0102030405
Ters Osmoz Tesisi Proses Ekipmanları Endüstriyel Su Arıtma Sistemi
Proje Tanıtımı
Ters ozmoz sisteminin prensibi
Belirli bir sıcaklıkta tatlı suyu tuzlu sudan ayırmak için yarı geçirgen bir membran kullanılır. Tatlı su, yarı geçirgen zardan tuzlu suya doğru hareket eder. Sağ ventrikülün tuzlu tarafındaki sıvı seviyesi yükseldikçe, sol ventrikülden gelen tatlı suyun tuzlu tarafa geçmesini önleyecek belli bir basınç oluşur ve sonunda dengeye ulaşılır. Bu andaki denge basıncına çözeltinin ozmotik basıncı denir ve bu olaya ozmoz denir. Sağ ventrikülün tuzlu tarafına ozmotik basıncı aşan bir dış basınç uygulanırsa, sağ ventrikülün tuz çözeltisindeki su, yarı geçirgen zar yoluyla sol ventrikülün tatlı suyuna hareket edecek, böylece taze su tuzlu sudan ayrılabilir. Bu olay, ters geçirgenlik olgusu adı verilen geçirgenlik olgusunun tam tersidir.
Dolayısıyla ters ozmoz tuzdan arındırma sisteminin temeli
(1) Yarı geçirgen zarın seçici geçirgenliği, yani suyun seçici olarak geçmesine izin verirken tuzun geçmesine izin vermemesi;
(2) Tuzlu su haznesinin dış basıncı, tuzlu su haznesinin ve tatlı su haznesinin ozmotik basıncından daha yüksektir; bu, suyun, tuzlu su haznesinden tatlı su haznesine hareket etmesi için itici gücü sağlar. Bazı çözeltiler için tipik ozmotik basınçlar aşağıdaki tabloda gösterilmektedir.
Tatlı suyu tuzlu sudan ayırmak için kullanılan yukarıdaki yarı geçirgen membrana ters ozmoz membranı denir. Ters ozmoz membranı çoğunlukla polimer malzemelerden yapılır. Günümüzde termik santrallerde kullanılan ters osmoz membranı çoğunlukla aromatik poliamid kompozit malzemelerden yapılmaktadır.
RO(Reverse Osmosis) ters osmoz teknolojisi, basınç farkından güç alan membran ayırma ve filtreleme teknolojisidir. Gözenek boyutu nanometre kadar küçüktür (1 nanometre =10-9 metre). Belirli bir basınç altında, H20 molekülleri RO membranından geçebilir, kaynak suyundaki inorganik tuzlar, ağır metal iyonları, organik maddeler, kolloidler, bakteriler, virüsler ve diğer yabancı maddeler RO membranından geçemez, böylece saf su geçebilir içinden geçemeyen konsantre su kesin olarak ayırt edilebilir.
Endüstriyel uygulamalarda ters ozmoz tesisleri, ters ozmoz sürecini kolaylaştırmak için özel ekipmanlar kullanır. Endüstriyel ters ozmoz sistemleri büyük miktarlarda suyu arıtmak için tasarlanmıştır ve tarım, ilaç ve imalat gibi çeşitli endüstrilerde kullanılır. Bu sistemlerde kullanılan ekipmanlar, tuzlu su kaynaklarından tatlı su üretiminde ters ozmoz işleminin verimli ve etkili olmasını sağlayacak şekilde özel olarak tasarlanmıştır.
Ters ozmoz işlemi, suyun kıt olduğu veya geleneksel su kaynaklarının kirli olduğu bölgelere tatlı su sağlayabilen, deniz suyunun tuzdan arındırılması için önemli bir teknolojidir. Ters ozmoz ekipmanı ve teknolojisi ilerledikçe, süreç dünya çapındaki su kıtlığı ve kalite sorunlarına yönelik temel çözüm olmaya devam ediyor.
Ters ozmoz membranının ana özellikleri:
Membran ayırmanın yönlülük ve ayırma özellikleri
Pratik ters ozmoz membranı asimetrik membrandır, yüzey katmanı ve destek katmanı vardır, belirgin yönü ve seçiciliği vardır. Sözde yön, membran yüzeyini tuzdan arındırma için yüksek basınçlı tuzlu suya koymaktır, basınç membranın su geçirgenliğini arttırır, tuzdan arındırma hızı da artar; Membranın destek tabakası yüksek basınçlı tuzlu suya yerleştirildiğinde, basınç artışıyla birlikte tuzdan arındırma oranı neredeyse 0 olur, ancak su geçirgenliği büyük ölçüde artar. Bu yönlülük nedeniyle uygulandığında ters yönde kullanılamaz.
Ters ozmozun sudaki iyonları ve organik maddeleri ayırma özellikleri aynı değildir, bu durum aşağıdaki gibi özetlenebilir:
(1) Organik maddenin ayrılması inorganik maddeden daha kolaydır
(2) Elektrolitlerin ayrılması elektrolit olmayanlara göre daha kolaydır. Yüksek yüklü elektrolitlerin ayrılması daha kolaydır ve uzaklaştırılma oranları genellikle aşağıdaki sıradadır. Fe3+> Ca2+> Na+ PO43-> S042-> C | - Elektrolit için molekül ne kadar büyük olursa, uzaklaştırılması da o kadar kolay olur.
(3) İnorganik iyonların uzaklaştırılma hızı, iyon hidrasyon durumunda hidrat ve hidratlanmış iyonların yarıçapı ile ilgilidir. Hidratlanmış iyonun yarıçapı ne kadar büyük olursa, uzaklaştırılması da o kadar kolay olur. Kaldırma oranının sırası aşağıdaki gibidir:
Mg2+, Ca2+> Li+ > Na+ > K+; F-> C|-> Br-> NO3-
(4) Polar organik maddenin ayırma kuralları:
Aldehit > Alkol > Amin > Asit, üçüncül amin > İkincil amin > Birincil amin, sitrik asit > Tartarik asit > Malik asit > Laktik asit > Asetik asit
Atık gaz arıtımındaki son gelişmeler, çevresel zorlukların ele alınmasında önemli ilerlemeleri temsil ederken, aynı zamanda işletmelerin sürdürülebilir, çevre dostu bir şekilde gelişmesi için fırsatlar da sunuyor. Bu yenilikçi çözümün, yüksek verimlilik, düşük işletme maliyetleri ve sıfır ikincil kirlilik vaadiyle atık gaz arıtma ve çevre koruma alanlarında olumlu bir etkisi olması kaçınılmazdır.
(5) İzomer çifti: tert- > Farklı (iso-)> Zhong (sec-)> Orijinal (pri-)
(6) Organik maddenin sodyum tuzu ayırma performansı iyidir, fenol ve fenol sıralı organizmalar ise negatif ayırma gösterir. Polar veya polar olmayan, ayrışmış veya ayrışmamış organik çözünen maddelerin sulu çözeltileri membranla ayrıldığında, çözünen madde, çözücü ve zar arasındaki etkileşim kuvvetleri, zarın seçici geçirgenliğini belirler. Bu etkiler arasında elektrostatik kuvvet, hidrojen bağı bağlama kuvveti, hidrofobiklik ve elektron transferi yer alır.
(7) Genel olarak çözünen maddelerin, zarın fiziksel özellikleri veya transfer özellikleri üzerinde çok az etkisi vardır. Yalnızca fenol veya bazı düşük molekül ağırlıklı organik bileşikler, selüloz asetatın sulu çözeltide genleşmesini sağlayacaktır. Bu bileşenlerin varlığı genellikle membranın su akışının bazen çok fazla azalmasına neden olur.
(8) Nitrat, perklorat, siyanür ve tiyosiyanatın uzaklaştırma etkisi klorür kadar iyi değildir ve amonyum tuzunun uzaklaştırma etkisi sodyum tuzu kadar iyi değildir.
(9) Elektrolit olsun ya da olmasın, bağıl moleküler kütlesi 150'den büyük olan bileşenlerin çoğu iyi bir şekilde uzaklaştırılabilir.
Ayrıca aromatik hidrokarbonlar, sikloalkanlar, alkanlar ve sodyum klorür için ters ozmoz membranının ayırma sırası farklıdır.
(2) Yüksek Basınç pompası
Ters ozmoz membranı çalışmasında tuzdan arındırma işleminin tamamlanabilmesi için suyun yüksek basınç pompası ile belirlenen basınca gönderilmesi gerekmektedir. Günümüzde termik santrallerde kullanılan yüksek basınç pompasının santrifüjlü, pistonlu, vidalı ve diğer formları bulunmaktadır; bunlar arasında en yaygın kullanılanı çok kademeli santrifüj pompadır. Bu %90'dan fazlasına ulaşabilir ve enerji tüketiminden tasarruf sağlayabilir. Bu tür bir pompa yüksek verimlilik ile karakterize edilir.
(3) Ters ozmoz ontolojisi
Ters ozmoz gövdesi, ters ozmoz membran bileşenlerini borularla belirli bir düzende birleştiren ve bağlayan kombine bir su arıtma ünitesidir. Tek bir ters ozmoz membranına membran elemanı denir. Belirli sayıda ters ozmoz membran bileşeni, belirli teknik gereksinimlere göre seri olarak bağlanır ve bir membran bileşeni oluşturmak üzere tek bir ters ozmoz membran kabuğu ile birleştirilir.
1. Membran elemanı
Ters ozmoz membran elemanı Endüstriyel kullanım işlevine sahip, ters ozmoz membranı ve destek malzemesinden oluşan temel ünite. Günümüzde bobin membran elemanları ağırlıklı olarak termik santrallerde kullanılmaktadır.
Şu anda çeşitli membran üreticileri, farklı endüstri kullanıcıları için çeşitli membran bileşenleri üretmektedir. Termik santrallerde uygulanan membran elemanları kabaca şu şekilde ayrılabilir: yüksek basınçlı deniz suyunun tuzdan arındırılması, ters ozmoz membran elemanları; Düşük basınçlı ve ultra düşük basınçlı acı su tuzdan arındırma ters membran elemanları; Kirlenme önleyici membran elemanı.
Membran elemanları için temel gereksinimler şunlardır:
A. Film paketleme yoğunluğu mümkün olduğu kadar yüksek.
B. Konsantrasyon polarizasyonu kolay değil
C. Güçlü kirlilik önleme yeteneği
D. Membranın temizlenmesi ve değiştirilmesi uygundur
E. Fiyat ucuz
2. Membran kabuğu
Ters ozmoz gövde cihazındaki ters ozmoz membran elemanını yüklemek için kullanılan basınçlı kap, membran kabuğu olarak adlandırılır, aynı zamanda "basınçlı kap" üretim ünitesi olarak da bilinir, Haide enerjisidir, her basınçlı kap yaklaşık 7 metre uzunluğundadır.
Film kabuğunun kabuğu genellikle epoksi cam elyaf takviyeli plastik kumaştan yapılır ve dış fırça epoksi boyadır. Paslanmaz çelik film kabuğuna yönelik bazı ürün üreticileri de bulunmaktadır. FRP'nin güçlü korozyon direnci nedeniyle çoğu termik santral FRP film kabuğunu seçmektedir. Basınçlı kabın malzemesi FRP'dir.
Ters ozmoz su arıtma sistemi performansını etkileyen faktörler:
Belirli sistem koşulları için, su akışı ve tuzdan arındırma oranı, ters ozmoz membranının özellikleridir ve ters ozmoz gövdesinin su akışını ve tuzdan arındırma oranını etkileyen, esas olarak basınç, sıcaklık, geri kazanım oranı, giriş tuzluluğu ve pH değeri dahil olmak üzere birçok faktör vardır.
(1) Basınç etkisi
Ters ozmoz membranının giriş basıncı, membran akışını ve ters ozmoz membranının tuz giderme oranını doğrudan etkiler. Membran akışının artması, ters ozmozun giriş basıncı ile doğrusal bir ilişkiye sahiptir. Tuzdan arındırma oranı, giriş basıncıyla doğrusal bir ilişkiye sahiptir, ancak basınç belirli bir değere ulaştığında, tuzdan arındırma oranının değişim eğrisi düz olma eğilimindedir ve tuzdan arındırma hızı artık artmamaktadır.
(2) Sıcaklık etkisi
Ters ozmos giriş sıcaklığının artmasıyla tuzdan arındırma oranı azalır. Ancak su verimi akısı neredeyse doğrusal olarak artar. Bunun temel nedeni, sıcaklık arttığında su moleküllerinin viskozitesinin azalması ve difüzyon yeteneğinin güçlü olması, dolayısıyla su akışının artmasıdır. Sıcaklığın artmasıyla tuzun ters ozmoz membranından geçme hızı hızlanacak, dolayısıyla tuzdan arındırma hızı azalacaktır. Ham su sıcaklığı, ters ozmoz sistemi tasarımı için önemli bir referans indeksidir. Örneğin, bir enerji santrali ters ozmoz mühendisliğinin teknik dönüşümünden geçtiğinde, tasarımdaki ham suyun su sıcaklığı 25°C'ye göre hesaplanır ve hesaplanan giriş basıncı 1,6 MPa'dır. Bununla birlikte, sistemin fiili çalışması sırasında su sıcaklığı yalnızca 8°C'dir ve tatlı suyun tasarım akışını sağlamak için giriş basıncının 2,0 MPa'ya yükseltilmesi gerekir. Bunun sonucunda sistemin çalışmasında enerji tüketimi artar, ters osmoz cihazının membran bileşeninin iç conta halkasının ömrü kısalır ve ekipmanın bakım miktarı artar.
(3) Tuz içeriği etkisi
Sudaki tuz konsantrasyonu membran ozmotik basıncını etkileyen önemli bir indekstir ve tuz içeriğinin artmasıyla membran ozmotik basıncı da artar. Ters ozmos giriş basıncının değişmemesi durumunda giriş suyunun tuz içeriği artar. Ozmotik basıncın artması giriş kuvvetinin bir kısmını dengelediği için akı azalır ve tuzdan arındırma oranı da azalır.
(4) İyileşme oranının etkisi
Ters ozmoz sisteminin geri kazanım oranındaki artış, membran elemanının giriş suyunda akış yönü boyunca daha yüksek tuz içeriğine yol açacak ve bu da ozmotik basıncın artmasına neden olacaktır. Bu, ters ozmozun giriş suyu basıncının itici etkisini dengeleyecek ve böylece su verimi akışını azaltacaktır. Membran elemanının giriş suyundaki tuz içeriğinin artması, tatlı sudaki tuz içeriğinin artmasına neden olur, dolayısıyla tuzdan arındırma oranı düşer. Sistem tasarımında, ters ozmoz sisteminin maksimum geri kazanım oranı, ozmotik basıncın sınırlandırılmasına bağlı değildir, ancak genellikle ham sudaki tuzun bileşimine ve içeriğine bağlıdır, çünkü geri kazanım oranının iyileştirilmesiyle birlikte mikro çözünebilir tuzlar da ortaya çıkar. Kalsiyum karbonat, kalsiyum sülfat ve silikon gibi maddeler konsantrasyon sürecinde ölçeklenecektir.
(5) pH değerinin etkisi
Farklı tipte membran elemanlarına uygulanabilen pH aralığı büyük ölçüde değişir. Örneğin, asetat membranın su akışı ve tuzdan arındırma oranı, 4-8 pH değeri aralığında stabil olma eğilimindedir ve 4'ün altındaki veya 8'in üzerindeki pH değeri aralığında büyük ölçüde etkilenir. Şu anda, büyük çoğunluğu Endüstriyel su arıtımında kullanılan membran malzemeleri, geniş bir pH değeri aralığına uyum sağlayan kompozit malzemelerdir (sürekli çalışmada pH değeri 3~10 aralığında kontrol edilebilir ve bu aralıktaki membran akısı ve tuzdan arındırma hızı nispeten stabildir) .
Ters ozmoz membranı ön arıtma yöntemi:
Ters ozmoz membran filtrasyonu, filtre yatağı filtre filtrasyonundan farklıdır, filtre yatağı tam filtrelemedir, yani filtre katmanının tamamı ham sudur. Ters ozmoz membran filtrasyonu çapraz akışlı bir filtrasyon yöntemidir, yani ham sudaki suyun bir kısmı membran ile dikey yönde membrandan geçer. Bu sırada tuzlar ve çeşitli kirleticiler membran tarafından yakalanarak membran yüzeyine paralel akan ham suyun kalan kısmı tarafından dışarı atılır ancak kirleticiler tamamen dışarı alınamaz. Zaman geçtikçe, artık kirleticiler membran elemanı kirliliğini daha ciddi hale getirecektir. Ham su kirleticileri ve geri kazanım oranı ne kadar yüksek olursa, membran kirliliği de o kadar hızlı olur.
1. Ölçek kontrolü
Ham sudaki çözünmeyen tuzlar sürekli olarak membran elemanında yoğunlaşıp çözünürlük sınırını aştığında ters ozmoz membranının yüzeyinde çökelerek buna "kireçlenme" adı verilir. Su kaynağı belirlendiğinde ters osmoz sisteminin geri kazanım oranı arttıkça kireçlenme riski de artar. Şu anda, su kıtlığı veya atık su deşarjının çevresel etkileri nedeniyle geri dönüşüm oranlarının arttırılması gelenekseldir. Bu durumda, dikkatli ölçeklendirme kontrol önlemleri özellikle önemlidir. Ters ozmoz sisteminde yaygın olarak kullanılan refrakter tuzlar CaCO3, CaSO4 ve Si02'dir ve kireç oluşturabilen diğer bileşikler CaF2, BaS04, SrS04 ve Ca3(PO4)2'dir. Kireç önlemenin yaygın yöntemi, kireç önleyici eklemektir. Atölyemde kullanılan kireç önleyiciler Nalco PC191 ve Avrupa ve Amerika NP200'dür.
2. Kolloidal ve katı parçacık kirliliğinin kontrolü
Kolloid ve partikül kirlenmesi, tatlı su çıkışında önemli bir azalma gibi, ters ozmoz membran elemanlarının performansını ciddi şekilde etkileyebilir, bazen tuzdan arındırma oranını da azaltabilir; kolloid ve partikül kirlenmesinin ilk belirtisi, giriş ve çıkış arasındaki basınç farkının artmasıdır. ters osmoz membran bileşenlerinin çıkışı.
Ters ozmoz membran elemanlarındaki su kolloidi ve partiküllerini değerlendirmenin en yaygın yolu, ters ozmoz ön arıtma sisteminin çalışmasını izlemek için önemli göstergelerden biri olan, bazen F değeri (kirlilik indeksi) olarak adlandırılan suyun SDI değerini ölçmektir. .
SDI (silt yoğunluk indeksi), su kalitesindeki kirliliği belirtmek için su filtreleme hızının birim zamandaki değişimidir. Sudaki kolloid ve partikül madde miktarı SDI boyutunu etkileyecektir. SDI değeri SDI cihazı ile belirlenebilir.
3. Membran mikrobiyal kontaminasyonunun kontrolü
Ham sudaki mikroorganizmalar esas olarak bakterileri, algleri, mantarları, virüsleri ve diğer yüksek organizmaları içerir. Ters ozmoz sürecinde, sudaki mikroorganizmalar ve çözünmüş besinler, biyofilm oluşumu için ideal ortam ve süreç haline gelen membran elemanında sürekli olarak yoğunlaşacak ve zenginleşecektir. Ters ozmoz membran bileşenlerinin biyolojik kirlenmesi, ters ozmoz sisteminin performansını ciddi şekilde etkileyecektir. Ters ozmoz bileşenlerinin giriş ve çıkışı arasındaki basınç farkı hızla artmakta, bu da membran bileşenlerinin su veriminin azalmasına neden olmaktadır. Bazen su üretimi tarafında biyolojik kirlenme meydana gelebilir ve bu da ürün suyunun kirlenmesine neden olur. Örneğin bazı termik santrallerde ters osmoz cihazlarının bakımında membran elemanlarında ve tatlı su borularında tipik bir mikrobiyal kirlilik olan yeşil yosun bulunur.
Membran elemanı mikroorganizmalar tarafından kirlenip biyofilm oluşturduğunda membran elemanının temizliği oldukça zordur. Ayrıca tamamen ortadan kaldırılmayan biyofilmler mikroorganizmaların yeniden hızla çoğalmasına neden olacaktır. Bu nedenle, özellikle su kaynağı olarak deniz suyu, yüzey suyu ve atık su kullanan ters ozmoz ön arıtma sistemlerinde mikroorganizmaların kontrolü de ön arıtmanın en önemli görevlerinden biridir.
Membran mikroorganizmalarını önlemenin ana yöntemleri şunlardır: klor, mikrofiltrasyon veya ultrafiltrasyon işlemi, ozon oksidasyonu, ultraviyole sterilizasyonu, sodyum bisülfit eklenmesi. Termik santral su arıtma sisteminde yaygın olarak kullanılan yöntemler, ters ozmoz öncesi klorlama sterilizasyonu ve ultrafiltrasyon su arıtma teknolojisidir.
Sterilize edici bir madde olarak klor, birçok patojenik mikroorganizmayı hızla etkisiz hale getirebilir. Klorun verimliliği klor konsantrasyonuna, suyun pH'ına ve temas süresine bağlıdır. Mühendislik uygulamalarında, sudaki artık klor genellikle 0,5~1,0 mg'nin üzerinde kontrol edilir ve reaksiyon süresi 20~30 dakikada kontrol edilir. Sudaki organik madde de klor tüketeceğinden klor dozajının hata ayıklama yoluyla belirlenmesi gerekir. Sterilizasyon için klor kullanılır ve en pratik pH değeri 4~6'dır.
Deniz suyu sistemlerinde klorlamanın kullanımı acı sulardan farklıdır. Genellikle deniz suyunda yaklaşık 65 mg brom bulunur. Deniz suyu hidrojen ile kimyasal olarak işlendiğinde, önce hipobromöz asit oluşturmak üzere hipokloröz asit ile reaksiyona girecek, böylece bakterisidal etkisi hipokloröz asit yerine hipoıslak asit olacak ve hipobromöz asit daha yüksek bir pH değerinde ayrışmayacaktır. Bu nedenle klorlamanın etkisi acı suya göre daha iyidir.
Kompozit malzemeden membran elemanının sudaki kalıntı klor ile ilgili belirli gereksinimleri olduğundan, klor sterilizasyonundan sonra klorsuzlaştırma azaltma işleminin gerçekleştirilmesi gereklidir.
4. Organik kirliliğin kontrolü
Membran yüzeyindeki organik maddenin adsorpsiyonu, membran akısının azalmasına neden olacak ve ciddi durumlarda, membran akısının geri dönüşü olmayan kaybına neden olacak ve membranın pratik ömrünü etkileyecektir.
Yüzey suyu için suyun çoğu doğal ürünlerdir; pıhtılaşma arıtımı, DC pıhtılaşma filtrasyonu ve aktif karbon filtrasyonu kombine arıtma işlemi yoluyla, ters ozmoz suyunun gereksinimlerini karşılamak için sudaki organik maddeyi büyük ölçüde azaltabilir.
5. Konsantrasyon polarizasyon kontrolü
Ters ozmoz prosesinde bazen membran yüzeyindeki konsantre su ile giren su arasında yüksek konsantrasyon gradyanı oluşur ve buna konsantrasyon polarizasyonu denir. Bu olay meydana geldiğinde, membranın yüzeyinde nispeten yüksek konsantrasyonlu ve nispeten stabil, "kritik katman" adı verilen bir katman oluşacaktır ve bu, ters ozmoz işleminin etkili bir şekilde uygulanmasını engellemektedir. Bunun nedeni, konsantrasyon polarizasyonunun membran yüzeyindeki çözelti geçirgen basıncını arttırması ve ters ozmoz işleminin itici gücünün azalması, bunun sonucunda da su veriminin ve tuzdan arındırma oranının azalmasıdır. Konsantrasyon polarizasyonu ciddi olduğunda, hafif çözünmüş bazı tuzlar membran yüzeyinde çökelecek ve ölçeklenecektir. Konsantrasyon polarizasyonunu önlemek için etkili yöntem, konsantre su akışının her zaman türbülanslı bir durumu muhafaza etmesini sağlamaktır; yani, konsantre suyun akış hızını arttırmak için giriş akış hızını artırarak mikro çözünmüş suyun konsantrasyonunun artmasını sağlamaktır. Membran yüzeyindeki tuz en düşük değere indirilir; Ayrıca ters ozmoz su arıtma cihazı kapatıldıktan sonra değiştirilen konsantre suyun yanındaki konsantre suyun da zamanında yıkanması gerekir.
açıklama2