0102030405
Postrojenje za reverznu osmozu, procesna oprema, industrijski sustav za obradu vode
Uvod u projekt
Princip sustava reverzne osmoze
Na određenoj temperaturi koristi se polupropusna membrana za odvajanje slatke vode od slane. Slatka voda prelazi u slanu kroz polupropusnu membranu. Kako razina tekućine na slanoj strani desne klijetke raste, stvara se određeni tlak kako bi se spriječilo da svježa voda iz lijeve klijetke prijeđe na slanu stranu, i konačno se postiže ravnoteža. Ravnotežni tlak u tom trenutku naziva se osmotski tlak otopine, a ta se pojava naziva osmoza. Ako se vanjski tlak koji premašuje osmotski tlak primijeni na slanu stranu desne klijetke, voda u otopini soli desne klijetke će se premjestiti u slatku vodu lijeve klijetke kroz polupropusnu membranu, tako da svježa voda se može odvojiti od slane vode. Ovaj fenomen je suprotan fenomenu propusnosti, a naziva se fenomen obrnute propusnosti.
Dakle, osnova sustava desalinizacije reverzne osmoze je
(1) Selektivna propusnost polupropusne membrane, to jest, selektivno propušta vodu, ali ne propušta sol;
(2) Vanjski tlak slane komore veći je od osmotskog tlaka slane komore i slatke vodene komore, što daje pokretačku silu da voda krene iz slane komore u slatku vodenu komoru. Tipični osmotski tlakovi za neke otopine prikazani su u donjoj tablici.
Gornja polupropusna membrana koja se koristi za odvajanje slatke vode od slane naziva se membrana reverzne osmoze. Membrana za reverznu osmozu uglavnom je izrađena od polimernih materijala. Trenutačno se membrana za reverznu osmozu koja se koristi u termoelektranama većinom izrađuje od aromatskih poliamidnih kompozitnih materijala.
RO (reverzna osmoza) tehnologija reverzne osmoze je tehnologija membranskog odvajanja i filtracije koju pokreće razlika u tlaku. Njegova veličina pora je samo nanometar (1 nanometar = 10-9 metara). Pod određenim pritiskom, molekule H20 mogu proći kroz RO membranu, anorganske soli, ioni teških metala, organske tvari, koloidi, bakterije, virusi i druge nečistoće u izvorskoj vodi ne mogu proći kroz RO membranu, tako da čista voda koja može proći i koncentrirana voda koja ne može proći može se strogo razlikovati.
U industrijskim primjenama, postrojenja za reverznu osmozu koriste specijaliziranu opremu za olakšavanje procesa reverzne osmoze. Industrijski sustavi reverzne osmoze dizajnirani su za obradu velikih količina vode i koriste se u raznim industrijama, uključujući poljoprivredu, farmaciju i proizvodnju. Oprema koja se koristi u ovim sustavima posebno je dizajnirana kako bi osigurala da je proces reverzne osmoze učinkovit i učinkovit u proizvodnji slatke vode iz izvora slane vode.
Proces obrnute osmoze važna je tehnologija za desalinizaciju morske vode, koja može osigurati svježu vodu u područjima gdje je voda rijetka ili gdje su tradicionalni izvori vode zagađeni. Kako oprema i tehnologija reverzne osmoze napreduju, proces ostaje ključno rješenje za nestašice vode i probleme s kvalitetom diljem svijeta.
Glavne karakteristike membrane za reverznu osmozu:
Usmjerenost i separacijske karakteristike membranske separacije
Praktična membrana reverzne osmoze je asimetrična membrana, postoji površinski sloj i potporni sloj, ima očigledan smjer i selektivnost. Takozvana usmjerenost je stavljanje površine membrane u visokotlačnu slanu otopinu za odsoljavanje, tlak povećava propusnost vode membrane, brzina odsoljavanja također se povećava; Kada se potporni sloj membrane stavi u visokotlačnu slanu vodu, stopa desalinizacije je gotovo 0 s povećanjem tlaka, ali se propusnost vode znatno povećava. Zbog ove usmjerenosti, ne može se koristiti obrnuto kada se primjenjuje.
Karakteristike odvajanja reverzne osmoze za ione i organske tvari u vodi nisu iste, što se može sažeti kako slijedi
(1) Organsku tvar lakše je odvojiti od anorganske
(2) Elektrolite je lakše odvojiti od neelektrolita. Elektroliti s visokim nabojem lakše se odvajaju, a njihove stope uklanjanja općenito su sljedećim redoslijedom. Fe3+> Ca2+> Na+ PO43-> S042-> C | - za elektrolit, što je veća molekula, lakše se uklanja.
(3) Brzina uklanjanja anorganskih iona povezana je s hidratom i polumjerom hidratiranih iona u stanju hidratacije iona. Što je veći radijus hidratiziranog iona, lakše ga je ukloniti. Redoslijed stope uklanjanja je sljedeći:
Mg2+, Ca2+> Li+ > Na+ > K+; F-> C|-> Br-> NO3-
(4) Pravila odvajanja polarne organske tvari:
Aldehid > Alkohol > Amin > Kiselina, tercijarni amin > Sekundarni amin > Primarni amin, limunska kiselina > Vinska kiselina > Jabučna kiselina > Mliječna kiselina > Octena kiselina
Nedavni napredak u obradi otpadnog plina predstavlja značajan napredak u rješavanju ekoloških izazova, a istovremeno pruža prilike poduzećima da napreduju na održiv, ekološki prihvatljiv način. Ovo inovativno rješenje sigurno će imati pozitivan učinak u području obrade otpadnog plina i zaštite okoliša uz obećanje visoke učinkovitosti, niskih operativnih troškova i nultog sekundarnog onečišćenja.
(5) Parovi izomera: tert- > Različiti (izo-)> Zhong (sek-)> Izvorni (pri-)
(6) Učinak odvajanja natrijeve soli organske tvari je dobar, dok organizmi iz reda fenola i fenola pokazuju negativno odvajanje. Kada su vodene otopine polarnih ili nepolarnih, disociranih ili nedisociranih organskih otopljenih tvari odvojene membranom, sile interakcije između otopljene tvari, otapala i membrane određuju selektivnu propusnost membrane. Ovi učinci uključuju elektrostatičku silu, silu vezanja vodikove veze, hidrofobnost i prijenos elektrona.
(7) Općenito, otopljene tvari imaju mali utjecaj na fizikalna svojstva ili prijenosna svojstva membrane. Samo će fenol ili neki organski spojevi niske molekularne težine učiniti celulozni acetat ekspandirajućim u vodenoj otopini. Postojanje ovih komponenti općenito će smanjiti protok vode kroz membranu, ponekad i znatno.
(8) Učinak uklanjanja nitrata, perklorata, cijanida i tiocijanata nije tako dobar kao klorid, a učinak uklanjanja amonijeve soli nije tako dobar kao natrijeva sol.
(9) Većina komponenti s relativnom molekularnom masom većom od 150, bilo da su elektroliti ili neelektroliti, može se dobro ukloniti
Osim toga, membrana reverzne osmoze za aromatske ugljikovodike, cikloalkane, alkane i redoslijed odvajanja natrijevog klorida je drugačiji.
(2) Visokotlačna pumpa
U radu membrane reverzne osmoze, vodu je potrebno poslati do navedenog tlaka visokotlačnom pumpom kako bi se dovršio proces odsoljavanja. Trenutno, visokotlačne pumpe koje se koriste u termoelektranama imaju centrifugalne, klipne i vijčane i druge oblike, među kojima je višestupanjska centrifugalna pumpa najraširenija. To može doseći više od 90% i uštedjeti potrošnju energije. Ova vrsta pumpe karakterizira visoka učinkovitost.
(3) Ontologija reverzne osmoze
Tijelo reverzne osmoze je kombinirana jedinica za obradu vode koja kombinira i povezuje komponente membrane reverzne osmoze s cijevima u određenom rasporedu. Pojedinačna membrana za reverznu osmozu naziva se membranski element. Određeni broj komponenti membrane za reverznu osmozu povezan je u seriju u skladu s određenim tehničkim zahtjevima i sastavljen s jednom ljuskom membrane za reverznu osmozu kako bi se formirala komponenta membrane.
1. Membranski element
Element membrane za reverznu osmozu Osnovna jedinica izrađena od membrane za reverznu osmozu i potpornog materijala s funkcijom industrijske uporabe. Trenutačno se membranski elementi zavojnice uglavnom koriste u termoelektranama.
Trenutačno različiti proizvođači membrana proizvode različite membranske komponente za različite industrijske korisnike. Membranski elementi koji se primjenjuju u termoelektranama mogu se ugrubo podijeliti na: visokotlačne membranske elemente za desalinizaciju morske vode reverznom osmozom; Niskotlačni i ultraniskotlačni elementi obrnute membrane za odsoljavanje slane vode; Membranski element protiv obraštanja.
Osnovni zahtjevi za membranske elemente su:
A. Gustoća pakiranja filma što je veća moguća.
B. Polarizacija koncentracije nije laka
C. Jaka sposobnost protiv zagađenja
D. Prikladno je očistiti i zamijeniti membranu
E. Cijena je jeftina
2.Membranska ljuska
Tlačna posuda koja se koristi za punjenje membranskog elementa reverzne osmoze u uređaju za tijelo reverzne osmoze naziva se membranska ljuska, također poznata kao "posuda pod tlakom", proizvodna jedinica je Haide energy, svaka je posuda pod tlakom duga oko 7 metara.
Ljuska filmske ljuske općenito je izrađena od plastične tkanine ojačane epoksidnim staklenim vlaknima, a vanjska četka je epoksidna boja. Postoje i neki proizvođači proizvoda za foliju od nehrđajućeg čelika. Zbog velike otpornosti FRP-a na koroziju, većina termoelektrana odabire FRP foliju. Materijal tlačne posude je FRP.
Čimbenici koji utječu na rad sustava za pročišćavanje vode reverznom osmozom:
Za specifične uvjete sustava, protok vode i brzina odsoljavanja karakteristike su membrane reverzne osmoze, a postoje mnogi čimbenici koji utječu na protok vode i brzinu desalinizacije tijela reverzne osmoze, uglavnom uključujući tlak, temperaturu, stopu oporavka, ulaznu slanost i pH vrijednost
(1) Učinak pritiska
Ulazni tlak membrane za reverznu osmozu izravno utječe na protok membrane i brzinu odsoljavanja membrane za reverznu osmozu. Povećanje membranskog protoka ima linearan odnos s ulaznim tlakom reverzne osmoze. Stopa desalinizacije ima linearan odnos s utjecajnim tlakom, ali kada tlak dosegne određenu vrijednost, krivulja promjene brzine desalinizacije ima tendenciju da bude ravna i stopa desalinizacije se više ne povećava.
(2) Učinak temperature
Brzina odsoljavanja opada s povećanjem ulazne temperature reverzne osmoze. Međutim, tok izdašnosti vode raste gotovo linearno. Glavni razlog je taj što kada se temperatura poveća, viskoznost molekula vode se smanjuje, a sposobnost difuzije je jaka, pa se protok vode povećava. S porastom temperature, brzina prolaska soli kroz membranu reverzne osmoze će se ubrzati, pa će se brzina desalinizacije smanjiti. Temperatura sirove vode važan je referentni indeks za dizajn sustava reverzne osmoze. Na primjer, kada elektrana prolazi kroz tehničku transformaciju inženjeringa reverzne osmoze, temperatura vode sirove vode u projektu izračunava se prema 25 ℃, a izračunati ulazni tlak je 1,6 MPa. Međutim, temperatura vode u stvarnom radu sustava je samo 8 ℃, a ulazni tlak mora se povećati na 2,0 MPa kako bi se osigurao projektirani protok svježe vode. Kao rezultat toga, povećava se potrošnja energije rada sustava, skraćuje se vijek trajanja unutarnjeg brtvenog prstena membranske komponente uređaja za reverznu osmozu, a povećava se i količina održavanja opreme.
(3) Učinak sadržaja soli
Koncentracija soli u vodi važan je pokazatelj koji utječe na osmotski tlak membrane, a osmotski tlak membrane raste s povećanjem sadržaja soli. Pod uvjetom da ulazni tlak reverzne osmoze ostane nepromijenjen, povećava se sadržaj soli u ulaznoj vodi. Budući da povećanje osmotskog tlaka poništava dio ulazne sile, tok se smanjuje i brzina desalinizacije također opada.
(4) Utjecaj stope oporavka
Povećanje stope oporavka sustava reverzne osmoze dovest će do većeg sadržaja soli u ulaznoj vodi membranskog elementa duž smjera protoka, što će rezultirati povećanjem osmotskog tlaka. To će neutralizirati pokretački učinak ulaznog tlaka vode reverzne osmoze, čime se smanjuje protok vode. Povećanje sadržaja soli u ulaznoj vodi membranskog elementa dovodi do povećanja sadržaja soli u slatkoj vodi, čime se smanjuje brzina desalinizacije. U dizajnu sustava, maksimalna stopa oporabe sustava reverzne osmoze ne ovisi o ograničenju osmotskog tlaka, ali često ovisi o sastavu i sadržaju soli u sirovoj vodi, jer s poboljšanjem stope oporabe, mikrotopljive soli kao što su kalcijev karbonat, kalcijev sulfat i silicij stvorit će kamenac u procesu koncentracije.
(5) Utjecaj pH vrijednosti
Raspon pH koji se primjenjuje na različite vrste membranskih elemenata uvelike varira. Na primjer, protok vode i brzina desalinizacije acetatne membrane imaju tendenciju da budu stabilni u rasponu pH vrijednosti 4-8, a jako se mijenjaju u rasponu pH vrijednosti ispod 4 ili više od 8. Trenutno, velika većina membranski materijali koji se koriste u industrijskoj obradi vode su kompozitni materijali koji se prilagođavaju širokom rasponu pH vrijednosti (pH vrijednost se može kontrolirati u rasponu od 3~10 u kontinuiranom radu, a protok membrane i brzina desalinizacije u ovom rasponu su relativno stabilni .
Metoda predtretmana membrane reverzne osmoze:
Membranska filtracija reverznom osmozom razlikuje se od filtracijske filtracijske podloge, filtarska podloga je potpuna filtracija, odnosno sirova voda kroz cijeli filtarski sloj. Membranska filtracija reverznom osmozom je metoda filtracije s križnim protokom, odnosno dio vode u sirovoj vodi prolazi kroz membranu u vertikalnom smjeru s membranom. U to vrijeme, soli i različiti zagađivači su presretani od strane membrane, i odvedeni preostalim dijelom sirove vode koja teče paralelno s površinom membrane, ali zagađivači se ne mogu potpuno ukloniti. Kako vrijeme prolazi, zaostali zagađivači učinit će onečišćenje membranskog elementa ozbiljnijim. I što su veći zagađivači sirove vode i stopa oporavka, brže je onečišćenje membrane.
1. Kontrola ljestvice
Kada se netopljive soli u sirovoj vodi kontinuirano koncentriraju u membranskom elementu i prekorače svoju granicu topljivosti, istaložit će se na površini membrane reverzne osmoze, što se naziva "kamenčenje". Kada se odredi izvor vode, kako se povećava stopa oporavka sustava reverzne osmoze, rizik od kamenca se povećava. Trenutačno je uobičajeno povećati stope recikliranja zbog nestašice vode ili utjecaja ispuštanja otpadnih voda na okoliš. U ovom slučaju posebno su važne promišljene mjere kontrole kamenca. U sustavu reverzne osmoze, uobičajene vatrostalne soli su CaCO3, CaSO4 i Si02, a drugi spojevi koji mogu proizvesti kamenac su CaF2, BaS04, SrS04 i Ca3(PO4)2. Uobičajena metoda inhibicije kamenca je dodavanje inhibitora kamenca. Inhibitori kamenca koji se koriste u mojoj radionici su Nalco PC191 i Europe and America NP200.
2. Kontrola kontaminacije koloidnim i čvrstim česticama
Zaprljanje koloida i čestica može ozbiljno utjecati na rad membranskih elemenata reverzne osmoze, kao što je značajno smanjenje izlaza slatke vode, ponekad također smanjuje brzinu desalinizacije, početni simptom zaprljanja koloida i čestica je povećanje razlike tlaka između ulaza i izlaz komponenti membrane reverzne osmoze.
Najčešći način za procjenu vodenog koloida i čestica u membranskim elementima reverzne osmoze je mjerenje SDI vrijednosti vode, koja se ponekad naziva F vrijednost (indeks onečišćenja), što je jedan od važnih pokazatelja za praćenje rada sustava predtretmana reverzne osmoze .
SDI (indeks gustoće mulja) je promjena brzine filtracije vode po jedinici vremena koja ukazuje na zagađenje kvalitete vode. Količina koloida i čestica u vodi utjecat će na veličinu SDI. SDI vrijednost se može odrediti SDI instrumentom.
3. Kontrola membranske mikrobne kontaminacije
Mikroorganizmi u sirovoj vodi uglavnom uključuju bakterije, alge, gljivice, viruse i druge više organizme. U procesu reverzne osmoze, mikroorganizmi i otopljene hranjive tvari u vodi kontinuirano će se koncentrirati i obogaćivati u membranskom elementu, koji postaje idealno okruženje i proces za stvaranje biofilma. Biološka kontaminacija komponenti membrane reverzne osmoze ozbiljno će utjecati na rad sustava reverzne osmoze. Razlika tlaka između ulaza i izlaza komponenti reverzne osmoze brzo se povećava, što rezultira smanjenjem količine vode komponenti membrane. Ponekad će doći do biološke kontaminacije na strani proizvodnje vode, što će rezultirati kontaminacijom vode proizvoda. Primjerice, kod održavanja uređaja za reverznu osmozu u nekim termoelektranama dolazi do pojave zelene mahovine na membranskim elementima i cjevovodima za pitku vodu, što je tipično mikrobno onečišćenje.
Nakon što je membranski element kontaminiran mikroorganizmima i proizvodi biofilm, čišćenje membranskog elementa je vrlo teško. Osim toga, biofilmovi koji nisu potpuno uklonjeni ponovno će izazvati brzi rast mikroorganizama. Stoga je kontrola mikroorganizama također jedan od najvažnijih zadataka predtretmana, posebno za sustave reverzne osmoze predtretmana koji kao izvor vode koriste morsku vodu, površinsku vodu i otpadnu vodu.
Glavne metode za sprječavanje membranskih mikroorganizama su: klor, mikrofiltracija ili ultrafiltracija, oksidacija ozonom, ultraljubičasta sterilizacija, dodavanje natrijevog bisulfita. Najčešće korištene metode u sustavu obrade vode u termoelektranama su sterilizacija kloriranjem i ultrafiltracijska tehnologija obrade vode prije reverzne osmoze.
Kao sredstvo za sterilizaciju, klor može brzo inaktivirati mnoge patogene mikroorganizme. Učinkovitost klora ovisi o koncentraciji klora, pH vode i vremenu kontakta. U inženjerskim primjenama, zaostali klor u vodi općenito se kontrolira na više od 0,5~1,0mg, a vrijeme reakcije se kontrolira na 20~30min. Doziranje klora treba odrediti otklanjanjem grešaka, jer će organske tvari u vodi također konzumirati klor. Za sterilizaciju se koristi klor, a najbolja praktična pH vrijednost je 4~6.
Upotreba kloriranja u sustavima s morskom vodom razlikuje se od one u bočatoj vodi. Obično se u morskoj vodi nalazi oko 65 mg broma. Kada se morska voda kemijski tretira s vodikom, ona će prvo reagirati s hipokloričastom kiselinom da bi se stvorila hipobromna kiselina, tako da je njen baktericidni učinak hipoklorna kiselina, a ne hipoklorična kiselina, a hipobromasta kiselina se neće razgraditi pri višoj pH vrijednosti. Stoga je učinak kloriranja bolji nego u bočatoj vodi.
Budući da membranski element kompozitnog materijala ima određene zahtjeve u pogledu zaostalog klora u vodi, potrebno je nakon sterilizacije klorom provesti redukcijski tretman deklorinacije.
4. Kontrola organskog onečišćenja
Adsorpcija organske tvari na površini membrane uzrokovat će smanjenje protoka kroz membranu, au težim slučajevima to će uzrokovati nepovratan gubitak protoka kroz membranu i utjecati na praktični vijek trajanja membrane.
Za površinske vode, većina vode su prirodni proizvodi, kroz koagulacijsko bistrenje, DC koagulacijsko filtriranje i filtraciju aktivnim ugljenom kombiniranim postupkom tretmana, može uvelike smanjiti organsku tvar u vodi, kako bi se zadovoljili zahtjevi vode obrnute osmoze.
5. Kontrola polarizacije koncentracije
U procesu reverzne osmoze ponekad postoji visok koncentracijski gradijent između koncentrirane vode na površini membrane i ulazne vode, što se naziva koncentracijska polarizacija. Kada dođe do ove pojave, na površini membrane će se formirati sloj relativno visoke koncentracije i relativno stabilan tzv. "kritični sloj" koji otežava učinkovito provođenje procesa reverzne osmoze. To je zato što će koncentracijska polarizacija povećati propusni tlak otopine na površini membrane, a pokretačka sila procesa reverzne osmoze će se smanjiti, što će rezultirati smanjenjem prinosa vode i brzine desalinizacije. Kada je koncentracijska polarizacija ozbiljna, malo otopljene soli će se istaložiti i nasložiti na površini membrane. Kako bi se izbjegla koncentracijska polarizacija, učinkovita metoda je postići da protok koncentrirane vode uvijek održava turbulentno stanje, to jest povećanjem ulaznog protoka kako bi se povećao protok koncentrirane vode, tako da koncentracija mikrootopljenih sol na površini membrane je smanjena na najnižu vrijednost; Osim toga, nakon što se uređaj za obradu vode reverznom osmozom isključi, koncentriranu vodu na strani zamijenjene koncentrirane vode treba na vrijeme isprati.
opis2