0102030405
Atvirkštinio osmoso gamyklos proceso įranga Pramoninė vandens valymo sistema
Projekto įvadas
Atvirkštinio osmoso sistemos principas
Tam tikroje temperatūroje gėlam vandeniui atskirti nuo fiziologinio tirpalo naudojama pusiau pralaidi membrana. Gėlas vanduo per pusiau pralaidžią membraną patenka į druskos tirpalą. Kai skysčio lygis dešiniojo skilvelio druskingojoje pusėje pakyla, susidaro tam tikras slėgis, kad gėlas vanduo iš kairiojo skilvelio nepatektų į druskingą pusę, ir galiausiai pasiekiama pusiausvyra. Pusiausvyros slėgis šiuo metu vadinamas tirpalo osmosiniu slėgiu, o šis reiškinys vadinamas osmosu. Jei dešiniojo skilvelio druskingojoje pusėje veikiamas išorinis slėgis, viršijantis osmosinį slėgį, dešiniojo skilvelio druskos tirpale esantis vanduo per pusiau pralaidžią membraną pateks į gėlą kairiojo skilvelio vandenį, kad vanduo gali būti atskirtas nuo sūraus vandens. Šis reiškinys yra priešingas pralaidumo reiškiniui, vadinamam atvirkštinio pralaidumo reiškiniu.
Taigi, atvirkštinio osmoso gėlinimo sistemos pagrindas yra
(1) Atrankinis pusiau laidžios membranos pralaidumas, ty selektyviai praleidžia vandenį, bet neleidžia druskai;
(2) Išorinis fiziologinio tirpalo kameros slėgis yra didesnis už fiziologinio tirpalo kameros ir gėlo vandens kameros osmosinį slėgį, kuris yra varomoji jėga vandeniui judėti iš druskos kameros į gėlo vandens kamerą. Kai kurių tirpalų tipiniai osmosiniai slėgiai pateikti toliau esančioje lentelėje.
Pirmiau minėta pusiau pralaidi membrana, naudojama gėlam vandeniui atskirti nuo sūraus vandens, vadinama atvirkštinio osmoso membrana. Atvirkštinio osmoso membrana dažniausiai gaminama iš polimerinių medžiagų. Šiuo metu šiluminėse elektrinėse naudojama atvirkštinio osmoso membrana dažniausiai gaminama iš aromatinių poliamidinių kompozitinių medžiagų.
RO (atvirkštinio osmoso) atvirkštinio osmoso technologija – tai membranų atskyrimo ir filtravimo technologija, kurią užtikrina slėgio skirtumas. Jo porų dydis siekia nanometrą (1 nanometras = 10-9 metrai). Esant tam tikram slėgiui, H20 molekulės gali prasiskverbti per RO membraną, neorganinės druskos, sunkiųjų metalų jonai, organinės medžiagos, koloidai, bakterijos, virusai ir kitos priemaišos šaltinio vandenyje negali praeiti pro RO membraną, todėl grynas vanduo gali praeiti pro RO membraną. pro ir koncentruotą vandenį, kuris negali praeiti, galima griežtai atskirti.
Pramonėje atvirkštinio osmoso gamyklose naudojama specializuota įranga, palengvinanti atvirkštinio osmoso procesą. Pramoninės atvirkštinio osmoso sistemos yra skirtos dideliems vandens kiekiams valyti ir naudojamos įvairiose pramonės šakose, įskaitant žemės ūkį, farmaciją ir gamybą. Šiose sistemose naudojama įranga yra specialiai sukurta siekiant užtikrinti, kad atvirkštinio osmoso procesas būtų efektyvus ir efektyvus gaminant gėlą vandenį iš sūraus vandens šaltinių.
Atvirkštinio osmoso procesas yra svarbi jūros vandens gėlinimo technologija, kuri gali aprūpinti gėlu vandeniu tose srityse, kuriose vandens trūksta arba kur tradiciniai vandens šaltiniai yra užteršti. Tobulėjant atvirkštinio osmoso įrangai ir technologijoms, šis procesas išlieka pagrindiniu vandens trūkumo ir kokybės problemų sprendimu visame pasaulyje.
Pagrindinės atvirkštinio osmoso membranos savybės:
Membraninio atskyrimo kryptingumas ir atskyrimo charakteristikos
Praktinė atvirkštinio osmoso membrana yra asimetrinė membrana, yra paviršinis sluoksnis ir atraminis sluoksnis, turi akivaizdžią kryptį ir selektyvumą. Vadinamasis kryptingumas yra įpilti membranos paviršių į aukšto slėgio sūrymą, kad būtų pašalinta druska, slėgis padidina membranos vandens pralaidumą, taip pat padidėja druskos pašalinimo greitis; Kai atraminis membranos sluoksnis dedamas į aukšto slėgio sūrymą, gėlinimo greitis yra beveik 0 didėjant slėgiui, tačiau vandens pralaidumas labai padidėja. Dėl šios krypties jo negalima naudoti atvirkščiai.
Atvirkštinio osmoso jonų ir organinių medžiagų atskyrimo charakteristikos vandenyje nėra vienodos, kurias galima apibendrinti taip
(1) Organines medžiagas atskirti lengviau nei neorganines
(2) Elektrolitus lengviau atskirti nei neelektrolitus. Elektrolitus su dideliu krūviu lengviau atskirti, o jų pašalinimo greitis paprastai yra tokia tvarka. Fe3+> Ca2+> Na+ PO43-> S042-> C | - elektrolitui kuo didesnė molekulė, tuo lengviau pašalinti.
(3) Neorganinių jonų pašalinimo greitis yra susijęs su hidratu ir hidratuotų jonų spinduliu jonų hidratacijos būsenoje. Kuo didesnis hidratuoto jono spindulys, tuo lengviau jį pašalinti. Pašalinimo greičio tvarka yra tokia:
Mg2+, Ca2+> Li+ > Na+ > K+; F-> C|-> Br-> NO3-
(4) Polinių organinių medžiagų atskyrimo taisyklės:
Aldehidas > Alkoholis > Aminas > Rūgštis, tretinis aminas > Antrinis aminas > Pirminis aminas, citrinų rūgštis > Vyno rūgštis > Obuolių rūgštis > Pieno rūgštis > Acto rūgštis
Naujausi išmetamųjų dujų apdorojimo pažanga rodo didelę pažangą sprendžiant aplinkosaugos iššūkius, kartu suteikiant įmonėms galimybių klestėti tvariai ir aplinkai nekenksmingu būdu. Šis naujoviškas sprendimas neabejotinai turės teigiamą poveikį išmetamųjų dujų apdorojimo ir aplinkos apsaugos srityse, žadėdamas aukštą efektyvumą, mažas eksploatacines išlaidas ir nulinę antrinę taršą.
(5) Izomerų poros: tret-> Skirtingi (izo-)> Zhong (sec-)> Original (pri-)
(6) Organinių medžiagų natrio druskos atskyrimo savybės yra geros, o fenolio ir fenolio eilės organizmai išsiskiria neigiamai. Kai vandeniniai polinių ar nepolinių, disocijuotų ar nedisocijuotų organinių tirpių tirpalai yra atskiriami membrana, sąveikos jėgos tarp tirpiklio, tirpiklio ir membranos lemia selektyvų membranos pralaidumą. Šie efektai apima elektrostatinę jėgą, vandenilio jungties surišimo jėgą, hidrofobiškumą ir elektronų perdavimą.
(7) Paprastai tirpios medžiagos turi mažai įtakos membranos fizinėms savybėms arba perdavimo savybėms. Tik fenolis arba kai kurie mažos molekulinės masės organiniai junginiai privers celiuliozės acetatą plėstis vandeniniame tirpale. Dėl šių komponentų membranos vandens srautas paprastai sumažės, kartais labai.
(8) Nitrato, perchlorato, cianido ir tiocianato pašalinimo poveikis nėra toks geras kaip chlorido, o amonio druskos pašalinimo poveikis nėra toks geras kaip natrio druska.
(9) Daugumą komponentų, kurių santykinė molekulinė masė didesnė nei 150, nesvarbu, ar tai būtų elektrolitas, ar neelektrolitas, galima gerai pašalinti
Be to, aromatinių angliavandenilių, cikloalkanų, alkanų ir natrio chlorido atskyrimo tvarka skiriasi atvirkštinio osmoso membrana.
(2) Aukšto slėgio siurblys
Naudojant atvirkštinio osmoso membraną, vanduo turi būti siunčiamas iki nurodyto slėgio aukšto slėgio siurbliu, kad būtų baigtas druskos pašalinimo procesas. Šiuo metu šiluminėje elektrinėje naudojamas aukšto slėgio siurblys turi išcentrinį, stūmoklio ir sraigtinį bei kitas formas, tarp kurių plačiausiai naudojamas daugiapakopis išcentrinis siurblys. Tai gali pasiekti daugiau nei 90% ir sutaupyti energijos. Šio tipo siurblys pasižymi dideliu efektyvumu.
(3) Atvirkštinio osmoso ontologija
Atvirkštinio osmoso korpusas yra kombinuotas vandens valymo įrenginys, kuris tam tikra tvarka sujungia ir sujungia atvirkštinio osmoso membranos komponentus su vamzdžiais. Viena atvirkštinio osmoso membrana vadinama membraniniu elementu. Atvirkštinio osmoso membranos komponentų jutiklis yra sujungtas nuosekliai pagal tam tikrus techninius reikalavimus ir surenkamas su vienu atvirkštinio osmoso membranos apvalkalu, kad būtų sudarytas membranos komponentas.
1. Membraninis elementas
Atvirkštinio osmoso membranos elementas Pagrindinis blokas, pagamintas iš atvirkštinio osmoso membranos ir atraminės medžiagos su pramoninio naudojimo funkcija. Šiuo metu ritės membraniniai elementai daugiausia naudojami šiluminėse elektrinėse.
Šiuo metu įvairūs membranų gamintojai gamina įvairius membranų komponentus skirtingiems pramonės vartotojams. Šiluminėse elektrinėse taikomus membraninius elementus apytiksliai galima suskirstyti į: aukšto slėgio jūros vandens gėlinimo atvirkštinio osmoso membraninius elementus; Žemo slėgio ir itin žemo slėgio sūroko vandens gėlinimo atvirkštinės membranos elementai; Anti-puvimo membranos elementas.
Pagrindiniai reikalavimai membranos elementams yra šie:
A. Plėvelės pakavimo tankis kuo didesnis.
B. Nelengva sutelkti poliarizaciją
C. Stiprus atsparumas taršai
D. Patogu valyti ir pakeisti membraną
E. Kaina pigi
2.Membraninis apvalkalas
Slėginis indas, naudojamas atvirkštinio osmoso membranos elementui įkelti į atvirkštinio osmoso korpuso įtaisą, vadinamas membraniniu apvalkalu, taip pat žinomas kaip "slėginio indo" gamybos padalinys, yra Haide energija, kiekvienas slėginis indas yra apie 7 metrų ilgio.
Plėvelės apvalkalo apvalkalas paprastai pagamintas iš epoksidiniu stiklo pluoštu sustiprinto plastiko audinio, o išorinis šepetys yra epoksidiniai dažai. Taip pat yra keletas nerūdijančio plieno plėvelės apvalkalų gaminių gamintojų. Dėl didelio FRP atsparumo korozijai dauguma šiluminių elektrinių pasirenka FRP plėvelės apvalkalą. Slėginio indo medžiaga yra FRP.
Atvirkštinio osmoso vandens valymo sistemos veikimą įtakojantys veiksniai:
Esant tam tikroms sistemos sąlygoms, vandens srautas ir nudruskinimo greitis yra atvirkštinio osmoso membranos charakteristikos, be to, yra daug veiksnių, turinčių įtakos vandens srautui ir atvirkštinio osmoso kūno nudruskinimo greičiui, įskaitant slėgį, temperatūrą, regeneravimo greitį, įtekančio druskingumo ir pH vertę.
(1) Slėgio efektas
Atvirkštinio osmoso membranos įleidimo slėgis tiesiogiai veikia membranos srautą ir atvirkštinio osmoso membranos druskos šalinimo greitį. Membranos srauto padidėjimas turi tiesinį ryšį su atvirkštinio osmoso įleidimo slėgiu. Gėlinimo greitis turi tiesinį ryšį su įtekančiu slėgiu, tačiau kai slėgis pasiekia tam tikrą vertę, gėlinimo greičio kitimo kreivė būna plokščia ir gėlinimo greitis nebedidėja.
(2) Temperatūros poveikis
Druskos pašalinimo greitis mažėja didėjant atvirkštinio osmoso įleidimo temperatūrai. Tačiau vandens derliaus srautas didėja beveik tiesiškai. Pagrindinė priežastis yra ta, kad kylant temperatūrai vandens molekulių klampumas mažėja, o difuzijos gebėjimas yra stiprus, todėl vandens srautas didėja. Didėjant temperatūrai, paspartės druskos, praeinančios per atvirkštinio osmoso membraną, greitis, todėl sumažės gėlinimo greitis. Neapdoroto vandens temperatūra yra svarbus atskaitos indeksas kuriant atvirkštinio osmoso sistemą. Pavyzdžiui, kai elektrinėje atliekama atvirkštinio osmoso inžinerijos techninė transformacija, žaliavinio vandens vandens temperatūra projekte skaičiuojama pagal 25 ℃, o apskaičiuotas įleidimo slėgis yra 1,6 MPa. Tačiau vandens temperatūra faktiškai veikiant sistemai yra tik 8 ℃, o įleidimo slėgis turi būti padidintas iki 2,0 MPa, kad būtų užtikrintas projektinis gėlo vandens srautas. Dėl to padidėja sistemos veikimo energijos sąnaudos, sutrumpėja atvirkštinio osmoso įrenginio membraninio komponento vidinio sandarinimo žiedo tarnavimo laikas, padidėja įrangos priežiūros kiekis.
(3) Druskos kiekio poveikis
Druskos koncentracija vandenyje yra svarbus rodiklis, turintis įtakos membranos osmosiniam slėgiui, o membranos osmosinis slėgis didėja didėjant druskos kiekiui. Jei atvirkštinio osmoso įleidimo slėgis nesikeičia, įleidžiamo vandens druskos kiekis padidėja. Kadangi osmosinio slėgio padidėjimas atsveria dalį įleidimo jėgos, srautas mažėja, o gėlinimo greitis taip pat sumažėja.
(4) Atkūrimo greičio įtaka
Padidėjus atvirkštinio osmoso sistemos atkūrimo greičiui, membraninio elemento įleidžiamame vandenyje padidės druskos kiekis tekėjimo kryptimi, todėl padidės osmosinis slėgis. Tai kompensuos grįžtamojo osmoso vandens slėgio varomąjį poveikį ir taip sumažins vandens išeigą. Padidėjus druskos kiekiui membraninio elemento įleidžiamajame vandenyje, padidėja druskos kiekis gėlame vandenyje, todėl sumažėja gėlinimo greitis. Sistemos projekte maksimalus atvirkštinio osmoso sistemos regeneravimo greitis nepriklauso nuo osmosinio slėgio apribojimo, o dažnai priklauso nuo druskos sudėties ir kiekio žaliaviniame vandenyje, nes gerėjant regeneravimo greičiui, mikrotirpių druskų. pvz., kalcio karbonatas, kalcio sulfatas ir silicis, koncentracijos procese nusėda.
(5) pH vertės įtaka
Įvairių tipų membranų elementų pH diapazonas labai skiriasi. Pavyzdžiui, vandens srautas ir acetatinės membranos gėlinimo greitis paprastai būna stabilūs, kai pH vertė yra 4–8, o pH vertė yra mažesnė nei 4 arba didesnė nei 8 – labai veikiama. Šiuo metu didžioji dauguma Pramoniniam vandens valymui naudojamos membraninės medžiagos yra kompozicinės medžiagos, prisitaikančios prie plataus pH verčių diapazono (nepertraukiamo veikimo pH vertė gali būti reguliuojama 3–10 diapazone, o membranos srautas ir gėlinimo greitis šiame diapazone yra gana stabilūs .
Atvirkštinio osmoso membranos pirminio apdorojimo metodas:
Atvirkštinio osmoso membraninis filtravimas skiriasi nuo filtro sluoksnio filtravimo, filtro sluoksnis yra pilnas filtravimas, tai yra žaliavinis vanduo per visą filtro sluoksnį. Atvirkštinio osmoso membraninis filtravimas yra kryžminio srauto filtravimo metodas, ty dalis žaliavinio vandens vandens praeina per membraną vertikalia kryptimi su membrana. Šiuo metu druskas ir įvairius teršalus sulaiko membrana, o likusi žaliavinio vandens dalis, tekanti lygiagrečiai membranos paviršiui, atlieka, tačiau teršalai negali būti visiškai pašalinti. Laikui bėgant, liekamieji teršalai dar labiau padidins membranos elementų taršą. Ir kuo didesnis žaliavinio vandens teršalų kiekis ir regeneravimo greitis, tuo greitesnė membranos tarša.
1. Mastelio valdymas
Kai netirpios druskos žaliaviniame vandenyje nuolat koncentruojasi membraniniame elemente ir viršija savo tirpumo ribą, jos nusėda ant atvirkštinio osmoso membranos paviršiaus, o tai vadinama „pleiskanojimu“. Nustačius vandens šaltinį, didėjant atvirkštinio osmoso sistemos atsigavimo greičiui, didėja pleiskanų susidarymo rizika. Šiuo metu dėl vandens trūkumo ar išleidžiamų nuotekų poveikio aplinkai įprasta didinti perdirbimo rodiklius. Šiuo atveju ypač svarbios apgalvotos mastelio kontrolės priemonės. Atvirkštinio osmoso sistemoje įprastos ugniai atsparios druskos yra CaCO3, CaSO4 ir Si02, o kiti junginiai, galintys susidaryti nuosėdų, yra CaF2, BaS04, SrS04 ir Ca3(PO4)2. Įprastas masto slopinimo būdas yra pridėti masto inhibitorių. Mano dirbtuvėse naudojami nuosėdų inhibitoriai yra Nalco PC191 ir Europa ir Amerika NP200.
2.Koloidinio ir kietųjų dalelių užterštumo kontrolė
Koloidų ir dalelių užsiteršimas gali rimtai paveikti atvirkštinio osmoso membranos elementų veikimą, pvz., žymiai sumažinti gėlo vandens išeigą, kartais taip pat sumažinti gėlinimo greitį, pradinis koloidinio ir dalelių užsiteršimo simptomas yra slėgio skirtumo tarp įleidimo angos ir atvirkštinio osmoso membranos komponentų išleidimo anga.
Dažniausias būdas įvertinti vandens koloidą ir daleles atvirkštinio osmoso membranos elementuose yra išmatuoti vandens SDI vertę, kartais vadinamą F verte (užterštumo indeksu), kuri yra vienas iš svarbių rodiklių, leidžiančių stebėti pirminio atvirkštinio osmoso apdorojimo sistemos veikimą. .
SDI (dumblo tankio indeksas) – vandens filtravimo greičio pokytis per laiko vienetą, rodantis vandens kokybės užterštumą. Koloidų ir kietųjų dalelių kiekis vandenyje turės įtakos SDI dydžiui. SDI vertę galima nustatyti SDI prietaisu.
3. Membranų mikrobinio užterštumo kontrolė
Žaliame vandenyje esantys mikroorganizmai daugiausia yra bakterijos, dumbliai, grybai, virusai ir kiti aukštesni organizmai. Atvirkštinės osmoso procese mikroorganizmai ir ištirpusios maistinės medžiagos vandenyje nuolat koncentruosis ir praturtins membraninį elementą, kuris tampa idealia aplinka ir procesu bioplėvelei susidaryti. Biologinis atvirkštinio osmoso membranos komponentų užterštumas labai paveiks atvirkštinio osmoso sistemos veikimą. Slėgio skirtumas tarp atvirkštinio osmoso komponentų įėjimo ir išleidimo angos sparčiai didėja, todėl sumažėja membranos komponentų vandens išeiga. Kartais vandens gamybos pusėje įvyksta biologinis užteršimas, dėl kurio bus užterštas produkto vanduo. Pavyzdžiui, kai kuriose šiluminėse elektrinėse prižiūrint atvirkštinio osmoso įrenginius, ant membraninių elementų ir gėlo vandens vamzdžių aptinkama žalių samanų, o tai yra tipiška mikrobinė tarša.
Kai membraninis elementas yra užterštas mikroorganizmais ir gamina bioplėvelę, membraninį elementą išvalyti yra labai sunku. Be to, bioplėvelės, kurios nėra visiškai pašalintos, vėl sukels greitą mikroorganizmų augimą. Todėl mikroorganizmų kontrolė taip pat yra viena iš svarbiausių pirminio apdorojimo užduočių, ypač atvirkštinio osmoso pirminio apdorojimo sistemose, kuriose kaip vandens šaltiniai naudojami jūros vanduo, paviršinis vanduo ir nuotekos.
Pagrindiniai membraninių mikroorganizmų prevencijos metodai yra: chloras, mikrofiltravimas arba ultrafiltravimas, oksidacija ozonu, sterilizacija ultravioletiniais spinduliais, natrio bisulfito įdėjimas. Šiluminės elektrinės vandens valymo sistemoje dažniausiai naudojami metodai yra chlorinimo sterilizacija ir ultrafiltravimo vandens valymo technologija prieš atvirkštinį osmosą.
Kaip sterilizavimo priemonė, chloras gali greitai inaktyvuoti daugelį patogeninių mikroorganizmų. Chloro efektyvumas priklauso nuo chloro koncentracijos, vandens pH ir sąlyčio laiko. Techninėse srityse likučio chloro kiekis vandenyje paprastai kontroliuojamas daugiau nei 0,5–1,0 mg, o reakcijos laikas – 20–30 min. Chloro dozę reikia nustatyti derinant, nes vandenyje esančios organinės medžiagos taip pat sunaudos chlorą. Sterilizavimui naudojamas chloras, o geriausia praktinė pH vertė yra 4–6.
Chloravimas jūros vandens sistemose skiriasi nuo sūraus vandens. Paprastai jūros vandenyje yra apie 65 mg bromo. Kai jūros vanduo chemiškai apdorojamas vandeniliu, jis pirmiausia sureaguos su hipochlorine rūgštimi, kad susidarytų hipobrominė rūgštis, todėl jo baktericidinis poveikis yra ne hipochloro rūgštis, o hipochloro rūgštis, o hipobrominė rūgštis nesuirs esant aukštesnei pH vertei. Todėl chloravimo poveikis yra geresnis nei sūriame vandenyje.
Kadangi kompozicinės medžiagos membraninis elementas turi tam tikrus reikalavimus chloro likučiui vandenyje, po sterilizacijos chloru būtina atlikti dechlorinimo mažinimo apdorojimą.
4. Organinės taršos kontrolė
Organinių medžiagų adsorbcija ant membranos paviršiaus sumažins membranos srautą, o sunkiais atvejais sukels negrįžtamą membranos srauto praradimą ir paveiks praktinį membranos tarnavimo laiką.
Paviršinio vandens atveju didžioji dalis vandens yra natūralūs produktai, o taikant koaguliacijos skaidrinimo, nuolatinės srovės koaguliacijos filtravimo ir aktyvintos anglies filtravimo kombinuotą apdorojimo procesą, galima žymiai sumažinti organinių medžiagų kiekį vandenyje, kad atitiktų atvirkštinio osmoso vandens reikalavimus.
5. Koncentracijos poliarizacijos valdymas
Atvirkštinio osmoso procese kartais susidaro didelis koncentracijos gradientas tarp koncentruoto vandens membranos paviršiuje ir įtekančio vandens, kuris vadinamas koncentracijos poliarizacija. Atsiradus šiam reiškiniui, membranos paviršiuje susiformuos santykinai didelės koncentracijos ir santykinai stabilus vadinamasis „kritinis sluoksnis“, kuris trukdo efektyviai įgyvendinti atvirkštinio osmoso procesą. Taip yra todėl, kad koncentracijos poliarizacija padidins tirpalui pralaidų slėgį membranos paviršiuje, o atvirkštinio osmoso proceso varomoji jėga bus sumažinta, todėl sumažės vandens išeiga ir gėlinimo greitis. Kai koncentracijos poliarizacija yra rimta, kai kurios šiek tiek ištirpusios druskos nusėda ir nusėda ant membranos paviršiaus. Siekiant išvengti koncentracijos poliarizavimo, efektyvus būdas yra užtikrinti, kad koncentruoto vandens srautas visada išlaikytų turbulentinę būseną, ty padidinus įleidimo srautą, kad padidėtų koncentruoto vandens srautas, kad mikrotirpusio vandens koncentracija padidėtų. druska ant membranos paviršiaus sumažinama iki mažiausios vertės; Be to, išjungus atvirkštinio osmoso vandens valymo įrenginį, pakeisto koncentruoto vandens pusėje esantis koncentruotas vanduo turi būti laiku nuplautas.
aprašymas2