0102030405
Omgekeerde osmose-installatie Procesapparatuur Industrieel waterbehandelingssysteem
Projectintroductie
Principe van het omgekeerde osmosesysteem
Bij een bepaalde temperatuur wordt een semi-permeabel membraan gebruikt om het zoete water van het zoute water te scheiden. Het zoete water beweegt via het semi-permeabele membraan naar de zoutoplossing. Naarmate het vloeistofniveau aan de zoute kant van de rechter hartkamer stijgt, wordt er een bepaalde druk gegenereerd om te voorkomen dat het zoete water uit de linker hartkamer naar de zoute kant beweegt, en wordt uiteindelijk een evenwicht bereikt. De evenwichtsdruk op dit moment wordt de osmotische druk van de oplossing genoemd, en dit fenomeen wordt osmose genoemd. Als er een externe druk wordt uitgeoefend die de osmotische druk overschrijdt op de zoute kant van de rechter hartkamer, zal het water in de zoutoplossing van de rechter hartkamer via het semi-permeabele membraan naar het zoete water van de linker hartkamer bewegen, zodat het verse water zich verplaatst naar het zoete water van de linker hartkamer. water kan worden gescheiden van het zoute water. Dit fenomeen is het tegenovergestelde van het permeabiliteitsverschijnsel, het omgekeerde permeabiliteitsverschijnsel genoemd.
De basis van het ontziltingssysteem met omgekeerde osmose is dus
(1) De selectieve permeabiliteit van een semi-permeabel membraan, dat wil zeggen selectief water doorlaten maar geen zout doorlaten;
(2) De externe druk van de zoutoplossingkamer is groter dan de osmotische druk van de zoutoplossingkamer en de zoetwaterkamer, die de drijvende kracht vormt voor het water om van de zoutoplossingkamer naar de zoetwaterkamer te bewegen. Typische osmotische drukken voor sommige oplossingen worden weergegeven in de onderstaande tabel.
Het bovengenoemde semi-permeabele membraan dat wordt gebruikt om zoet water van zout water te scheiden, wordt het omgekeerde osmosemembraan genoemd. Omgekeerde osmosemembraan is meestal gemaakt van polymere materialen. Momenteel is het omgekeerde osmosemembraan dat in thermische energiecentrales wordt gebruikt meestal gemaakt van aromatische polyamidecomposietmaterialen.
RO (Omgekeerde Osmose) omgekeerde osmosetechnologie is een membraanscheidings- en filtratietechnologie die wordt aangedreven door drukverschil. De poriegrootte is zo klein als nanometer (1 nanometer = 10-9 meter). Onder een bepaalde druk kunnen H20-moleculen door het RO-membraan gaan. Anorganische zouten, zware metaalionen, organisch materiaal, colloïden, bacteriën, virussen en andere onzuiverheden in het bronwater kunnen het RO-membraan niet passeren, zodat het zuivere water dat kan passeren door en het geconcentreerde water dat er niet doorheen kan, kan strikt worden onderscheiden.
In industriële toepassingen gebruiken omgekeerde osmose-installaties gespecialiseerde apparatuur om het omgekeerde osmoseproces te vergemakkelijken. Industriële omgekeerde osmosesystemen zijn ontworpen om grote hoeveelheden water te behandelen en worden gebruikt in verschillende industrieën, waaronder de landbouw, de farmaceutische industrie en de productie. De apparatuur die in deze systemen wordt gebruikt, is speciaal ontworpen om ervoor te zorgen dat het omgekeerde osmoseproces efficiënt en effectief is bij het produceren van zoet water uit zoutwaterbronnen.
Het omgekeerde osmoseproces is een belangrijke technologie voor de ontzilting van zeewater, die zoet water kan leveren aan gebieden waar water schaars is of waar traditionele waterbronnen vervuild zijn. Naarmate de apparatuur en de technologie voor omgekeerde osmose vooruitgaan, blijft het proces een belangrijke oplossing voor watertekorten en kwaliteitsproblemen over de hele wereld.
De belangrijkste kenmerken van een omgekeerde osmosemembraan:
Directionaliteit en scheidingskarakteristieken van membraanscheiding
Praktisch omgekeerde osmosemembraan is een asymmetrisch membraan, er is een oppervlaktelaag en een steunlaag, het heeft een duidelijke richting en selectiviteit. De zogenaamde directiviteit is om het membraanoppervlak in pekel onder hoge druk te plaatsen voor het ontzouten, de druk verhoogt de waterdoorlaatbaarheid van het membraan en de ontzoutingssnelheid neemt ook toe; Wanneer de ondersteunende laag van het membraan in pekel onder hoge druk wordt geplaatst, is de ontziltingssnelheid bijna 0 naarmate de druk toeneemt, maar wordt de waterdoorlaatbaarheid aanzienlijk vergroot. Vanwege deze richtingsgevoeligheid kan het bij toepassing niet omgekeerd worden gebruikt.
De scheidingskarakteristieken van omgekeerde osmose voor ionen en organische stof in water zijn niet hetzelfde, wat als volgt kan worden samengevat
(1) Organisch materiaal is gemakkelijker te scheiden dan anorganisch materiaal
(2) Elektrolyten zijn gemakkelijker te scheiden dan niet-elektrolyten. Elektrolyten met een hoge lading zijn gemakkelijker te scheiden en hun verwijderingssnelheden liggen over het algemeen in de volgende volgorde. Fe3+> Ca2+> Na+ PO43-> S042-> C | - voor de elektrolyt geldt: hoe groter het molecuul, hoe gemakkelijker het te verwijderen is.
(3) De verwijderingssnelheid van anorganische ionen houdt verband met het hydraat en de straal van gehydrateerde ionen in de ionenhydratatietoestand. Hoe groter de straal van het gehydrateerde ion is, hoe gemakkelijker het kan worden verwijderd. De volgorde van het verwijderingspercentage is als volgt:
Mg2+, Ca2+> Li+ > Na+ > K+; F-> C|-> Br-> NO3-
(4) Scheidingsregels voor polair organisch materiaal:
Aldehyde > Alcohol > Amine > Zuur, tertiair amine > Secundair amine > Primair amine, citroenzuur > Wijnsteenzuur > Appelzuur > Melkzuur > Azijnzuur
Recente ontwikkelingen op het gebied van de behandeling van afgas vertegenwoordigen aanzienlijke vooruitgang bij het aanpakken van milieu-uitdagingen en bieden tegelijkertijd kansen voor bedrijven om op een duurzame, milieuvriendelijke manier te gedijen. Deze innovatieve oplossing zal ongetwijfeld een positieve impact hebben op het gebied van de behandeling van afgas en milieubescherming, met de belofte van hoge efficiëntie, lage bedrijfskosten en geen secundaire vervuiling.
(5) Paarisomeren: tert-> Verschillend (iso-)> Zhong (sec-)> Origineel (pri-)
(6) De natriumzoutscheidingsprestaties van organisch materiaal zijn goed, terwijl de fenol- en fenol-rij-organismen een negatieve scheiding vertonen. Wanneer waterige oplossingen van polaire of niet-polaire, gedissocieerde of niet-gedissocieerde organische opgeloste stoffen door een membraan worden gescheiden, bepalen de interactiekrachten tussen opgeloste stof, oplosmiddel en membraan de selectieve permeabiliteit van het membraan. Deze effecten omvatten elektrostatische kracht, bindingskracht voor waterstofbruggen, hydrofobiciteit en elektronenoverdracht.
(7) Over het algemeen hebben opgeloste stoffen weinig invloed op de fysische eigenschappen of overdrachtseigenschappen van het membraan. Alleen fenol of sommige organische verbindingen met een laag molecuulgewicht zullen celluloseacetaat in een waterige oplossing doen expanderen. Het bestaan van deze componenten zal er in het algemeen voor zorgen dat de waterstroom van het membraan afneemt, soms zelfs sterk.
(8) Het verwijderingseffect van nitraat, perchloraat, cyanide en thiocyanaat is niet zo goed als chloride, en het verwijderingseffect van ammoniumzout is niet zo goed als dat van natriumzout.
(9) De meeste componenten met een relatieve molecuulmassa groter dan 150, zowel elektrolyt als niet-elektrolyt, kunnen goed worden verwijderd
Bovendien is de scheidingsvolgorde van aromatische koolwaterstoffen, cycloalkanen, alkanen en natriumchloride anders voor het omgekeerde osmosemembraan.
(2) Hogedrukpomp
Bij de werking van een membraan voor omgekeerde osmose moet water door een hogedrukpomp naar de gespecificeerde druk worden gestuurd om het ontzoutingsproces te voltooien. Momenteel heeft de hogedrukpomp die in thermische energiecentrales wordt gebruikt centrifugaal-, plunjer- en schroef- en andere vormen, waaronder de meertraps centrifugaalpomp de meest gebruikte. Dit kan meer dan 90% bereiken en het energieverbruik besparen. Dit soort pomp wordt gekenmerkt door een hoog rendement.
(3) Ontologie van omgekeerde osmose
Het omgekeerde osmoselichaam is een gecombineerde waterbehandelingseenheid die de componenten van het omgekeerde osmosemembraan in een bepaalde opstelling combineert en verbindt met leidingen. Een enkel omgekeerd osmosemembraan wordt een membraanelement genoemd. Een detecterend aantal membraancomponenten voor omgekeerde osmose wordt in serie geschakeld volgens bepaalde technische vereisten en geassembleerd met een enkele membraanomhulling voor omgekeerde osmose om een membraancomponent te vormen.
1. Membraanelement
Omgekeerde osmosemembraanelement Een basiseenheid gemaakt van omgekeerde osmosemembraan en steunmateriaal met industriële gebruiksfunctie. Momenteel worden spiraalmembraanelementen voornamelijk gebruikt in thermische energiecentrales.
Momenteel produceren verschillende membraanfabrikanten een verscheidenheid aan membraancomponenten voor verschillende industriële gebruikers. Membraanelementen toegepast in thermische energiecentrales kunnen grofweg worden onderverdeeld in: hogedrukontzilting van zeewater, omgekeerde osmose membraanelementen; Lage druk en ultra-lage druk brakwater-ontzoutende omgekeerde membraanelementen; Aangroeiwerend membraanelement.
De basisvereisten voor membraanelementen zijn:
A. Filmpakkingsdichtheid zo hoog mogelijk.
B. Niet gemakkelijk voor concentratiepolarisatie
C. Sterk anti-vervuilingsvermogen
D. Het is handig om het membraan schoon te maken en te vervangen
E. De prijs is goedkoop
2. Membraanschaal
Het drukvat dat wordt gebruikt om het omgekeerde osmose-membraanelement in het omgekeerde osmose-lichaamsapparaat te laden, wordt membraanomhulsel genoemd, ook bekend als de productie-eenheid van het "drukvat" is Haide Energy, elk drukvat is ongeveer 7 meter lang.
De schaal van de filmomhulling is over het algemeen gemaakt van epoxy-glasvezelversterkte kunststof en de buitenste borstel is van epoxyverf. Er zijn ook enkele fabrikanten van producten voor de roestvrijstalen filmomhulling. Vanwege de sterke corrosieweerstand van FRP kiezen de meeste thermische energiecentrales voor FRP-filmomhulsel. Het materiaal van het drukvat is FRP.
De beïnvloedende factoren van de prestaties van het waterbehandelingssysteem met omgekeerde osmose:
Voor specifieke systeemomstandigheden zijn de waterstroom en de ontzoutingssnelheid de kenmerken van het omgekeerde osmosemembraan, en er zijn veel factoren die de waterstroom en de ontzoutingssnelheid van het omgekeerde osmose-lichaam beïnvloeden, voornamelijk inclusief druk, temperatuur, herstelsnelheid, influentzoutgehalte en pH-waarde
(1) Drukeffect
De inlaatdruk van het omgekeerde osmosemembraan heeft rechtstreeks invloed op de membraanflux en de ontzoutingssnelheid van het omgekeerde osmosemembraan. De toename van de membraanflux heeft een lineair verband met de inlaatdruk van omgekeerde osmose. De ontziltingssnelheid heeft een lineair verband met de influentdruk, maar wanneer de druk een bepaalde waarde bereikt, heeft de veranderingscurve van de ontziltingssnelheid de neiging vlak te zijn en neemt de ontziltingssnelheid niet langer toe.
(2) Temperatuureffect
De ontzoutingssnelheid neemt af met de toename van de inlaattemperatuur van omgekeerde osmose. De wateropbrengstflux neemt echter vrijwel lineair toe. De belangrijkste reden is dat wanneer de temperatuur stijgt, de viscositeit van watermoleculen afneemt en het diffusievermogen sterk is, waardoor de waterstroom toeneemt. Met de stijging van de temperatuur zal de snelheid van het zout dat door het omgekeerde osmosemembraan stroomt, worden versneld, waardoor de ontziltingssnelheid zal worden verlaagd. De temperatuur van het ruwe water is een belangrijke referentie-index voor het ontwerp van omgekeerde osmosesystemen. Wanneer een energiecentrale bijvoorbeeld een technische transformatie van omgekeerde osmose-techniek ondergaat, wordt de watertemperatuur van het ruwe water in het ontwerp berekend op basis van 25 ℃ en is de berekende inlaatdruk 1,6 MPa. De watertemperatuur tijdens de daadwerkelijke werking van het systeem is echter slechts 8 ℃ en de inlaatdruk moet worden verhoogd tot 2,0 MPa om de ontwerpstroom van zoet water te garanderen. Als gevolg hiervan neemt het energieverbruik van de werking van het systeem toe, wordt de levensduur van de interne afdichtingsring van het membraanonderdeel van het omgekeerde osmose-apparaat verkort en wordt de onderhoudshoeveelheid van de apparatuur vergroot.
(3) Zoutgehalte-effect
De zoutconcentratie in water is een belangrijke index die de membraanosmotische druk beïnvloedt, en de membraanosmotische druk neemt toe met de toename van het zoutgehalte. Onder de voorwaarde dat de inlaatdruk van omgekeerde osmose onveranderd blijft, neemt het zoutgehalte van het inlaatwater toe. Omdat de toename van de osmotische druk een deel van de inlaatkracht compenseert, neemt de flux af en neemt ook de ontziltingssnelheid af.
(4) De invloed van het herstelpercentage
De toename van de terugwinningssnelheid van het omgekeerde osmosesysteem zal leiden tot een hoger zoutgehalte van het inlaatwater van het membraanelement langs de stroomrichting, resulterend in een toename van de osmotische druk. Dit zal het drijvende effect van de inlaatwaterdruk van omgekeerde osmose compenseren, waardoor de wateropbrengststroom wordt verminderd. De toename van het zoutgehalte in het inlaatwater van het membraanelement leidt tot een toename van het zoutgehalte in het zoete water, waardoor de ontziltingssnelheid wordt verlaagd. In het systeemontwerp hangt de maximale terugwinningssnelheid van het omgekeerde osmosesysteem niet af van de beperking van de osmotische druk, maar hangt deze vaak af van de samenstelling en het zoutgehalte in het ruwe water, omdat met de verbetering van de terugwinningssnelheid micro-oplosbare zouten zoals calciumcarbonaat, calciumsulfaat en silicium zullen tijdens het concentratieproces afzetten.
(5) De invloed van de pH-waarde
Het pH-bereik dat van toepassing is op verschillende soorten membraanelementen varieert sterk. De waterstroom en de ontziltingssnelheid van een acetaatmembraan zijn bijvoorbeeld doorgaans stabiel in het bereik van de pH-waarde van 4-8, en worden sterk beïnvloed in het bereik van de pH-waarde lager dan 4 of hoger dan 8. Momenteel wordt de overgrote meerderheid van de membraanmaterialen die worden gebruikt bij industriële waterbehandeling zijn composietmaterialen die zich aanpassen aan een breed pH-waardebereik (de pH-waarde kan worden geregeld in het bereik van 3 ~ 10 bij continu gebruik, en de membraanflux en ontziltingssnelheid in dit bereik zijn relatief stabiel .
Omgekeerde osmose-membraanvoorbehandelingsmethode:
Membraanfiltratie met omgekeerde osmose verschilt van filterbedfilterfiltratie, het filterbed is volledige filtratie, dat wil zeggen ruw water door de hele filterlaag. Membraanfiltratie met omgekeerde osmose is een kruisstroomfiltratiemethode, dat wil zeggen dat een deel van het water in het ruwe water in verticale richting met het membraan door het membraan stroomt. Op dit moment worden zouten en verschillende verontreinigende stoffen door het membraan onderschept en afgevoerd door het resterende deel van het ruwe water dat evenwijdig aan het membraanoppervlak stroomt, maar de verontreinigende stoffen kunnen niet volledig worden verwijderd. Naarmate de tijd verstrijkt, zullen de resterende verontreinigende stoffen de vervuiling van het membraanelement ernstiger maken. En hoe hoger de verontreinigende stoffen uit ruw water en de terugwinningssnelheid, hoe sneller de membraanvervuiling.
1. Schaalcontrole
Wanneer de onoplosbare zouten in het ruwe water continu worden geconcentreerd in het membraanelement en hun oplosbaarheidslimiet overschrijden, zullen ze neerslaan op het oppervlak van het omgekeerde osmosemembraan, wat "scaling" wordt genoemd. Wanneer de waterbron wordt bepaald, neemt het risico op kalkaanslag toe naarmate de terugwinningssnelheid van het omgekeerde osmosesysteem toeneemt. Momenteel is het gebruikelijk om de recyclingpercentages te verhogen vanwege watertekorten of de milieueffecten van afvalwaterlozingen. In dit geval zijn doordachte schaalbeheersingsmaatregelen bijzonder belangrijk. In omgekeerde osmosesystemen zijn de gebruikelijke vuurvaste zouten CaCO3, CaSO4 en Si02, en andere verbindingen die aanslag kunnen veroorzaken zijn CaF2, BaS04, SrS04 en Ca3(PO4)2. De gebruikelijke methode voor kalkremming is het toevoegen van kalkremmer. De kalkremmers die in mijn werkplaats worden gebruikt zijn Nalco PC191 en Europa en Amerika NP200.
2. Beheersing van colloïdale en vaste deeltjesverontreiniging
Vervuiling door colloïden en deeltjes kan de prestaties van membraanelementen voor omgekeerde osmose ernstig beïnvloeden, zoals een aanzienlijke vermindering van de zoetwaterproductie, soms ook de ontziltingssnelheid verminderen. Het eerste symptoom van vervuiling door colloïden en deeltjes is de toename van het drukverschil tussen de inlaat en de uitlaat van membraancomponenten voor omgekeerde osmose.
De meest gebruikelijke manier om het watercolloïde en de deeltjes in membraanelementen voor omgekeerde osmose te beoordelen, is het meten van de SDI-waarde van water, ook wel F-waarde (vervuilingsindex) genoemd, wat een van de belangrijke indicatoren is om de werking van het voorbehandelingssysteem voor omgekeerde osmose te controleren. .
SDI (slibdichtheidsindex) is de verandering van de waterfiltratiesnelheid per tijdseenheid om de vervuiling van de waterkwaliteit aan te geven. De hoeveelheid colloïden en deeltjes in water heeft invloed op de SDI-grootte. De SDI-waarde kan worden bepaald door het SDI-instrument.
3. Controle van microbiële contaminatie van membranen
Tot de micro-organismen in ruw water behoren vooral bacteriën, algen, schimmels, virussen en andere hogere organismen. Tijdens het proces van omgekeerde osmose worden micro-organismen en opgeloste voedingsstoffen in water continu geconcentreerd en verrijkt in het membraanelement, wat de ideale omgeving en proces wordt voor de vorming van biofilm. De biologische verontreiniging van membraancomponenten voor omgekeerde osmose zal de prestaties van het omgekeerde osmosesysteem ernstig beïnvloeden. Het drukverschil tussen de inlaat en uitlaat van omgekeerde osmosecomponenten neemt snel toe, wat resulteert in een afname van de wateropbrengst van membraancomponenten. Soms zal er aan de waterproductiezijde biologische verontreiniging optreden, met als gevolg verontreiniging van het productwater. Bij het onderhoud van omgekeerde osmose-apparaten in sommige thermische energiecentrales wordt bijvoorbeeld groen mos aangetroffen op de membraanelementen en zoetwaterleidingen, wat een typische microbiële vervuiling is.
Zodra het membraanelement is verontreinigd met micro-organismen en biofilm produceert, is het reinigen van het membraanelement erg moeilijk. Bovendien zullen biofilms die niet volledig worden verwijderd, weer voor een snelle groei van micro-organismen zorgen. Daarom is de beheersing van micro-organismen ook een van de belangrijkste taken van de voorbehandeling, vooral voor voorbehandelingssystemen met omgekeerde osmose die zeewater, oppervlaktewater en afvalwater als waterbronnen gebruiken.
De belangrijkste methoden om membraanmicro-organismen te voorkomen zijn: chloor, microfiltratie of ultrafiltratiebehandeling, ozonoxidatie, ultraviolette sterilisatie, toevoeging van natriumbisulfiet. De meest gebruikte methoden in het waterbehandelingssysteem van thermische energiecentrales zijn chloreringssterilisatie en ultrafiltratiewaterbehandelingstechnologie vóór omgekeerde osmose.
Als sterilisatiemiddel kan chloor veel pathogene micro-organismen snel inactiveren. De efficiëntie van chloor hangt af van de chloorconcentratie, de pH van het water en de contacttijd. Bij technische toepassingen wordt het resterende chloorgehalte in water doorgaans op meer dan 0,5 ~ 1,0 mg gehouden en wordt de reactietijd op 20 ~ 30 minuten gehouden. De dosering van chloor moet worden bepaald door middel van debuggen, omdat organische stoffen in water ook chloor verbruiken. Voor sterilisatie wordt chloor gebruikt en de beste praktische pH-waarde is 4~6.
Het gebruik van chlorering in zeewatersystemen is anders dan dat in brak water. Gewoonlijk zit er ongeveer 65 mg broom in zeewater. Wanneer zeewater chemisch wordt behandeld met waterstof, zal het eerst reageren met hypochloorzuur om hypobroomzuur te vormen, zodat het bacteriedodende effect hyponatzuur is in plaats van hypochloorzuur, en hypobroomzuur niet zal ontleden bij een hogere pH-waarde. Daarom is het effect van chlorering beter dan in brak water.
Omdat het membraanelement van composietmateriaal bepaalde eisen stelt aan de restchloor in het water, is het noodzakelijk om na chloorsterilisatie een dechloreringsreductiebehandeling uit te voeren.
4. Beheersing van organische vervuiling
De adsorptie van organisch materiaal op het membraanoppervlak zal de afname van de membraanflux veroorzaken, en in ernstige gevallen zal dit onomkeerbaar verlies van membraanflux veroorzaken en de praktische levensduur van het membraan beïnvloeden.
Voor oppervlaktewater bestaat het grootste deel van het water uit natuurlijke producten. Door middel van coagulatieklaring, DC-coagulatiefiltratie en een gecombineerd behandelingsproces met actieve koolfiltratie kan het organische materiaal in het water aanzienlijk worden verminderd om te voldoen aan de eisen van omgekeerde osmosewater.
5. Concentratiepolarisatiecontrole
Bij het proces van omgekeerde osmose is er soms een hoge concentratiegradiënt tussen het geconcentreerde water op het membraanoppervlak en het inkomende water, wat concentratiepolarisatie wordt genoemd. Wanneer dit fenomeen optreedt, zal er een laag met relatief hoge concentratie en relatief stabiele zogenaamde "kritische laag" worden gevormd op het oppervlak van het membraan, wat de effectieve implementatie van het omgekeerde osmoseproces belemmert. Dit komt omdat de concentratiepolarisatie de permeabele druk van de oplossing op het membraanoppervlak zal verhogen, en de drijvende kracht van het omgekeerde osmoseproces zal worden verminderd, wat resulteert in een vermindering van de wateropbrengst en de ontziltingssnelheid. Wanneer de concentratiepolarisatie ernstig is, zullen enkele licht opgeloste zouten neerslaan en zich op het membraanoppervlak afzetten. Om concentratiepolarisatie te voorkomen, is de effectieve methode om de stroom geconcentreerd water altijd in een turbulente toestand te laten blijven, dat wil zeggen door de inlaatstroomsnelheid te vergroten om de stroomsnelheid van geconcentreerd water te verhogen, zodat de concentratie van micro-opgeloste stoffen zout op het membraanoppervlak wordt teruggebracht tot de laagste waarde; Bovendien moet, nadat het waterbehandelingsapparaat met omgekeerde osmose is uitgeschakeld, het geconcentreerde water aan de kant van het vervangen geconcentreerde water op tijd worden gewassen.
beschrijving2