0102030405
Технологическое оборудование установки обратного осмоса Промышленная система очистки воды
Введение проекта
Принцип работы системы обратного осмоса
При определенной температуре полупроницаемая мембрана используется для отделения пресной воды от соленой. Пресная вода поступает в соленую через полупроницаемую мембрану. Когда уровень жидкости на солевой стороне правого желудочка повышается, создается определенное давление, чтобы препятствовать перемещению пресной воды из левого желудочка на солевую сторону, и, наконец, достигается равновесие. Равновесное давление в это время называется осмотическим давлением раствора, а это явление называется осмосом. Если к солевой стороне правого желудочка приложить внешнее давление, превышающее осмотическое давление, вода из солевого раствора правого желудочка перейдет в пресную воду левого желудочка через полупроницаемую мембрану, так что свежая вода воду можно отделить от соленой воды. Это явление противоположно явлению проницаемости, называемому явлением обратной проницаемости.
Таким образом, в основе системы опреснения воды обратным осмосом лежит
(1) Избирательная проницаемость полупроницаемой мембраны, то есть избирательно пропускающая воду, но не пропускающая соль;
(2) Внешнее давление камеры с солевым раствором превышает осмотическое давление камеры с солевым раствором и камеры с пресной водой, что обеспечивает движущую силу для перемещения воды из камеры с солевым раствором в камеру с пресной водой. Типичное осмотическое давление для некоторых растворов показано в таблице ниже.
Вышеуказанная полупроницаемая мембрана, используемая для отделения пресной воды от соленой, называется мембраной обратного осмоса. Мембраны обратного осмоса в основном изготавливаются из полимерных материалов. В настоящее время обратноосмотические мембраны, используемые на тепловых электростанциях, в основном изготавливаются из ароматических полиамидных композиционных материалов.
RO (обратный осмос) технология обратного осмоса представляет собой технологию мембранного разделения и фильтрации, работающую за счет разницы давления. Размер его пор составляет всего лишь нанометр (1 нанометр = 10-9 метров). Под определенным давлением молекулы H20 могут проходить через мембрану обратного осмоса. Неорганические соли, ионы тяжелых металлов, органические вещества, коллоиды, бактерии, вирусы и другие примеси в исходной воде не могут проходить через мембрану обратного осмоса, поэтому чистая вода, которая может пройти Можно строго различить сквозную и концентрированную воду, которая не может пройти.
В промышленных целях установки обратного осмоса используют специальное оборудование для облегчения процесса обратного осмоса. Промышленные системы обратного осмоса предназначены для очистки больших объемов воды и используются в различных отраслях промышленности, включая сельское хозяйство, фармацевтику и производство. Оборудование, используемое в этих системах, специально разработано для обеспечения эффективности и результативности процесса обратного осмоса при производстве пресной воды из источников соленой воды.
Процесс обратного осмоса является важной технологией опреснения морской воды, которая может обеспечить пресной водой районы, где воды не хватает или где традиционные источники воды загрязнены. По мере развития оборудования и технологий обратного осмоса этот процесс остается ключевым решением проблемы нехватки воды и проблем качества во всем мире.
Основные характеристики обратноосмотической мембраны:
Направленность и разделительные характеристики мембранного разделения
Практичная мембрана обратного осмоса представляет собой асимметричную мембрану, имеет поверхностный слой и опорный слой, имеет очевидную направленность и селективность. Так называемая направленность заключается в помещении поверхности мембраны в рассол под высоким давлением для обессоливания, давление увеличивает водопроницаемость мембраны, скорость обессоливания также увеличивается; Когда опорный слой мембраны помещается в рассол под высоким давлением, скорость опреснения с ростом давления практически равна нулю, но водопроницаемость значительно увеличивается. Из-за такой направленности его нельзя использовать в обратном направлении при применении.
Характеристики разделения обратного осмоса ионов и органических веществ в воде не одинаковы, что можно резюмировать следующим образом.
(1) Органические вещества легче отделить, чем неорганические.
(2) Электролиты легче отделить, чем неэлектролиты. Электролиты с высоким зарядом легче отделить, и скорость их удаления обычно находится в следующем порядке. Fe3+> Ca2+> Na+ PO43-> S042-> C | - для электролита, чем больше молекула, тем легче ее удалить.
(3) Скорость удаления неорганических ионов связана с гидратом и радиусом гидратированных ионов в состоянии гидратации иона. Чем больше радиус гидратированного иона, тем легче его удалить. Порядок удаления следующий:
Mg2+, Ca2+> Li+ > Na+ > K+; F-> C|-> Br-> NO3-
(4) Правила разделения полярных органических веществ:
Альдегид > Спирт > Амин > Кислота, третичный амин > Вторичный амин > Первичный амин, лимонная кислота > Винная кислота > Яблочная кислота > Молочная кислота > Уксусная кислота
Недавние достижения в области очистки отходящих газов представляют собой значительный прогресс в решении экологических проблем, а также предоставляют возможность предприятиям процветать устойчивым и экологически безопасным образом. Это инновационное решение обязательно окажет положительное влияние в области очистки отходящих газов и защиты окружающей среды, поскольку обещает высокую эффективность, низкие эксплуатационные расходы и нулевое вторичное загрязнение.
(5) Парные изомеры: трет- > Разные (изо-) > Чжун (втор-) > Исходные (при-)
(6) Эффективность отделения натриевых солей от органических веществ хорошая, в то время как феноловые и фенольные организмы демонстрируют отрицательное разделение. Когда водные растворы полярных или неполярных, диссоциированных или недиссоциированных органических растворенных веществ разделены мембраной, силы взаимодействия между растворенным веществом, растворителем и мембраной определяют селективную проницаемость мембраны. Эти эффекты включают электростатическую силу, силу связывания водородных связей, гидрофобность и перенос электронов.
(7) Как правило, растворенные вещества мало влияют на физические свойства или свойства переноса мембраны. Только фенол или некоторые низкомолекулярные органические соединения заставляют ацетат целлюлозы расширяться в водном растворе. Существование этих компонентов обычно приводит к уменьшению потока воды через мембрану, иногда значительно.
(8) Эффект удаления нитрата, перхлората, цианида и тиоцианата не так хорош, как хлорид, а эффект удаления соли аммония не так хорош, как соль натрия.
(9) Большинство компонентов с относительной молекулярной массой более 150, будь то электролиты или неэлектролиты, можно хорошо удалить.
Кроме того, обратноосмотическая мембрана для ароматических углеводородов, циклоалканов, алканов и порядка разделения хлорида натрия различна.
(2) Насос высокого давления
При работе мембраны обратного осмоса воду необходимо подавать до указанного давления с помощью насоса высокого давления для завершения процесса опреснения. В настоящее время насос высокого давления, используемый на теплоэлектростанциях, имеет центробежную, плунжерно-винтовую и другие формы, среди которых наибольшее распространение получил многоступенчатый центробежный насос. Это может достигать более 90% и экономить потребление энергии. Этот вид насоса отличается высоким КПД.
(3) Онтология обратного осмоса
Корпус обратного осмоса представляет собой комбинированную установку очистки воды, объединяющую и соединяющую компоненты обратноосмотической мембраны с трубами в определенном расположении. Одинарная мембрана обратного осмоса называется мембранным элементом. Чувствительное количество компонентов мембраны обратного осмоса соединяются последовательно в соответствии с определенными техническими требованиями и собираются с единой оболочкой мембраны обратного осмоса, образуя мембранный компонент.
1. Мембранный элемент
Мембранный элемент обратного осмоса Базовый блок, изготовленный из мембраны обратного осмоса и поддерживающего материала, предназначен для промышленного использования. В настоящее время змеевиковые мембранные элементы в основном используются на тепловых электростанциях.
В настоящее время различные производители мембран производят разнообразные мембранные компоненты для различных отраслей промышленности. Мембранные элементы, применяемые на тепловых электростанциях, можно условно разделить на: мембранные элементы обратного осмоса для опреснения морской воды под высоким давлением; Обратные мембранные элементы для обессоливания солоноватой воды низкого и сверхнизкого давления; Противообрастающий мембранный элемент.
Основными требованиями к мембранным элементам являются:
А. Плотность упаковки пленки как можно выше.
B. Непростая концентрационная поляризация
C. Сильная способность борьбы с загрязнением окружающей среды
D. Удобно чистить и заменять мембрану.
Е. Цена дешевая
2. Мембранная оболочка
Сосуд под давлением, используемый для загрузки мембранного элемента обратного осмоса в устройство корпуса обратного осмоса, называется мембранной оболочкой, также известный как «сосуд под давлением», производственное подразделение Haide Energy, каждый сосуд под давлением имеет длину около 7 метров.
Оболочка пленочной оболочки обычно изготавливается из эпоксидной стекловолоконной ткани, армированной стекловолокном, а внешняя кисть покрыта эпоксидной краской. Есть также несколько производителей продукции для оболочки из пленки из нержавеющей стали. Из-за высокой коррозионной стойкости стеклопластика большинство теплоэлектростанций выбирают оболочку из стеклопластика. Материал сосуда под давлением — стеклопластик.
Факторы, влияющие на работу системы очистки воды обратным осмосом:
Для конкретных условий системы поток воды и скорость обессоливания являются характеристиками мембраны обратного осмоса, и существует множество факторов, влияющих на поток воды и скорость обессоливания корпуса обратного осмоса, в основном включая давление, температуру, скорость восстановления, соленость поступающей воды и значение pH.
(1) Эффект давления
Давление на входе мембраны обратного осмоса напрямую влияет на поток мембраны и скорость обессоливания мембраны обратного осмоса. Увеличение потока через мембрану имеет линейную зависимость от давления на входе обратного осмоса. Скорость опреснения имеет линейную зависимость от давления притока, но когда давление достигает определенного значения, кривая изменения скорости опреснения имеет тенденцию быть плоской, и скорость опреснения больше не увеличивается.
(2) Влияние температуры
Скорость обессоливания снижается с увеличением температуры на входе обратного осмоса. Однако поток выхода воды увеличивается практически линейно. Основная причина заключается в том, что при повышении температуры вязкость молекул воды уменьшается, а диффузионная способность увеличивается, поэтому поток воды увеличивается. С повышением температуры скорость прохождения соли через мембрану обратного осмоса будет увеличиваться, поэтому скорость опреснения снизится. Температура сырой воды является важным ориентиром при проектировании системы обратного осмоса. Например, когда электростанция подвергается техническому преобразованию в области обратного осмоса, температура сырой воды в проекте рассчитывается как 25 ℃, а расчетное давление на входе составляет 1,6 МПа. Однако температура воды при фактической работе системы составляет всего 8℃, а давление на входе необходимо увеличить до 2,0 МПа, чтобы обеспечить расчетный расход пресной воды. В результате увеличивается энергопотребление работы системы, сокращается срок службы внутреннего уплотнительного кольца мембранной составляющей устройства обратного осмоса, увеличивается объем обслуживания оборудования.
(3) Влияние содержания соли
Концентрация соли в воде является важным показателем, влияющим на мембранное осмотическое давление, причем мембранное осмотическое давление увеличивается с увеличением содержания соли. При условии, что входное давление обратного осмоса остается неизменным, содержание солей в входной воде увеличивается. Поскольку увеличение осмотического давления компенсирует часть входной силы, поток уменьшается, а скорость опреснения также снижается.
(4) Влияние скорости восстановления
Увеличение скорости восстановления системы обратного осмоса приведет к более высокому содержанию солей во входной воде мембранного элемента по направлению потока, что приведет к увеличению осмотического давления. Это компенсирует движущий эффект давления воды на входе обратного осмоса, тем самым уменьшая поток выхода воды. Увеличение содержания солей во входной воде мембранного элемента приводит к увеличению содержания солей в пресной воде, что снижает скорость опреснения. В конструкции системы максимальная скорость восстановления системы обратного осмоса не зависит от ограничения осмотического давления, но часто зависит от состава и содержания солей в сырой воде, поскольку с улучшением скорости восстановления микрорастворимые соли такие как карбонат кальция, сульфат кальция и кремний, будут образовывать отложения в процессе концентрирования.
(5) Влияние значения pH
Диапазон pH, применимый к различным типам мембранных элементов, сильно различается. Например, поток воды и скорость опреснения ацетатной мембраны имеют тенденцию быть стабильными в диапазоне значений pH 4–8 и сильно зависят от значений pH ниже 4 или выше 8. В настоящее время подавляющее большинство Мембранные материалы, используемые при промышленной очистке воды, представляют собой композиционные материалы, которые адаптируются к широкому диапазону значений pH (значение pH можно контролировать в диапазоне 3–10 при непрерывной работе, а поток мембраны и скорость опреснения в этом диапазоне относительно стабильны). .
Метод предварительной обработки мембраны обратного осмоса:
Мембранная фильтрация обратного осмоса отличается от фильтрации фильтрующего слоя, фильтрационный слой представляет собой полную фильтрацию, то есть сырая вода проходит через весь фильтрующий слой. Мембранная фильтрация обратного осмоса представляет собой метод фильтрации с перекрестным потоком, то есть часть воды в сырой воде проходит через мембрану в вертикальном направлении вместе с мембраной. В это время соли и различные загрязняющие вещества улавливаются мембраной и выносятся оставшейся частью сырой воды, текущей параллельно поверхности мембраны, но полностью вывести загрязняющие вещества невозможно. Со временем остаточные загрязняющие вещества сделают загрязнение мембранного элемента более серьезным. И чем выше уровень загрязняющих веществ в сырой воде и скорость восстановления, тем быстрее происходит загрязнение мембраны.
1. Контроль масштаба
Когда нерастворимые соли в сырой воде постоянно концентрируются в мембранном элементе и превышают предел растворимости, они выпадают в осадок на поверхности мембраны обратного осмоса, что называется «накипью». Когда источник воды определен, по мере увеличения скорости восстановления системы обратного осмоса увеличивается риск образования накипи. В настоящее время принято увеличивать темпы переработки из-за нехватки воды или воздействия сброса сточных вод на окружающую среду. В этом случае особенно важны продуманные меры борьбы с солеотложением. В системе обратного осмоса обычными тугоплавкими солями являются CaCO3, CaSO4 и SiO2, а другими соединениями, которые могут образовывать накипь, являются CaF2, BaS04, SrS04 и Ca3(PO4)2. Обычный метод подавления отложений – добавление ингибитора отложений. В моей мастерской используются ингибиторы отложений Nalco PC191 и Europe and America NP200.
2.Контроль загрязнения коллоидными и твердыми частицами.
Загрязнение коллоидами и частицами может серьезно повлиять на производительность мембранных элементов обратного осмоса, например, значительно снизить производительность пресной воды, иногда также снизить скорость опреснения. Первоначальным признаком загрязнения коллоидами и частицами является увеличение разницы давлений между входом и выход компонентов мембраны обратного осмоса.
Наиболее распространенным способом оценки содержания коллоида и частиц воды в мембранных элементах обратного осмоса является измерение значения SDI воды, иногда называемого значением F (индекс загрязнения), которое является одним из важных показателей для мониторинга работы системы предварительной очистки обратного осмоса. .
SDI (индекс плотности ила) — это изменение скорости фильтрации воды в единицу времени, указывающее на загрязнение качества воды. Количество коллоида и твердых частиц в воде будет влиять на размер SDI. Значение SDI можно определить с помощью прибора SDI.
3. Контроль микробного загрязнения мембран.
Микроорганизмы в сырой воде в основном включают бактерии, водоросли, грибы, вирусы и другие высшие организмы. В процессе обратного осмоса микроорганизмы и растворенные в воде питательные вещества будут непрерывно концентрироваться и обогащаться в мембранном элементе, что становится идеальной средой и процессом для образования биопленки. Биологическое загрязнение компонентов мембраны обратного осмоса серьезно повлияет на производительность системы обратного осмоса. Разница давлений между входом и выходом компонентов обратного осмоса быстро увеличивается, что приводит к снижению водоотдачи мембранных компонентов. Иногда биологическое загрязнение происходит на стороне производства воды, что приводит к загрязнению продукционной воды. Например, при обслуживании установок обратного осмоса на некоторых теплоэлектростанциях на мембранных элементах и трубах пресной воды обнаруживается зеленый мох, что является типичным микробным загрязнением.
Когда мембранный элемент загрязняется микроорганизмами и образует биопленку, очистка мембранного элемента становится очень сложной. Кроме того, биопленки, которые не удалены полностью, снова вызовут быстрый рост микроорганизмов. Таким образом, контроль микроорганизмов также является одной из наиболее важных задач предварительной очистки, особенно для систем предварительной очистки обратного осмоса, использующих морскую воду, поверхностные воды и сточные воды в качестве источников воды.
Основными методами профилактики мембранных микроорганизмов являются: хлорирование, микрофильтрационная или ультрафильтрационная обработка, окисление озоном, ультрафиолетовая стерилизация, добавление бисульфита натрия. Обычно используемые методы в системе очистки воды на теплоэлектростанциях - это технология хлорирования и ультрафильтрации воды перед обратным осмосом.
Являясь стерилизующим агентом, хлор способен быстро инактивировать многие патогенные микроорганизмы. Эффективность хлора зависит от концентрации хлора, pH воды и времени контакта. В инженерных приложениях содержание остаточного хлора в воде обычно контролируется на уровне более 0,5–1,0 мг, а время реакции контролируется на уровне 20–30 минут. Дозировку хлора необходимо определять путем отладки, поскольку органика в воде также будет расходовать хлор. Для стерилизации используется хлор, а наилучшее практическое значение pH составляет 4–6.
Использование хлорирования в системах морской воды отличается от хлорирования в солоноватой воде. Обычно в морской воде содержится около 65 мг брома. Когда морская вода подвергается химической обработке водородом, она сначала вступает в реакцию с хлорноватистой кислотой с образованием бромноватистой кислоты, так что ее бактерицидный эффект проявляется в виде гиповлажной кислоты, а не хлорноватистой кислоты, а бромноватистой кислоты не разлагается при более высоком значении pH. Поэтому эффект от хлорирования лучше, чем в солоноватой воде.
Поскольку мембранный элемент из композитного материала предъявляет определенные требования к остаточному хлору в воде, после стерилизации хлором необходимо провести восстановительную дехлорацию.
4. Контроль органических загрязнений
Адсорбция органических веществ на поверхности мембраны приведет к уменьшению потока мембраны, а в тяжелых случаях - к необратимой потере потока мембраны и повлияет на практический срок службы мембраны.
Что касается поверхностных вод, большая часть воды представляет собой натуральные продукты, благодаря коагуляционному осветлению, коагуляционной фильтрации постоянного тока и комбинированному процессу обработки фильтрацией активированным углем, которые могут значительно снизить содержание органических веществ в воде, чтобы удовлетворить требования воды обратного осмоса.
5. Контроль концентрационной поляризации.
В процессе обратного осмоса иногда возникает высокий градиент концентрации между концентрированной водой на поверхности мембраны и поступающей водой, который называется концентрационной поляризацией. При возникновении этого явления на поверхности мембраны образуется слой относительно высокой концентрации и относительно стабильный, так называемый «критический слой», который препятствует эффективному осуществлению процесса обратного осмоса. Это связано с тем, что концентрационная поляризация увеличит проницаемое давление раствора на поверхности мембраны, а движущая сила процесса обратного осмоса снизится, что приведет к снижению выхода воды и скорости опреснения. При серьезной концентрационной поляризации некоторые слегка растворенные соли выпадают в осадок и откладываются на поверхности мембраны. Чтобы избежать концентрационной поляризации, эффективный метод состоит в том, чтобы поток концентрированной воды всегда поддерживал турбулентное состояние, то есть увеличивая скорость входного потока, чтобы увеличить скорость потока концентрированной воды, чтобы концентрация микрорастворенных содержание соли на поверхности мембраны снижается до минимального значения; Кроме того, после отключения устройства очистки воды обратным осмосом концентрированную воду на стороне замененной концентрированной воды следует своевременно промывать.
описание2