0102030405
Peralatan Proses Pabrik Reverse Osmosis Sistem Pengolahan Air Industri
Pengenalan Proyek
Prinsip sistem reverse osmosis
Pada suhu tertentu, membran semipermeabel digunakan untuk memisahkan air tawar dari garam. Air tawar berpindah ke air asin melalui membran semi permeabel. Ketika tingkat cairan di sisi garam ventrikel kanan meningkat, tekanan tertentu dihasilkan untuk mencegah air tawar dari ventrikel kiri berpindah ke sisi garam, dan akhirnya keseimbangan tercapai. Tekanan kesetimbangan pada saat ini disebut tekanan osmotik larutan, dan fenomena ini disebut osmosis. Jika tekanan luar yang melebihi tekanan osmotik diterapkan pada sisi garam ventrikel kanan, air dalam larutan garam ventrikel kanan akan berpindah ke air tawar ventrikel kiri melalui membran semi permeabel, sehingga air tawar menjadi segar. air dapat dipisahkan dari air garam. Fenomena ini merupakan kebalikan dari fenomena permeabilitas yang disebut fenomena permeabilitas terbalik.
Jadi, dasar dari sistem desalinasi reverse osmosis adalah
(1) Permeabilitas selektif membran semipermeabel, yaitu membiarkan air masuk secara selektif tetapi tidak membiarkan garam masuk;
(2) Tekanan luar ruang garam lebih besar dari tekanan osmotik ruang garam dan ruang air tawar, yang memberikan kekuatan pendorong bagi air untuk berpindah dari ruang garam ke ruang air tawar. Tekanan osmotik khas untuk beberapa larutan ditunjukkan pada tabel di bawah.
Membran semipermeabel di atas yang digunakan untuk memisahkan air tawar dari air asin disebut membran osmosis balik. Membran reverse osmosis sebagian besar terbuat dari bahan polimer. Saat ini, membran reverse osmosis yang digunakan pada pembangkit listrik tenaga panas sebagian besar terbuat dari bahan komposit poliamida aromatik.
Teknologi reverse osmosis RO (Reverse Osmosis) adalah teknologi pemisahan dan filtrasi membran yang didukung oleh perbedaan tekanan. Ukuran pori-porinya sekecil nanometer (1 nanometer = 10-9 meter). Pada tekanan tertentu, molekul H20 dapat melewati membran RO, garam anorganik, ion logam berat, bahan organik, koloid, bakteri, virus dan pengotor lainnya pada air sumber tidak dapat melewati membran RO, sehingga air murni yang dapat melewatinya. melalui dan air pekat yang tidak dapat melewatinya dapat dibedakan dengan jelas.
Dalam aplikasi industri, pabrik reverse osmosis menggunakan peralatan khusus untuk memfasilitasi proses reverse osmosis. Sistem reverse osmosis industri dirancang untuk mengolah air dalam jumlah besar dan digunakan di berbagai industri termasuk pertanian, farmasi, dan manufaktur. Peralatan yang digunakan dalam sistem ini dirancang khusus untuk memastikan proses reverse osmosis efisien dan efektif dalam menghasilkan air tawar dari sumber air asin.
Proses reverse osmosis merupakan teknologi penting untuk desalinasi air laut, yang dapat menyediakan air segar ke daerah yang kekurangan air atau sumber air tradisional yang tercemar. Seiring kemajuan peralatan dan teknologi osmosis balik, proses ini tetap menjadi solusi utama terhadap kekurangan air dan masalah kualitas di seluruh dunia.
Karakteristik utama membran reverse osmosis:
Karakteristik arah dan pemisahan pemisahan membran
Membran reverse osmosis praktis adalah membran asimetris, terdapat lapisan permukaan dan lapisan pendukung, memiliki arah dan selektivitas yang jelas. Yang disebut directivity adalah dengan menempatkan permukaan membran dalam air garam bertekanan tinggi untuk menghilangkan garam, tekanan meningkatkan permeabilitas air membran, dan laju desalting juga meningkat; Ketika lapisan pendukung membran ditempatkan dalam air garam bertekanan tinggi, laju desalinasi hampir 0 seiring dengan meningkatnya tekanan, namun permeabilitas air meningkat pesat. Karena arah ini, maka tidak dapat digunakan secara terbalik ketika diterapkan.
Ciri-ciri pemisahan reverse osmosis antara ion dan bahan organik dalam air tidaklah sama, yang dapat diringkas sebagai berikut
(1) Bahan organik lebih mudah dipisahkan dibandingkan bahan anorganik
(2) Elektrolit lebih mudah dipisahkan dibandingkan non-elektrolit. Elektrolit dengan muatan tinggi lebih mudah dipisahkan, dan laju pelepasannya umumnya berada pada urutan berikut. Fe3+> Ca2+> Na+ PO43-> S042-> C | - untuk elektrolit, semakin besar molekulnya maka semakin mudah untuk dihilangkan.
(3) Laju penghilangan ion anorganik berhubungan dengan hidrat dan jari-jari ion terhidrasi dalam keadaan hidrasi ion. Semakin besar jari-jari ion terhidrasi, semakin mudah ion tersebut dihilangkan. Urutan tingkat penghapusan adalah sebagai berikut:
Mg2+, Ca2+> Li+ > Na+ > K+; F-> C|-> Br-> NO3-
(4) Aturan pemisahan bahan organik polar:
Aldehida > Alkohol > Amina > Asam, amina tersier > Amina sekunder > Amina primer, asam sitrat > Asam tartarat > Asam malat > Asam laktat > Asam asetat
Kemajuan terkini dalam pengolahan limbah gas menunjukkan kemajuan yang signifikan dalam mengatasi tantangan lingkungan sekaligus memberikan peluang bagi dunia usaha untuk berkembang secara berkelanjutan dan ramah lingkungan. Solusi inovatif ini pasti akan memberikan dampak positif di bidang pengolahan limbah gas dan perlindungan lingkungan dengan janji efisiensi tinggi, biaya operasional rendah, dan nol polusi sekunder.
(5) Pasangan isomer: tert- > Berbeda (iso-)> Zhong (detik-)> Asli (pri-)
(6) Kinerja pemisahan garam natrium bahan organik baik, sedangkan organisme baris fenol dan fenol menunjukkan pemisahan negatif. Ketika larutan berair dari zat terlarut organik polar atau non-polar, terdisosiasi atau tidak terdisosiasi dipisahkan oleh membran, gaya interaksi antara zat terlarut, pelarut dan membran menentukan permeabilitas selektif membran. Efek ini termasuk gaya elektrostatis, gaya pengikatan ikatan hidrogen, hidrofobisitas, dan transfer elektron.
(7) Secara umum, zat terlarut mempunyai pengaruh yang kecil terhadap sifat fisik atau sifat transfer membran. Hanya fenol atau beberapa senyawa organik dengan berat molekul rendah yang akan membuat selulosa asetat mengembang dalam larutan air. Adanya komponen tersebut umumnya akan membuat fluks air pada membran berkurang, bahkan terkadang banyak.
(8) Efek penghilangan nitrat, perklorat, sianida dan tiosianat tidak sebaik klorida, dan efek penghilangan garam amonium tidak sebaik garam natrium.
(9) Sebagian besar komponen dengan massa molekul relatif lebih besar dari 150, baik elektrolit maupun non-elektrolit, dapat dihilangkan dengan baik
Selain itu, membran reverse osmosis untuk hidrokarbon aromatik, sikloalkana, alkana dan natrium klorida memiliki urutan pemisahan yang berbeda.
(2) Pompa Tekanan Tinggi
Dalam pengoperasian membran reverse osmosis, air perlu dikirim ke tekanan yang ditentukan melalui pompa bertekanan tinggi untuk menyelesaikan proses desalting. Saat ini, pompa bertekanan tinggi yang digunakan pada pembangkit listrik tenaga panas mempunyai bentuk sentrifugal, pendorong dan ulir serta bentuk lainnya, di antaranya pompa sentrifugal multi tahap yang paling banyak digunakan. Hal ini bisa mencapai lebih dari 90% dan menghemat konsumsi energi. Pompa jenis ini memiliki ciri efisiensi yang tinggi.
(3) Ontologi osmosis terbalik
Badan reverse osmosis merupakan suatu unit pengolahan air gabungan yang menggabungkan dan menghubungkan komponen membran reverse osmosis dengan pipa-pipa dalam susunan tertentu. Membran osmosis balik tunggal disebut elemen membran. Sejumlah komponen membran reverse osmosis penginderaan dihubungkan secara seri sesuai dengan persyaratan teknis tertentu dan dirangkai dengan satu cangkang membran reverse osmosis untuk membentuk komponen membran.
1. Elemen membran
Elemen membran reverse osmosis Unit dasar yang terbuat dari membran reverse osmosis dan bahan pendukung dengan fungsi keperluan industri. Saat ini, elemen membran kumparan terutama digunakan di pembangkit listrik tenaga panas.
Saat ini, berbagai produsen membran memproduksi berbagai komponen membran untuk pengguna industri yang berbeda. Elemen membran yang diterapkan pada pembangkit listrik tenaga panas secara kasar dapat dibagi menjadi: elemen membran desalinasi air laut bertekanan tinggi; osmosis balik; Elemen membran terbalik desalinasi air payau bertekanan rendah dan bertekanan sangat rendah; Elemen membran anti-fouling.
Persyaratan dasar untuk elemen membran adalah:
A. Kepadatan pengepakan film setinggi mungkin.
B. Tidak mudah untuk polarisasi konsentrasi
C. Kemampuan anti polusi yang kuat
D. Lebih mudah untuk membersihkan dan mengganti membran
E.Harganya murah
2. Cangkang membran
Bejana tekan yang digunakan untuk memuat elemen membran osmosis balik ke dalam perangkat badan osmosis balik disebut cangkang membran, juga dikenal sebagai unit pembuat "bejana tekan" adalah energi Haide, setiap bejana tekan memiliki panjang sekitar 7 meter.
Cangkang cangkang film umumnya terbuat dari kain plastik yang diperkuat serat kaca epoksi, dan kuas luarnya adalah cat epoksi. Ada juga beberapa produsen produk cangkang film baja tahan karat. Karena ketahanan korosi FRP yang kuat, sebagian besar pembangkit listrik termal memilih cangkang film FRP. Bahan bejana tekan adalah FRP.
Faktor-faktor yang mempengaruhi kinerja sistem pengolahan air reverse osmosis:
Untuk kondisi sistem tertentu, fluks air dan laju desalting merupakan karakteristik membran reverse osmosis, dan terdapat banyak faktor yang mempengaruhi fluks air dan laju desalting pada badan reverse osmosis, terutama termasuk tekanan, suhu, laju pemulihan, salinitas influen, dan nilai pH.
(1) Efek tekanan
Tekanan masuk membran reverse osmosis secara langsung mempengaruhi fluks membran dan laju desalting membran reverse osmosis. Peningkatan fluks membran mempunyai hubungan linier dengan tekanan masuk osmosis balik. Laju desalinasi mempunyai hubungan linier dengan tekanan influen, namun ketika tekanan mencapai nilai tertentu maka kurva perubahan laju desalinasi cenderung datar dan laju desalinasi tidak lagi meningkat.
(2) Efek suhu
Laju desalting menurun dengan meningkatnya suhu masuk osmosis balik. Namun, fluks hasil air meningkat hampir secara linier. Alasan utamanya adalah ketika suhu meningkat, viskositas molekul air menurun dan kemampuan difusi kuat, sehingga fluks air meningkat. Dengan meningkatnya suhu maka laju garam yang melewati membran reverse osmosis akan semakin cepat sehingga laju desalinasi akan berkurang. Suhu air baku merupakan indeks referensi penting untuk desain sistem reverse osmosis. Misalnya, ketika pembangkit listrik sedang menjalani transformasi teknis rekayasa reverse osmosis, suhu air air baku dalam desain dihitung berdasarkan 25℃, dan tekanan masuk yang dihitung adalah 1,6MPa. Namun, suhu air dalam pengoperasian sistem sebenarnya hanya 8℃, dan tekanan masuk harus ditingkatkan menjadi 2,0MPa untuk memastikan aliran air tawar yang direncanakan. Akibatnya, konsumsi energi pengoperasian sistem meningkat, umur cincin segel internal komponen membran perangkat osmosis balik diperpendek, dan jumlah pemeliharaan peralatan meningkat.
(3) Efek kandungan garam
Konsentrasi garam dalam air merupakan indeks penting yang mempengaruhi tekanan osmotik membran, dan tekanan osmotik membran meningkat seiring dengan meningkatnya kandungan garam. Asalkan tekanan masuk osmosis balik tetap tidak berubah, kandungan garam air masuk meningkat. Karena peningkatan tekanan osmotik mengimbangi sebagian gaya masuk, fluks menurun dan laju desalinasi juga menurun.
(4) Pengaruh tingkat kesembuhan
Peningkatan laju pemulihan sistem osmosis balik akan menyebabkan kandungan garam yang lebih tinggi pada air masuk elemen membran sepanjang arah aliran, sehingga mengakibatkan peningkatan tekanan osmotik. Hal ini akan mengimbangi efek penggerak tekanan air masuk dari osmosis balik, sehingga mengurangi fluks hasil air. Meningkatnya kandungan garam pada air masuk elemen membran menyebabkan peningkatan kandungan garam pada air tawar sehingga menurunkan laju desalinasi. Dalam perancangan sistem, laju perolehan maksimum sistem osmosis balik tidak bergantung pada batasan tekanan osmotik, namun seringkali bergantung pada komposisi dan kandungan garam dalam air baku, karena dengan peningkatan laju perolehan, garam yang larut dalam mikro seperti kalsium karbonat, kalsium sulfat dan silikon akan berskala dalam proses konsentrasi.
(5) Pengaruh nilai pH
Kisaran pH yang berlaku untuk berbagai jenis elemen membran sangat bervariasi. Misalnya, fluks air dan laju desalinasi membran asetat cenderung stabil pada kisaran nilai pH 4-8, dan sangat terpengaruh pada kisaran nilai pH di bawah 4 atau lebih tinggi dari 8. Saat ini, sebagian besar bahan membran yang digunakan dalam pengolahan air industri adalah bahan komposit, yang beradaptasi dengan rentang nilai pH yang luas (nilai pH dapat dikontrol dalam kisaran 3~10 dalam operasi berkelanjutan, dan fluks membran serta laju desalinasi dalam kisaran ini relatif stabil .
Metode pra-perawatan membran reverse osmosis:
Filtrasi membran reverse osmosis berbeda dengan filtrasi filter bed filter, filter bed adalah filtrasi penuh, yaitu air mentah seluruhnya melalui lapisan filter. Filtrasi membran reverse osmosis merupakan salah satu metode filtrasi aliran silang, yaitu sebagian air dalam air baku melewati membran dalam arah vertikal dengan membran. Pada saat ini, garam dan berbagai polutan dicegat oleh membran, dan dibawa oleh sisa air mentah yang mengalir sejajar dengan permukaan membran, namun polutan tersebut tidak dapat dihilangkan seluruhnya. Seiring berjalannya waktu, sisa polutan akan membuat pencemaran elemen membran menjadi lebih serius. Dan semakin tinggi polutan air baku dan tingkat pemulihannya, semakin cepat pula pencemaran membran.
1. Kontrol skala
Bila garam-garam yang tidak larut dalam air mentah terus menerus terkonsentrasi pada elemen membran dan melebihi batas kelarutannya, maka garam-garam tersebut akan mengendap pada permukaan membran reverse osmosis, yang disebut dengan “scaling”. Ketika sumber air ditentukan, seiring dengan meningkatnya tingkat pemulihan sistem osmosis balik, risiko penskalaan meningkat. Saat ini, sudah menjadi kebiasaan untuk meningkatkan tingkat daur ulang karena kekurangan air atau dampak lingkungan dari pembuangan air limbah. Dalam hal ini, tindakan pengendalian penskalaan yang bijaksana sangatlah penting. Dalam sistem reverse osmosis, garam tahan api yang umum adalah CaCO3, CaSO4 dan Si02, dan senyawa lain yang dapat menghasilkan kerak adalah CaF2, BaS04, SrS04 dan Ca3(PO4)2. Metode penghambatan kerak yang umum adalah dengan menambahkan penghambat kerak. Scale inhibitor yang digunakan di bengkel saya adalah Nalco PC191 dan Europe and America NP200.
2. Pengendalian kontaminasi koloid dan partikel padat
Pengotoran koloid dan partikel dapat secara serius mempengaruhi kinerja elemen membran osmosis balik, seperti penurunan keluaran air tawar yang signifikan, terkadang juga menurunkan laju desalinasi, gejala awal pengotoran koloid dan partikel adalah peningkatan perbedaan tekanan antara saluran masuk dan saluran masuk. outlet komponen membran reverse osmosis.
Cara paling umum untuk menilai koloid air dan partikel dalam elemen membran reverse osmosis adalah dengan mengukur nilai SDI air, kadang-kadang disebut nilai F (indeks polusi), yang merupakan salah satu indikator penting untuk memantau pengoperasian sistem pretreatment reverse osmosis. .
SDI (indeks kepadatan lanau) adalah perubahan kecepatan penyaringan air per satuan waktu untuk menunjukkan pencemaran kualitas air. Banyaknya koloid dan partikulat dalam air akan mempengaruhi besar kecilnya SDI. Nilai SDI dapat ditentukan dengan instrumen SDI.
3. Pengendalian kontaminasi mikroba membran
Mikroorganisme dalam air baku terutama meliputi bakteri, alga, jamur, virus dan organisme tingkat tinggi lainnya. Dalam proses reverse osmosis, mikroorganisme dan nutrisi terlarut dalam air akan terus terkonsentrasi dan diperkaya dalam elemen membran, yang menjadi lingkungan dan proses ideal pembentukan biofilm. Kontaminasi biologis pada komponen membran reverse osmosis akan sangat mempengaruhi kinerja sistem reverse osmosis. Perbedaan tekanan antara saluran masuk dan saluran keluar komponen reverse osmosis meningkat dengan cepat sehingga mengakibatkan penurunan hasil air komponen membran. Terkadang, kontaminasi biologis akan terjadi pada sisi produksi air, sehingga mengakibatkan kontaminasi pada air produk. Misalnya, dalam pemeliharaan perangkat reverse osmosis di beberapa pembangkit listrik tenaga panas, ditemukan lumut hijau pada elemen membran dan pipa air tawar, yang merupakan pencemaran mikroba yang khas.
Setelah elemen membran terkontaminasi oleh mikroorganisme dan menghasilkan biofilm, pembersihan elemen membran menjadi sangat sulit. Selain itu, biofilm yang tidak dihilangkan seluruhnya akan menyebabkan pertumbuhan mikroorganisme kembali pesat. Oleh karena itu, pengendalian mikroorganisme juga merupakan salah satu tugas terpenting dari pretreatment, terutama untuk sistem pretreatment reverse osmosis yang menggunakan air laut, air permukaan, dan air limbah sebagai sumber air.
Metode utama untuk mencegah mikroorganisme membran adalah: klorin, perlakuan mikrofiltrasi atau ultrafiltrasi, oksidasi ozon, sterilisasi ultraviolet, penambahan natrium bisulfit. Metode yang umum digunakan dalam sistem pengolahan air pembangkit listrik termal adalah sterilisasi klorinasi dan teknologi pengolahan air ultrafiltrasi sebelum reverse osmosis.
Sebagai bahan sterilisasi, klorin mampu dengan cepat menonaktifkan banyak mikroorganisme patogen. Efisiensi klorin bergantung pada konsentrasi klorin, pH air, dan waktu kontak. Dalam aplikasi teknik, sisa klorin dalam air umumnya dikontrol pada lebih dari 0,5~1,0mg, dan waktu reaksi dikontrol pada 20~30 menit. Dosis klorin perlu ditentukan dengan cara debugging, karena bahan organik dalam air juga akan mengkonsumsi klorin. Klorin digunakan untuk sterilisasi, dan nilai pH praktis terbaik adalah 4~6.
Penggunaan klorinasi pada sistem air laut berbeda dengan penggunaan pada air payau. Biasanya ada sekitar 65mg brom dalam air laut. Ketika air laut diolah secara kimia dengan hidrogen, pertama-tama ia akan bereaksi dengan asam hipoklorit untuk membentuk asam hipobromat, sehingga efek bakterisidanya adalah asam hipowet daripada asam hipoklorit, dan asam hipobromat tidak akan terurai pada nilai pH yang lebih tinggi. Oleh karena itu, efek klorinasi lebih baik dibandingkan dengan air payau.
Karena elemen membran material komposit mempunyai persyaratan tertentu terhadap sisa klorin dalam air, maka perlu dilakukan perlakuan reduksi deklorinasi setelah sterilisasi klorin.
4. Pengendalian pencemaran organik
Adsorpsi bahan organik pada permukaan membran akan menyebabkan penurunan fluks membran, dan pada kasus yang parah akan menyebabkan hilangnya fluks membran yang tidak dapat diubah dan mempengaruhi umur praktis membran.
Untuk air permukaan, sebagian besar air adalah produk alami, melalui klarifikasi koagulasi, filtrasi koagulasi DC dan proses pengolahan gabungan filtrasi karbon aktif, dapat sangat mengurangi bahan organik di dalam air, untuk memenuhi kebutuhan air osmosis balik.
5. Kontrol polarisasi konsentrasi
Dalam proses osmosis balik, terkadang terdapat gradien konsentrasi yang tinggi antara air pekat pada permukaan membran dan air masuk, yang disebut polarisasi konsentrasi. Ketika fenomena ini terjadi, lapisan dengan konsentrasi yang relatif tinggi dan relatif stabil yang disebut "lapisan kritis" akan terbentuk pada permukaan membran, yang menghambat pelaksanaan proses osmosis balik secara efektif. Hal ini karena polarisasi konsentrasi akan meningkatkan tekanan permeabel larutan pada permukaan membran, dan gaya penggerak proses osmosis balik akan berkurang, sehingga mengakibatkan penurunan hasil air dan laju desalinasi. Ketika polarisasi konsentrasi parah, beberapa garam yang sedikit terlarut akan mengendap dan mengelupas pada permukaan membran. Untuk menghindari polarisasi konsentrasi, cara yang efektif adalah dengan membuat aliran air pekat selalu mempertahankan keadaan turbulen, yaitu dengan meningkatkan laju aliran masuk untuk meningkatkan laju aliran air pekat, sehingga konsentrasi mikro-terlarut garam pada permukaan membran dikurangi hingga nilai terendah; Selain itu, setelah perangkat pengolahan air osmosis balik dimatikan, air pekat di samping air pekat yang diganti harus dicuci tepat waktu.
deskripsi2