pöördosmoosi süsteemi põhimõte
Teatud temperatuuril kasutatakse magevee eraldamiseks soolalahusest poolläbilaskvat membraani. Värske vesi liigub poolläbilaskva membraani kaudu soolalahusesse. Kui vedeliku tase parema vatsakese soolapoolsel küljel tõuseb, tekib teatud rõhk, mis takistab värske vee liikumist vasakust vatsakesest soolalahuse poole ja lõpuks saavutatakse tasakaal. Sel hetkel valitsevat tasakaalurõhku nimetatakse lahuse osmootseks rõhuks ja seda nähtust osmoosiks. Kui parema vatsakese soolapoolsele küljele rakendatakse osmootset rõhku ületavat välist rõhku, liigub parema vatsakese soolalahuses olev vesi läbi poolläbilaskva membraani vasaku vatsakese magevette, nii et vee saab soolasest veest eraldada. See nähtus on vastupidine läbilaskvuse nähtusele, mida nimetatakse pöördläbivuse nähtuseks.
Seega on pöördosmoosi magestamise süsteemi aluseks
(1) Poolläbilaskva membraani selektiivne läbilaskvus, st laseb selektiivselt vett läbi, kuid ei lase läbi soola;
(2) Soolalahuse kambri välisrõhk on suurem kui soolalahuse kambri ja mageveekambri osmootne rõhk, mis tagab vee liikumise soolakambrist mageveekambrisse. Mõnede lahuste tüüpilised osmootsed rõhud on näidatud allolevas tabelis.
Ülaltoodud poolläbilaskvat membraani, mida kasutatakse magevee eraldamiseks soolasest veest, nimetatakse pöördosmoosi membraaniks. Pöördosmoosi membraan on enamasti valmistatud polümeermaterjalidest. Praegu on soojuselektrijaamades kasutatav pöördosmoosmembraan enamasti valmistatud aromaatsetest polüamiidkomposiitmaterjalidest.
RO (pöördosmoosi) pöördosmoosi tehnoloogia on membraanide eraldamise ja filtreerimise tehnoloogia, mis põhineb rõhuerinevusel. Selle pooride suurus on nanomeeter (1 nanomeeter = 10-9 meetrit). Teatud rõhu all võivad H20 molekulid läbida RO membraani, anorgaanilised soolad, raskmetallide ioonid, orgaanilised ained, kolloidid, bakterid, viirused ja muud lisandid lähtevees ei pääse läbi RO membraani, nii et puhas vesi, mis võib läbida. läbi ja kontsentreeritud vett, mis läbi ei pääse, saab rangelt eristada.
Tööstuslikes rakendustes kasutavad pöördosmoosi tehased spetsiaalseid seadmeid, et hõlbustada pöördosmoosi protsessi. Tööstuslikud pöördosmoosisüsteemid on ette nähtud suurte veekoguste töötlemiseks ja neid kasutatakse erinevates tööstusharudes, sealhulgas põllumajanduses, farmaatsiatööstuses ja tootmises. Nendes süsteemides kasutatavad seadmed on spetsiaalselt välja töötatud tagamaks, et pöördosmoosi protsess on tõhus ja tõhus magevee tootmisel soolasest veest.
Pöördosmoosi protsess on merevee magestamise oluline tehnoloogia, mis võib varustada magevett piirkondadesse, kus vett on vähe või kus traditsioonilised veeallikad on saastatud. Kuna pöördosmoosi seadmed ja tehnoloogia arenevad, jääb see protsess veepuuduse ja kvaliteediprobleemide peamiseks lahenduseks kogu maailmas.
Pöördosmoosi membraani peamised omadused:
Membraanide eraldamise suund- ja eraldusomadused
Praktiline pöördosmoosi membraan on asümmeetriline membraan, seal on pinnakiht ja tugikiht, sellel on ilmne suund ja selektiivsus. Nn suunatavus seisneb selles, et membraani pind pannakse soola eemaldamiseks kõrgsurve soolveesse, rõhk suurendab membraani vee läbilaskvust, samuti suureneb soolatustamise kiirus; Kui membraani tugikiht asetatakse kõrgsurve soolveesse, on magestamise määr rõhu tõusuga peaaegu 0, kuid vee läbilaskvus suureneb oluliselt. Selle suuna tõttu ei saa seda rakendamisel tagurpidi kasutada.
Ioonide ja orgaanilise aine pöördosmoosi eraldusomadused vees ei ole samad, mille võib kokku võtta järgmiselt
(1) Orgaanilist ainet on lihtsam eraldada kui anorgaanilist
(2) Elektrolüüte on lihtsam eraldada kui mitteelektrolüüte. Kõrge laenguga elektrolüüte on lihtsam eraldada ja nende eemaldamise määr on üldiselt järgmises järjekorras. Fe3+> Ca2+> Na+ PO43-> S042-> C | - elektrolüüdi jaoks, mida suurem on molekul, seda lihtsam on eemaldada.
(3) Anorgaaniliste ioonide eemaldamise kiirus on seotud hüdraadi ja hüdraatunud ioonide raadiusega ioonide hüdratatsiooniseisundis. Mida suurem on hüdraatunud iooni raadius, seda lihtsam on seda eemaldada. Eemaldamise määra järjekord on järgmine:
Mg2+, Ca2+> Li+ > Na+ > K+; F-> C|-> Br-> NO3-
(4) Polaarse orgaanilise aine eraldamise reeglid:
Aldehüüd > alkohol > amiin > hape, tertsiaarne amiin > sekundaarne amiin > primaarne amiin, sidrunhape > viinhape > õunhape > piimhape > äädikhape
Hiljutised edusammud heitgaaside töötlemisel näitavad märkimisväärset edu keskkonnaprobleemide lahendamisel, pakkudes samal ajal ettevõtetele võimalusi jätkusuutlikuks ja keskkonnasõbralikuks arendamiseks. Sellel uuenduslikul lahendusel on kindlasti positiivne mõju heitgaaside töötlemise ja keskkonnakaitse valdkondades, lubades kõrget efektiivsust, madalaid tegevuskulusid ja nulli sekundaarset saastet.
(5) Paarisomeerid: tert-> erinevad (iso-)> Zhong (sek-)> originaal (pri-)
(6) Orgaanilise aine naatriumsoola eraldusvõime on hea, samas kui fenooli ja fenoolirea organismide eraldumine on negatiivne. Kui polaarsete või mittepolaarsete, dissotsieerunud või dissotsieerumata orgaaniliste lahustunud ainete vesilahused eraldatakse membraaniga, määravad membraani selektiivse läbilaskvuse lahustunud aine, lahusti ja membraani vahelised vastasmõjujõud. Nende mõjude hulka kuuluvad elektrostaatiline jõud, vesiniksideme sidumisjõud, hüdrofoobsus ja elektronide ülekanne.
(7) Üldiselt mõjutavad lahustunud ained membraani füüsikalisi omadusi või ülekandeomadusi vähe. Ainult fenool või mõned madala molekulmassiga orgaanilised ühendid panevad tselluloosatsetaadi vesilahuses paisuma. Nende komponentide olemasolu vähendab üldiselt membraani veevoogu, mõnikord isegi palju.
(8) Nitraadi, perkloraadi, tsüaniidi ja tiotsüanaadi eemaldav toime ei ole nii hea kui kloriidil ja ammooniumsoola eemaldamise toime ei ole nii hea kui naatriumsool.
(9) Enamik komponente, mille suhteline molekulmass on suurem kui 150, olgu need siis elektrolüüdid või mitteelektrolüüdid, on hästi eemaldatavad
Lisaks on aromaatsete süsivesinike, tsükloalkaanide, alkaanide ja naatriumkloriidi pöördosmoosi membraani eraldamise järjekord erinev.
(2) Kõrgsurvepump
Pöördosmoosimembraani töös tuleb magestamisprotsessi lõpuleviimiseks kõrgsurvepumba abil vesi suunata määratud rõhule. Praegu on soojuselektrijaamas kasutataval kõrgsurvepumbal tsentrifugaal-, kolb- ja kruvi- ning muud vormid, mille hulgas on kõige laialdasemalt kasutatav mitmeastmeline tsentrifugaalpump. See võib ulatuda üle 90% ja säästa energiatarbimist. Seda tüüpi pumpa iseloomustab kõrge efektiivsus.
(3) Pöördosmoosi ontoloogia
Pöördosmoosi korpus on kombineeritud veetöötlusseade, mis ühendab ja ühendab pöördosmoosi membraani komponendid torudega kindlas paigutuses. Ühtset pöördosmoosi membraani nimetatakse membraanielemendiks. Tundlik arv pöördosmoosi membraanikomponente on teatud tehniliste nõuete kohaselt järjestikku ühendatud ja membraanikomponendi moodustamiseks kokku pandud ühe pöördosmoosmembraani kestaga.
1. Membraanelement
Pöördosmoosmembraani element Pöördosmoosmembraanist ja tugimaterjalist valmistatud põhiseade, millel on tööstusliku kasutuse funktsioon. Praegu kasutatakse spiraalmembraani elemente peamiselt soojuselektrijaamades.
Praegu toodavad erinevad membraanitootjad erinevatele tööstustarbijatele mitmesuguseid membraanikomponente. Soojuselektrijaamades kasutatavad membraanielemendid võib jämedalt jagada järgmisteks osadeks: kõrgsurve merevee magestamine pöördosmoosi membraanielementideks; Madal- ja ülimadala rõhuga riimveega soolatustavad pöördmembraanielemendid; Saastumisvastane membraanielement.
Põhinõuded membraanielementidele on järgmised:
A. Kile pakkimise tihedus võimalikult kõrge.
B. Pole lihtne kontsentreerida polarisatsiooni
C. Tugev reostusvastane võime
D. Membraani on mugav puhastada ja vahetada
E. Hind on odav
2.Membraankest
Surveanumat, mida kasutatakse pöördosmoosi membraanielemendi laadimiseks pöördosmoosi korpuse seadmes, nimetatakse membraani kestaks, tuntud ka kui "surveanuma" tootmisüksus, on Haide energia, iga surveanum on umbes 7 meetrit pikk.
Kilekesta kest on tavaliselt valmistatud epoksüklaaskiuga tugevdatud plastkangast ja välimine pintsel on epoksüvärv. Samuti on mõned roostevabast terasest kilekestade tootjad. FRP tugeva korrosioonikindluse tõttu valib enamik soojuselektrijaamu FRP kilekest. Surveanuma materjal on FRP.
Pöördosmoosi veepuhastussüsteemi jõudlust mõjutavad tegurid:
Konkreetsete süsteemitingimuste korral on pöördosmoosi membraani omadused veevool ja soolatustamise kiirus ning pöördosmoosi keha veevoo ja soolatustamise kiirust mõjutavad paljud tegurid, sealhulgas rõhk, temperatuur, taastumiskiirus, sissevoolu soolsus ja pH väärtus.
(1) Surveefekt
Pöördosmoosi membraani sisselaskerõhk mõjutab otseselt membraani voogu ja pöördosmoosi membraani soolatustamise kiirust. Membraanivoo suurenemisel on lineaarne seos pöördosmoosi sisendrõhuga. Magestamise kiirusel on lineaarne seos sissetuleva rõhuga, kuid kui rõhk jõuab teatud väärtuseni, kipub magestamise kiiruse muutumise kõver olema tasane ja magestamise kiirus enam ei suurene.
(2) Temperatuuri mõju
Soola eemaldamise kiirus väheneb koos pöördosmoosi sisselasketemperatuuri tõusuga. Vee saagise voog aga suureneb peaaegu lineaarselt. Peamine põhjus on selles, et temperatuuri tõustes veemolekulide viskoossus väheneb ja difusioonivõime on tugev, mistõttu vee voog suureneb. Temperatuuri tõusuga kiirendab pöördosmoosi membraani läbiva soola kiirus, mistõttu magestamise kiirus väheneb. Toorvee temperatuur on pöördosmoosisüsteemi projekteerimisel oluline võrdlusindeks. Näiteks kui elektrijaamas tehakse pöördosmoositehnoloogia tehnilist ümberkujundamist, arvutatakse toorvee veetemperatuur projektis 25 ℃ ja arvutatud sisendrõhk on 1,6 MPa. Süsteemi tegeliku töötamise ajal on veetemperatuur aga ainult 8 ℃ ja magevee kavandatud voolu tagamiseks tuleb sisendrõhku tõsta 2,0 MPa-ni. Selle tulemusena suureneb süsteemi töö energiatarve, lüheneb pöördosmoosiseadme membraanikomponendi sisemise tihendusrõnga eluiga ja suureneb seadmete hooldusmaht.
(3) Soolasisalduse mõju
Soola kontsentratsioon vees on oluline näitaja, mis mõjutab membraani osmootset rõhku ja membraani osmootne rõhk suureneb koos soolasisalduse suurenemisega. Tingimusel, et pöördosmoosi sisselaskerõhk jääb muutumatuks, suureneb sisselaskevee soolasisaldus. Kuna osmootse rõhu suurenemine kompenseerib osa sisselaskejõust, väheneb voog ja ka magestamise kiirus.
(4) Taaskasutamise määra mõju
Pöördosmoosisüsteemi taastumiskiiruse suurenemine toob kaasa membraanielemendi sisselaskevee suurema soolasisalduse piki voolusuunda, mille tulemuseks on osmootse rõhu suurenemine. See kompenseerib pöördosmoosi sisselaskevee rõhu mõju, vähendades seega vee väljavoolu voogu. Membraanelemendi sisselaskevee soolasisalduse suurenemine toob kaasa soolasisalduse suurenemise magevees, vähendades seega magestamise kiirust. Süsteemi projekteerimisel ei sõltu pöördosmoosisüsteemi maksimaalne taastumiskiirus osmootse rõhu piirangust, vaid sageli sõltub soola koostisest ja sisaldusest toorvees, sest taastumiskiiruse paranemisega hakkavad mikrolahustuvad soolad. nagu kaltsiumkarbonaat, kaltsiumsulfaat ja räni, tekivad kontsentreerimisel katlakivi.
(5) pH väärtuse mõju
Erinevat tüüpi membraanielementide pH-vahemik on väga erinev. Näiteks atsetaatmembraani veevool ja magestamise kiirus kipuvad olema stabiilsed pH-väärtuste vahemikus 4–8 ja need on tugevalt mõjutatud pH väärtuse vahemikus alla 4 või üle 8. Praegu on valdav enamus Tööstuslikus veetöötluses kasutatavad membraanimaterjalid on komposiitmaterjalid, mis kohanduvad laia pH väärtuste vahemikuga (püsiv töös saab pH väärtust reguleerida vahemikus 3–10 ning membraani voog ja magestamise kiirus selles vahemikus on suhteliselt stabiilsed .
Pöördosmoosi membraani eeltöötlusmeetod:
Pöördosmoosmembraani filtreerimine erineb filtrikihtfiltri filtreerimisest, filterkiht on täisfiltreerimine, st toorvesi läbib kogu filtrikihi. Pöördosmoosmembraanfiltreerimine on ristvoolu filtreerimise meetod, see tähendab, et osa toorvees olevast veest läbib membraani vertikaalsuunas koos membraaniga. Sel ajal püüab membraan kinni soolad ja mitmesugused saasteained ning ülejäänud osa toorveest, mis voolab paralleelselt membraani pinnaga, kuid saasteaineid ei saa täielikult eemaldada. Aja möödudes muudavad jääksaasteained membraanielemendi reostuse tõsisemaks. Ja mida kõrgem on toorvee saasteained ja taastumismäär, seda kiirem on membraanireostus.
1. Skaala kontroll
Kui toores vees olevad lahustumatud soolad kontsentreeritakse pidevalt membraanielemendis ja ületavad nende lahustuvuse piiri, sadestuvad need pöördosmoosi membraani pinnale, mida nimetatakse "katenduseks". Veeallika kindlaksmääramisel suureneb pöördosmoosisüsteemi taastumiskiiruse suurenedes katlakivi tekke oht. Praegu on tavaks veepuuduse või reovee ärajuhtimise keskkonnamõjude tõttu taaskasutuse määrasid tõsta. Sel juhul on läbimõeldud skaleerimise kontrollimeetmed eriti olulised. Pöördosmoosisüsteemis on tavalised tulekindlad soolad CaCO3, CaSO4 ja Si02 ning muud katlakivi tekitavad ühendid on CaF2, BaS04, SrS04 ja Ca3(PO4)2. Tavaline katlakivi pärssimise meetod on katlakivi inhibiitori lisamine. Minu töökojas kasutatud katlakivi inhibiitorid on Nalco PC191 ning Euroopa ja Ameerika NP200.
2. Kolloidsete ja tahkete osakeste saastumise kontroll
Kolloidne ja osakeste saastumine võib tõsiselt mõjutada pöördosmoosi membraanielementide toimimist, näiteks magevee väljundi märkimisväärne vähenemine, mõnikord ka magestamise kiirus, kolloidi ja osakeste saastumise esialgne sümptom on rõhu erinevuse suurenemine sisselaskeava ja pöördosmoosi membraani komponentide väljalaskeava.
Kõige tavalisem viis veekolloidi ja osakeste hindamiseks pöördosmoosi membraanielementides on mõõta vee SDI väärtust, mida mõnikord nimetatakse ka F väärtuseks (saasteindeksiks), mis on üks olulisi näitajaid pöördosmoosi eeltöötlussüsteemi töö jälgimisel. .
SDI (mudatiheduse indeks) on vee filtreerimise kiiruse muutus ajaühikus, mis näitab vee kvaliteedi reostust. Kolloidi ja tahkete osakeste kogus vees mõjutab SDI suurust. SDI väärtust saab määrata SDI instrumendiga.
3. Membraani mikroobse saastumise kontroll
Toorvee mikroorganismide hulka kuuluvad peamiselt bakterid, vetikad, seened, viirused ja muud kõrgemad organismid. Pöördosmoosi käigus kontsentreeruvad ja rikastuvad vees olevad mikroorganismid ja lahustunud toitained pidevalt membraanielemendis, millest saab ideaalne keskkond ja protsess biokile moodustamiseks. Pöördosmoosi membraani komponentide bioloogiline saastumine mõjutab tõsiselt pöördosmoosisüsteemi toimimist. Rõhuvahe pöördosmoosi komponentide sisse- ja väljalaskeava vahel suureneb kiiresti, mille tulemuseks on membraanikomponentide vee saagise vähenemine. Mõnikord toimub bioloogiline saastumine vee tootmise poolel, mille tulemuseks on toote vee saastumine. Näiteks pöördosmoosiseadmete hooldamisel mõnes soojuselektrijaamas leitakse membraanielementidel ja mageveetorudel rohelist sammalt, mis on tüüpiline mikroobne reostus.
Kui membraanielement on saastunud mikroorganismidega ja tekitab biokile, on membraanielemendi puhastamine väga keeruline. Lisaks põhjustavad biokiled, mida täielikult ei eemaldata, taas mikroorganismide kiiret kasvu. Seetõttu on mikroorganismide tõrje ka üks olulisemaid eeltöötluse ülesandeid, eriti pöördosmoosi eeltöötlussüsteemide puhul, mis kasutavad veeallikana merevett, pinnavett ja reovett.
Peamised meetodid membraani mikroorganismide ennetamiseks on: kloor, mikrofiltreerimine või ultrafiltreerimine, osooniga oksüdatsioon, ultraviolettkiirgusega steriliseerimine, naatriumvesiniksulfiti lisamine. Soojuselektrijaamade veepuhastussüsteemides levinumad meetodid on kloorimise steriliseerimine ja ultrafiltratsiooniga veepuhastustehnoloogia enne pöördosmoosi.
Steriliseeriva ainena on kloor võimeline kiiresti inaktiveerima paljusid patogeenseid mikroorganisme. Kloori efektiivsus sõltub kloori kontsentratsioonist, vee pH-st ja kokkupuuteajast. Tehnilistes rakendustes on kloori jääk vees tavaliselt üle 0,5–1,0 mg ja reaktsiooniaeg 20–30 minutit. Kloori annus tuleb määrata silumisega, sest ka vees leiduv orgaaniline aine kulutab kloori. Steriliseerimiseks kasutatakse kloori ja parim praktiline pH väärtus on 4–6.
Kloorimise kasutamine mereveesüsteemides erineb riimvees kasutatavast. Tavaliselt on merevees umbes 65 mg broomi. Kui merevett töödeldakse keemiliselt vesinikuga, reageerib see kõigepealt hüpokloorhappega, moodustades hüpobromohappe, nii et selle bakteritsiidne toime on hüpokloorhappe asemel hüpomärghape ja hüpobromhape ei lagune kõrgema pH väärtuse juures. Seetõttu on kloorimise mõju parem kui riimvees.
Kuna komposiitmaterjalist membraanielemendil on teatud nõuded vees leiduvale kloorijäägile, tuleb pärast klooriga steriliseerimist läbi viia dekloorimise redutseerimistöötlus.
4. Orgaanilise reostuse kontroll
Orgaanilise aine adsorptsioon membraani pinnale põhjustab membraani voo vähenemist ja rasketel juhtudel pöördumatut membraanivoo kadu ja mõjutab membraani praktilist eluiga.
Pinnavee puhul on suurem osa veest looduslikud saadused, koagulatsiooni selgitamise, alalisvoolu koagulatsiooni filtreerimise ja aktiivsöe filtreerimise kombineeritud töötlemisprotsessi kaudu võivad vee orgaanilise aine sisaldust oluliselt vähendada, et vastata pöördosmoosi vee nõuetele.
5. Kontsentratsiooni polarisatsiooni juhtimine
Pöördosmoosi protsessis esineb mõnikord membraani pinnal kontsentreeritud vee ja sissevoolava vee vahel suur kontsentratsioonigradient, mida nimetatakse kontsentratsiooni polarisatsiooniks. Selle nähtuse ilmnemisel moodustub membraani pinnale suhteliselt kõrge kontsentratsiooniga ja suhteliselt stabiilse nn "kriitilise kihi" kiht, mis takistab pöördosmoosi protsessi tõhusat rakendamist. Selle põhjuseks on asjaolu, et kontsentratsiooni polarisatsioon suurendab lahust läbilaskvat rõhku membraani pinnal ja pöördosmoosi protsessi liikumapanev jõud väheneb, mille tulemuseks on vee saagise ja magestamise kiiruse vähenemine. Kui kontsentratsiooni polarisatsioon on tõsine, sadestuvad mõned veidi lahustunud soolad membraani pinnale ja katlakivi. Kontsentratsiooni polariseerumise vältimiseks on tõhus meetod kontsentreeritud vee voolu muutmine alati turbulentsesse olekusse, st suurendades sisselaske voolukiirust, et suurendada kontsentreeritud vee voolukiirust, nii et mikrolahustunud vee kontsentratsioon membraani pinnal olev sool vähendatakse madalaima väärtuseni; Lisaks tuleks pärast pöördosmoosi veepuhastusseadme väljalülitamist õigeaegselt pesta asendatud kontsentreeritud vee poolel olevat kontsentreeritud vett.
kirjeldus2