역삼투 플랜트 공정 장비 산업용 수처리 시스템
프로젝트 소개
역삼투압 시스템의 원리
특정 온도에서는 반투막을 사용하여 담수와 식염수를 분리합니다. 담수는 반투막을 통해 식염수로 이동합니다. 우심실의 염분 측의 액체 수위가 상승함에 따라 좌심실의 담수가 염분 측으로 이동하는 것을 방지하기 위해 일정한 압력이 발생하고 최종적으로 평형에 도달합니다. 이때의 평형압력을 용액의 삼투압이라 하며, 이 현상을 삼투현상이라 한다. 우심실의 식염수 측에 삼투압 이상의 외부 압력이 가해지면 우심실의 식염수에 들어 있던 물이 반투과막을 통해 좌심실의 담수 쪽으로 이동하여 신선한 물이 좌심실의 담수로 이동하게 됩니다. 물은 바닷물과 분리될 수 있다. 이러한 현상은 투자율 현상과 반대되는 현상으로 역투과율 현상이라 불린다.
따라서 역삼투압 담수화 시스템의 기본은
(1) 반투막의 선택적 투과성, 즉 선택적으로 물은 통과시키고 염분은 통과시키지 않습니다.
(2) 식염수실의 외부압력은 식염수실과 담수실의 삼투압보다 커서 물이 식염수실에서 담수실로 이동하는 원동력을 제공한다. 일부 용액의 일반적인 삼투압은 아래 표에 나와 있습니다.
이와 같이 담수와 바닷물을 분리하는 데 사용되는 반투과막을 역삼투막이라고 합니다. 역삼투막은 대부분 고분자 재료로 만들어집니다. 현재 화력발전소에 사용되는 역삼투막은 대부분 방향족 폴리아미드 복합재료로 만들어진다.
RO(Reverse Osmosis) 역삼투압 기술은 압력차를 이용한 막분리 및 여과 기술입니다. 기공 크기는 나노미터(1나노미터 = 10-9미터)만큼 작습니다. 특정 압력 하에서 H20 분자는 RO 막을 통과할 수 있으며, 원수의 무기염, 중금속 이온, 유기물, 콜로이드, 박테리아, 바이러스 및 기타 불순물은 RO 막을 통과할 수 없습니다. 통과하는 물과 통과하지 못하는 농축된 물을 엄격하게 구분할 수 있습니다.
산업 응용 분야에서 역삼투 플랜트는 역삼투 공정을 촉진하기 위해 특수 장비를 사용합니다. 산업용 역삼투압 시스템은 대량의 물을 처리하도록 설계되었으며 농업, 제약, 제조 등 다양한 산업 분야에서 사용됩니다. 이러한 시스템에 사용되는 장비는 역삼투 공정이 해수원에서 담수를 생산하는 데 효율적이고 효과적이도록 특별히 설계되었습니다.
역삼투 공정은 해수 담수화에 중요한 기술로, 물이 부족하거나 전통적인 수자원이 오염된 지역에 담수를 공급할 수 있습니다. 역삼투 장비 및 기술이 발전함에 따라 이 공정은 전 세계의 물 부족 및 품질 문제에 대한 핵심 솔루션으로 남아 있습니다.
역삼투막의 주요 특성:
막 분리의 방향성 및 분리 특성
실용적인 역삼투막은 비대칭 막으로 표면층과 지지층이 있으며 방향성과 선택성이 뚜렷합니다. 소위 방향성은 탈염을 위해 막 표면을 고압 염수에 넣는 것입니다. 압력은 막의 투수성을 증가시키고 탈염 속도도 증가합니다. 막의 지지층을 고압의 염수에 넣으면 압력이 증가함에 따라 담수화율은 거의 0이 되지만 투수성은 크게 증가한다. 이러한 방향성으로 인해 적용 시 역방향으로 사용할 수 없습니다.
물 속의 이온과 유기물의 역삼투 분리 특성은 동일하지 않으며, 이는 다음과 같이 요약할 수 있습니다.
(1) 유기물은 무기물보다 분리가 더 쉽다
(2) 전해질은 비전해질보다 분리가 더 쉽습니다. 전하가 높은 전해질은 분리하기가 더 쉽고, 제거 속도는 일반적으로 다음과 같은 순서로 나타납니다. Fe3+> Ca2+> Na+ PO43-> S042-> C | - 전해질의 경우 분자가 클수록 제거가 용이합니다.
(3) 무기이온 제거율은 이온수화상태에서 수화물 및 수화이온의 반경과 관련이 있다. 수화된 이온의 반경이 클수록 제거가 더 쉬워집니다. 제거율의 순서는 다음과 같습니다.
Mg2+, Ca2+> Li+ > Na+ > K+; F-> C|-> Br-> NO3-
(4) 극성 유기물의 분리 규칙:
알데히드 > 알코올 > 아민 > 산, 3차 아민 > 2차 아민 > 1차 아민, 구연산 > 타르타르산 > 말산 > 젖산 > 아세트산
폐가스 처리 분야의 최근 발전은 환경 문제를 해결하는 동시에 기업이 지속 가능하고 환경 친화적인 방식으로 성장할 수 있는 기회를 제공하는 데 있어 상당한 진전을 나타냅니다. 이 혁신적인 솔루션은 높은 효율성, 낮은 운영 비용 및 2차 오염 제로를 약속함으로써 폐가스 처리 및 환경 보호 분야에 긍정적인 영향을 미칠 것입니다.
(5) 쌍 이성질체: tert- > Different (iso-) > Zhong (sec-) > Original (pri-)
(6) 유기물의 나트륨 염 분리 성능은 좋은 반면 페놀 및 페놀 행 유기체는 음성 분리를 나타냅니다. 극성 또는 비극성, 해리 또는 비해리 유기 용질의 수용액이 막으로 분리될 때 용질, 용매 및 막 사이의 상호 작용력이 막의 선택적 투과성을 결정합니다. 이러한 효과에는 정전기력, 수소 결합 결합력, 소수성 및 전자 이동이 포함됩니다.
(7) 일반적으로 용질은 막의 물리적 특성이나 전달 특성에 거의 영향을 미치지 않습니다. 페놀이나 일부 저분자량 유기 화합물만이 셀룰로오스 아세테이트를 수용액에서 팽창시킵니다. 이러한 구성요소가 존재하면 일반적으로 막의 물 흐름이 감소하며 때로는 많이 감소합니다.
(8) 질산염, 과염소산염, 시안화물, 티오시안산염의 제거 효과는 염화물만큼 좋지 않으며, 암모늄염의 제거 효과는 나트륨염만큼 좋지 않습니다.
(9) 전해질이든 비전해질이든 관계없이 상대분자량이 150보다 큰 대부분의 성분을 잘 제거할 수 있습니다.
또한 방향족 탄화수소, 시클로알칸, 알칸 및 염화나트륨에 대한 역삼투막 분리 순서가 다릅니다.
(2) 고압펌프
역삼투막 작동 시 물은 고압 펌프를 통해 지정된 압력으로 보내져 탈염 과정을 완료해야 합니다. 현재 화력발전소에 사용되는 고압펌프는 원심식, 플런저식, 스크류식 등의 형태가 있으며 그 중 다단식 원심펌프가 가장 널리 사용되고 있다. 이는 90% 이상에 도달하고 에너지 소비를 절약할 수 있습니다. 이러한 종류의 펌프는 고효율이 특징입니다.
(3) 역삼투 온톨로지
역삼투체는 역삼투막 구성요소를 파이프와 일정한 배열로 결합, 연결한 복합형 수처리 장치입니다. 단일 역삼투막을 막 요소라고 합니다. 감지된 수의 역삼투막 구성 요소는 특정 기술 요구 사항에 따라 직렬로 연결되고 단일 역삼투막 쉘로 조립되어 막 구성 요소를 형성합니다.
1. 멤브레인 요소
역삼투막소자 산업용 기능을 갖춘 역삼투막과 지지재로 이루어진 기본단위입니다. 현재 코일 멤브레인 요소는 주로 화력 발전소에 사용됩니다.
현재 다양한 멤브레인 제조업체는 다양한 산업 사용자를 위해 다양한 멤브레인 구성 요소를 생산하고 있습니다. 화력 발전소에 적용되는 멤브레인 요소는 대략 다음과 같이 나눌 수 있습니다. 고압 해수 담수화 역삼투 멤브레인 요소; 저압 및 초저압 기수 담수화 역막 요소; 오염 방지 멤브레인 요소.
멤브레인 요소의 기본 요구 사항은 다음과 같습니다.
A. 필름 패킹 밀도를 최대한 높게 합니다.
나. 집중분극이 쉽지 않음
C. 강력한 오염 방지 능력
D. 멤브레인 청소 및 교체가 편리합니다.
마. 가격이 저렴하다
2.멤브레인 쉘
역삼투 본체 장치에 역삼투 막 요소를 로드하는 데 사용되는 압력 용기는 "압력 용기"라고도 알려진 막 쉘이라고 하며 제조 단위는 Haide 에너지이며 각 압력 용기의 길이는 약 7미터입니다.
필름 껍질의 껍질은 일반적으로 에폭시 유리 섬유 강화 플라스틱 천으로 만들어지며 외부 브러시는 에폭시 페인트입니다. 스테인레스 스틸 필름 쉘용 제품을 생산하는 제조업체도 있습니다. FRP의 강한 내식성 때문에 대부분의 화력 발전소에서는 FRP 필름 쉘을 선택합니다. 압력용기의 재질은 FRP입니다.
역삼투 수처리 시스템 성능에 영향을 미치는 요인:
특정 시스템 조건의 경우 물 흐름과 탈염 속도는 역삼투막의 특성이며 주로 압력, 온도, 회수율, 유입수 염도 및 pH 값을 포함하여 물 흐름과 역삼투체의 탈염 속도에 영향을 미치는 많은 요소가 있습니다.
(1) 압력 효과
역삼투막의 입구 압력은 역삼투막의 막 유량과 탈염 속도에 직접적인 영향을 미칩니다. 막 유량의 증가는 역삼투 입구 압력과 선형 관계를 갖습니다. 담수화율은 유입수 압력과 선형 관계를 가지나, 압력이 특정 값에 도달하면 담수화율의 변화 곡선이 평탄해지는 경향이 있고 담수화율은 더 이상 증가하지 않습니다.
(2) 온도 영향
역삼투압 입구 온도가 증가함에 따라 탈염 속도는 감소합니다. 그러나 물 생산량 플럭스는 거의 선형적으로 증가합니다. 주된 이유는 온도가 증가하면 물 분자의 점도가 감소하고 확산 능력이 강해 물 흐름이 증가하기 때문입니다. 온도가 증가하면 역삼투막을 통과하는 소금의 속도가 빨라지므로 담수화 속도가 감소합니다. 원수온도는 역삼투압 시스템 설계에 있어서 중요한 참고 지표입니다. 예를 들어, 발전소가 역삼투압 공학의 기술적 변화를 겪고 있는 경우 설계 시 원수의 수온은 25℃에 따라 계산되고 계산된 입구 압력은 1.6MPa입니다. 그러나 시스템의 실제 작동 시 수온은 8℃에 불과하며, 담수의 설계 흐름을 보장하려면 입구 압력을 2.0MPa까지 높여야 합니다. 결과적으로, 시스템 운영에 따른 에너지 소모가 증가하고, 역삼투압 장치의 멤브레인 부품의 내부 밀봉 링의 수명이 단축되며, 장비의 유지 보수량이 증가하게 된다.
(3) 염분의 영향
물 속 염분의 농도는 막삼투압에 영향을 미치는 중요한 지표이며, 염분 함량이 증가할수록 막삼투압도 증가합니다. 역삼투압의 입구 압력이 변하지 않는 조건에서는 입구 물의 염분 함량이 증가합니다. 삼투압의 증가는 입구 힘의 일부를 상쇄하기 때문에 유속이 감소하고 담수화 속도도 감소합니다.
(4) 회수율의 영향
역삼투압 시스템의 회수율이 증가하면 흐름 방향을 따라 막 요소 유입수의 염분 함량이 높아져 삼투압이 증가하게 됩니다. 이는 역삼투 유입 수압의 추진 효과를 상쇄하여 물 생산량 흐름을 감소시킵니다. 막 요소의 유입수에 있는 염분의 함량이 증가하면 담수의 염분 함량이 증가하게 되어 담수화율이 감소하게 된다. 시스템 설계에 있어서 역삼투압 시스템의 최대 회수율은 삼투압의 한계에 의존하지 않고 원수의 염분 조성 및 함량에 따라 달라지는 경우가 많습니다. 탄산칼슘, 황산칼슘, 규소 등은 농축 과정에서 규모가 커집니다.
(5) pH 값의 영향
다양한 유형의 멤브레인 요소에 적용할 수 있는 pH 범위는 크게 다릅니다. 예를 들어, 아세테이트 막의 물 흐름과 담수화 속도는 pH 값 4-8 범위에서 안정적인 경향이 있으며 pH 값 4 미만 또는 8보다 높은 범위에서 큰 영향을 받습니다. 현재 대다수의 공업용 수처리에 사용되는 막재료는 넓은 pH 값 범위에 적응하는 복합재료이다. (연속 운전 시 pH 값은 3~10 범위에서 조절이 가능하며, 이 범위의 막 유량과 담수화 속도는 비교적 안정적이다.) .
역삼투막 전처리 방법:
역삼투 막 여과는 필터 베드 필터 여과와 다르며, 필터 베드는 전체 여과, 즉 원수를 필터 층 전체를 통해 여과합니다. 역삼투막 여과는 직교류 여과 방식, 즉 원수 중의 물 일부가 막과 함께 수직 방향으로 막을 통과하는 방식이다. 이때, 염류 및 각종 오염물질은 막에 의해 차단되어 막 표면과 평행하게 흐르는 원수의 나머지 부분에 의해 운반되지만, 오염물질을 완전히 제거할 수는 없습니다. 시간이 지남에 따라 잔류 오염물질은 멤브레인 요소 오염을 더욱 심각하게 만듭니다. 그리고 원수 오염물질과 회수율이 높을수록 막 오염이 빨라집니다.
1. 스케일 제어
원수 중의 불용성 염이 막 요소에 지속적으로 농축되어 용해도 한계를 초과하면 역삼투막 표면에 침전되는 현상을 "스케일링"이라고 합니다. 수원이 결정되면 역삼투압 시스템의 회수율이 높아질수록 스케일링의 위험도 높아집니다. 현재는 물 부족이나 폐수 배출로 인한 환경 영향으로 인해 재활용률을 높이는 것이 관례입니다. 이 경우 신중한 확장 제어 조치가 특히 중요합니다. 역삼투 시스템에서 일반적인 내화염은 CaCO3, CaSO4 및 SiO2이며 스케일을 생성할 수 있는 기타 화합물은 CaF2, BaSO4, SrSO4 및 Ca3(PO4)2입니다. 스케일 억제의 일반적인 방법은 스케일 억제제를 추가하는 것입니다. 내 작업장에서 사용되는 스케일 억제제는 Nalco PC191과 유럽 및 미국 NP200입니다.
2. 콜로이드 및 고체 입자 오염 제어
콜로이드 및 입자 오염은 담수 생산량의 상당한 감소, 때로는 담수화 속도 감소와 같은 역삼투막 요소의 성능에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 콜로이드 및 입자 오염의 초기 증상은 입구와 입구 사이의 압력 차이의 증가입니다. 역삼투막 구성 요소의 배출구.
역삼투막 요소의 물 콜로이드 및 입자를 판단하는 가장 일반적인 방법은 역삼투 전처리 시스템의 작동을 모니터링하는 중요한 지표 중 하나인 F 값(오염 지수)이라고도 하는 물의 SDI 값을 측정하는 것입니다. .
SDI(미사밀도지수)는 단위 시간당 물 여과 속도의 변화를 나타내는 것으로 수질의 오염 정도를 나타냅니다. 물 속의 콜로이드 및 미립자 물질의 양은 SDI 크기에 영향을 미칩니다. SDI 값은 SDI 장비로 결정될 수 있습니다.
3. 막 미생물 오염 제어
원수에 존재하는 미생물에는 주로 박테리아, 조류, 곰팡이, 바이러스 및 기타 고등 유기체가 포함됩니다. 역삼투 과정에서 물에 있는 미생물과 용해된 영양분은 멤브레인 요소에 지속적으로 농축되고 풍부해지며 이는 생물막 형성을 위한 이상적인 환경과 과정이 됩니다. 역삼투막 구성 요소의 생물학적 오염은 역삼투 시스템의 성능에 심각한 영향을 미칩니다. 역삼투압 부품의 입구와 출구 사이의 압력차가 급격히 증가하여 멤브레인 부품의 수분 생산량이 감소합니다. 때로는 물 생산 측면에서 생물학적 오염이 발생하여 제품 물이 오염되는 경우도 있습니다. 예를 들어, 일부 화력발전소의 역삼투 장치 유지관리 과정에서 막 요소와 담수관에서 녹색 이끼가 발견되는데 이는 전형적인 미생물 오염입니다.
멤브레인 요소가 미생물에 의해 오염되어 생물막이 생성되면 멤브레인 요소의 세척이 매우 어렵습니다. 또한, 완전히 제거되지 않은 바이오필름은 다시 미생물의 급속한 성장을 유발하게 됩니다. 따라서 미생물의 제어 역시 전처리의 가장 중요한 작업 중 하나이며, 특히 해수, 지표수, 폐수를 수원으로 사용하는 역삼투압 전처리 시스템의 경우 더욱 그러하다.
막 미생물을 방지하는 주요 방법은 염소, 미세여과 또는 한외여과 처리, 오존 산화, 자외선 살균, 중아황산나트륨 첨가입니다. 화력발전소 수처리 시스템에서 일반적으로 사용되는 방식은 염소살균과 역삼투압 전 한외여과 수처리 기술이다.
살균제로서 염소는 많은 병원성 미생물을 신속하게 비활성화할 수 있습니다. 염소의 효율은 염소 농도, 물의 pH, 접촉 시간에 따라 달라집니다. 엔지니어링 응용 분야에서는 일반적으로 물 속의 잔류 염소를 0.5~1.0mg 이상으로 제어하고, 반응 시간은 20~30분으로 제어합니다. 염소의 복용량은 디버깅을 통해 결정해야 합니다. 왜냐하면 물 속의 유기물도 염소를 소비하기 때문입니다. 살균에는 염소를 사용하며, 가장 실용적인 pH 값은 4~6입니다.
해수 시스템에서 염소화를 사용하는 것은 기수에서 사용하는 것과 다릅니다. 일반적으로 바닷물에는 약 65mg의 브롬이 들어있습니다. 바닷물을 수소로 화학적으로 처리하면 먼저 차아염소산과 반응하여 차아브롬산이 형성되므로 살균 효과는 차아염소산이 아닌 차아브롬산이 되며, 차아브롬산은 더 높은 pH 값에서 분해되지 않습니다. 따라서 기수보다 염소화 효과가 더 좋습니다.
복합재료의 막요소에는 물속의 잔류염소에 대한 일정한 요구사항이 있기 때문에 염소살균 후 탈염환원처리를 실시하는 것이 필요하다.
4. 유기오염 관리
막 표면에 유기물이 흡착되면 막 플럭스가 감소하게 되며 심한 경우 막 플럭스가 비가역적으로 손실되어 막의 실제 수명에 영향을 미치게 됩니다.
지표수의 경우 대부분의 물은 천연물이며 응고 정화, DC 응고 여과 및 활성탄 여과 복합 처리 공정을 통해 물 속의 유기물을 크게 줄여 역삼투수의 요구 사항을 충족할 수 있습니다.
5. 농도분극 제어
역삼투 과정에서 막 표면의 농축수와 유입수 사이에 높은 농도 구배가 나타나는 경우가 있는데, 이를 농도 분극이라고 합니다. 이러한 현상이 발생하면 상대적으로 농도가 높고 상대적으로 안정적인 소위 '임계층'이 막 표면에 형성되어 역삼투 공정의 효과적인 구현을 방해하게 됩니다. 이는 농도 분극으로 인해 막 표면의 용액 투과압이 증가하고, 역삼투압 공정의 추진력이 감소하여 결과적으로 수율 및 담수화율이 감소하기 때문이다. 농도 분극이 심각하면 약간 용해된 염이 침전되어 막 표면에 스케일이 생길 수 있습니다. 농도 양극화를 피하기 위해 효과적인 방법은 농축수의 흐름이 항상 난류 상태를 유지하도록 하는 것입니다. 막 표면의 염분은 가장 낮은 값으로 감소됩니다. 또한, 역삼투압 수처리 장치를 정지한 후에는 교체된 농축수 옆의 농축수를 제때에 세척해야 합니다.
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