0102030405
Обладнання для установки зворотного осмосу, промислова система очищення води
Вступ до проекту
Принцип роботи системи зворотного осмосу
При певній температурі використовується напівпроникна мембрана для відділення прісної води від солоної. Прісна вода переходить у солону через напівпроникну мембрану. Коли рівень рідини на солоній стороні правого шлуночка підвищується, створюється певний тиск, щоб запобігти переходу прісної води з лівого шлуночка на солону сторону, і, нарешті, досягається рівновага. Рівноважний тиск у цей час називається осмотичним тиском розчину, а це явище – осмосом. Якщо до сольової сторони правого шлуночка прикладати зовнішній тиск, що перевищує осмотичний тиск, вода в сольовому розчині правого шлуночка буде переходити в прісну воду лівого шлуночка через напівпроникну мембрану, так що свіжа вода воду можна відокремити від солоної води. Це явище протилежне явищу проникності, яке називається явищем зворотної проникності.
Таким чином, в основі системи зворотнього осмосу лежить система опріснення
(1) Вибіркова проникність напівпроникної мембрани, тобто вибірково пропускає воду, але не пропускає сіль;
(2) Зовнішній тиск соляної камери більший, ніж осмотичний тиск соляної камери та прісної води, що забезпечує рух води з соляної камери до прісної води. Типовий осмотичний тиск для деяких розчинів наведено в таблиці нижче.
Вищевказана напівпроникна мембрана, яка використовується для відділення прісної води від солоної, називається мембраною зворотного осмосу. Зворотньоосмотична мембрана в основному виготовляється з полімерних матеріалів. В даний час зворотноосмотична мембрана, яка використовується на теплових електростанціях, в основному виготовляється з ароматичних поліамідних композитних матеріалів.
Технологія зворотного осмосу RO (Reverse Osmosis) — це технологія мембранного розділення та фільтрації, що працює на основі різниці тиску. Розмір його пор становить нанометр (1 нанометр = 10-9 метрів). Під певним тиском молекули H20 можуть проходити через мембрану RO. Неорганічні солі, іони важких металів, органічні речовини, колоїди, бактерії, віруси та інші домішки у вихідній воді не можуть проходити через мембрану RO, тому чиста вода може пройти і концентровану воду, яка не може пройти, можна чітко виділити.
У промисловості установки зворотного осмосу використовують спеціальне обладнання для полегшення процесу зворотного осмосу. Промислові системи зворотного осмосу призначені для обробки великих обсягів води та використовуються в різних галузях промисловості, включаючи сільське господарство, фармацевтику та виробництво. Обладнання, що використовується в цих системах, спеціально розроблено для того, щоб процес зворотного осмосу був ефективним і ефективним у виробництві прісної води з джерел солоної води.
Процес зворотного осмосу є важливою технологією для опріснення морської води, яка може забезпечити прісною водою райони, де води не вистачає або де традиційні джерела води забруднені. Оскільки обладнання та технологія зворотного осмосу розвиваються, цей процес залишається ключовим рішенням проблем дефіциту води та якості в усьому світі.
Основні характеристики зворотньоосмотичної мембрани:
Спрямованість і розділові характеристики мембранної сепарації
Практична мембрана зворотного осмосу є асиметричною мембраною, є поверхневий шар і опорний шар, вона має очевидний напрямок і вибірковість. Так звана спрямованість полягає в тому, щоб помістити поверхню мембрани в розсіл під високим тиском для знесолення, тиск збільшує водопроникність мембрани, швидкість знесолення також збільшується; Коли підтримуючий шар мембрани поміщають у розсіл під високим тиском, швидкість опріснення становить майже 0 із збільшенням тиску, але водопроникність значно збільшується. Через таку спрямованість його не можна використовувати у зворотному напрямку.
Характеристики розділення зворотного осмосу для іонів і органічних речовин у воді не однакові, що можна підсумувати наступним чином
(1) Органічну речовину легше відокремити, ніж неорганічну
(2) Електроліти легше відокремити, ніж неелектроліти. Електроліти з високим зарядом легше відокремити, і швидкість їх видалення зазвичай у такому порядку. Fe3+> Ca2+> Na+ PO43-> S042-> C | - для електроліту, чим більша молекула, тим легше видалити.
(3) Швидкість видалення неорганічних іонів пов’язана з гідратом і радіусом гідратованих іонів у стані гідратації іонів. Чим більший радіус гідратованого іона, тим легше його видалити. Порядок норми видалення такий:
Mg2+, Ca2+> Li+ > Na+ > K+; F-> C|-> Br-> NO3-
(4) Правила розділення полярної органічної речовини:
Альдегід > Спирт > Амін > Кислота, третинний амін > Вторинний амін > Первинний амін, лимонна кислота > Винна кислота > Яблучна кислота > Молочна кислота > Оцтова кислота
Останні досягнення в обробці відпрацьованих газів представляють значний прогрес у вирішенні екологічних проблем, а також надають підприємствам можливості процвітати в екологічно чистий спосіб. Це інноваційне рішення неодмінно матиме позитивний вплив у сферах очищення відпрацьованих газів і захисту навколишнього середовища завдяки обіцянці високої ефективності, низьких експлуатаційних витрат і нульового вторинного забруднення.
(5) Парні ізомери: трет-> Різні (ізо-)> Чжун (сек-)> Оригінальні (прі-)
(6) Розділення натрієвої солі органічних речовин є хорошим, тоді як фенол і організми фенольного ряду демонструють негативне відокремлення. Коли водні розчини полярних або неполярних, дисоційованих або недисоційованих органічних розчинених речовин розділені мембраною, сили взаємодії між розчиненою речовиною, розчинником і мембраною визначають вибіркову проникність мембрани. Ці ефекти включають електростатичну силу, силу зв’язування водневих зв’язків, гідрофобність і перенесення електронів.
(7) Як правило, розчинені речовини мало впливають на фізичні властивості або властивості перенесення мембрани. Лише фенол або деякі низькомолекулярні органічні сполуки змусять ацетат целюлози розширюватися у водному розчині. Наявність цих компонентів зазвичай зменшує потік води через мембрану, іноді значно.
(8) Ефект видалення нітратів, перхлоратів, ціанідів і тіоціанатів не такий хороший, як хлорид, а ефект видалення солі амонію не такий хороший, як сіль натрію.
(9) Більшість компонентів із відносною молекулярною масою понад 150, незалежно від того, електроліти чи неелектроліти, можуть бути добре видалені
Крім того, мембрана зворотного осмосу для ароматичних вуглеводнів, циклоалканів, алканів і порядку розділення хлориду натрію відрізняється.
(2) Насос високого тиску
Під час роботи мембрани зворотнього осмосу воду потрібно надіслати до заданого тиску насосом високого тиску, щоб завершити процес знесолення. В даний час насос високого тиску, який використовується на теплових електростанціях, має відцентрову, плунжерно-гвинтову та інші форми, серед яких найбільш широко використовується багатоступінчастий відцентровий насос. Це може досягати понад 90% і економити споживання енергії. Цей вид насоса характеризується високим ККД.
(3) Онтологія зворотного осмосу
Корпус зворотнього осмосу – це комбінована установка водопідготовки, яка об’єднує та з’єднує компоненти мембрани зворотного осмосу трубами в певному порядку. Одиночну зворотньоосмотичну мембрану називають мембранним елементом. Декілька чутливих компонентів зворотньоосмотичної мембрани з’єднані послідовно відповідно до певних технічних вимог і зібрані з єдиною оболонкою зворотньоосмотичної мембрани, щоб утворити мембранний компонент.
1. Мембранний елемент
Мембранний елемент зворотнього осмосу Базовий блок, виготовлений із зворотньоосмотичної мембрани та опорного матеріалу з функцією промислового використання. В даний час змійовикові мембранні елементи в основному використовуються на теплових електростанціях.
В даний час різні виробники мембран виробляють різноманітні мембранні компоненти для різних промислових користувачів. Мембранні елементи, що застосовуються на теплових електростанціях, можна грубо розділити на: мембранні елементи зворотнього осмосу для опріснення морської води високого тиску; Елементи зворотної мембрани для опріснення солонуватої води низького та наднизького тиску; Мембранний елемент проти обростання.
Основні вимоги до мембранних елементів:
A. Щільність упаковки плівки якомога вище.
B. Поляризація концентрації непроста
C. Сильна здатність проти забруднення
D. Зручно чистити та замінювати мембрану
E. Ціна дешева
2.Мембранна оболонка
Посудина під тиском, яка використовується для завантаження мембранного елемента зворотнього осмосу в пристрій корпусу зворотного осмосу, називається мембранною оболонкою, також відома як «посудина під тиском». Виробнича одиниця — Haide Energy, кожна посудина під тиском має довжину близько 7 метрів.
Оболонка плівкової оболонки, як правило, виготовлена з епоксидної склопластикової тканини, а зовнішня щітка - епоксидна фарба. Є також деякі виробники виробів для плівкової оболонки з нержавіючої сталі. Через високу корозійну стійкість FRP більшість теплових електростанцій вибирають плівкову оболонку FRP. Матеріал посудини високого тиску - FRP.
Фактори, що впливають на роботу системи очищення води зворотним осмосом:
Для конкретних умов системи потік води та швидкість знесолення є характеристиками мембрани зворотнього осмосу, і існує багато факторів, що впливають на потік води та швидкість знесолення корпусу зворотного осмосу, в основному включаючи тиск, температуру, швидкість відновлення, солоність води та значення pH
(1) Ефект тиску
Вхідний тиск мембрани зворотного осмосу безпосередньо впливає на потік мембрани та швидкість знесолення мембрани зворотного осмосу. Збільшення мембранного потоку має лінійну залежність від вхідного тиску зворотного осмосу. Швидкість опріснення має лінійну залежність від вхідного тиску, але коли тиск досягає певного значення, крива зміни швидкості опріснення має тенденцію бути плоскою, і швидкість опріснення більше не збільшується.
(2) Температурний ефект
Швидкість знесолення зменшується з підвищенням температури на вході зворотнього осмосу. Проте потік водовіддачі зростає майже лінійно. Основна причина полягає в тому, що при підвищенні температури в’язкість молекул води зменшується, а дифузійна здатність є сильною, тому потік води збільшується. З підвищенням температури швидкість проходження солі через мембрану зворотного осмосу буде прискорюватися, тому швидкість опріснення буде знижена. Температура сирої води є важливим еталонним показником для проектування системи зворотного осмосу. Наприклад, коли електростанція зазнає технічної трансформації технології зворотного осмосу, температура сирої води в проекті розраховується відповідно до 25 ℃, а розрахунковий тиск на вході становить 1,6 МПа. Однак температура води під час фактичної роботи системи становить лише 8 ℃, а тиск на вході має бути збільшено до 2,0 МПа, щоб забезпечити розрахунковий потік прісної води. В результаті збільшується енергоспоживання роботи системи, скорочується термін служби внутрішнього ущільнювального кільця мембранного компонента апарату зворотного осмосу, збільшується обсяг обслуговування обладнання.
(3) Ефект вмісту солі
Концентрація солі у воді є важливим показником, що впливає на мембранний осмотичний тиск, і мембранний осмотичний тиск зростає зі збільшенням вмісту солі. За умови, що вхідний тиск зворотного осмосу залишається незмінним, вміст солей у вхідній воді збільшується. Оскільки збільшення осмотичного тиску компенсує частину вхідної сили, потік зменшується, а швидкість опріснення також зменшується.
(4) Вплив швидкості відновлення
Збільшення швидкості відновлення системи зворотного осмосу призведе до більш високого вмісту солі у воді на вході мембранного елемента вздовж напрямку потоку, що призведе до збільшення осмотичного тиску. Це компенсує рушійний вплив тиску води на вході зворотного осмосу, таким чином зменшуючи потік води. Збільшення вмісту солі у воді на вході мембранного елемента призводить до збільшення вмісту солі в прісній воді, таким чином знижуючи швидкість опріснення. У конструкції системи максимальна швидкість відновлення системи зворотного осмосу не залежить від обмеження осмотичного тиску, але часто залежить від складу та вмісту солі в сирій воді, оскільки з покращенням швидкості відновлення мікророзчинні солі такі як карбонат кальцію, сульфат кальцію та кремній, будуть утворюватися в процесі концентрування.
(5) Вплив значення pH
Діапазон pH, застосовний до різних типів мембранних елементів, сильно відрізняється. Наприклад, потік води та швидкість опріснення ацетатної мембрани, як правило, стабільні в діапазоні значень pH 4-8 і сильно змінюються в діапазоні значень pH нижче 4 або вище 8. На даний момент переважна більшість мембранні матеріали, що використовуються в промисловій обробці води, є композитними матеріалами, які адаптуються до широкого діапазону значень рН (значення рН можна контролювати в діапазоні 3~10 при безперервній роботі, а потік мембрани та швидкість опріснення в цьому діапазоні є відносно стабільними .
Метод попередньої обробки мембрани зворотного осмосу:
Мембранна фільтрація за допомогою зворотного осмосу відрізняється від фільтрації на шарі фільтра, оскільки шар фільтра є повною фільтрацією, тобто сира вода проходить через весь шар фільтра. Мембранна фільтрація зворотного осмосу — це метод фільтрації з перехресним потоком, тобто частина води в сирій воді проходить через мембрану у вертикальному напрямку разом з мембраною. У цей час солі та різні забруднювачі перехоплюються мембраною та виводяться залишками сирої води, що тече паралельно поверхні мембрани, але забруднювачі не можуть бути повністю видалені. З часом залишкові забруднюючі речовини зроблять забруднення мембранних елементів більш серйозним. І чим вище забруднення сирої води та швидкість відновлення, тим швидше відбувається забруднення мембрани.
1. Контроль масштабу
Коли нерозчинні солі в сирій воді постійно концентруються в мембранному елементі та перевищують межу розчинності, вони випадуть в осад на поверхні мембрани зворотного осмосу, що називається «утворенням накипу». Коли джерело води визначено, у міру збільшення швидкості відновлення системи зворотного осмосу підвищується ризик утворення накипу. В даний час прийнято збільшувати рівень переробки через брак води або вплив скидання стічних вод на навколишнє середовище. У цьому випадку особливо важливі продумані заходи контролю масштабування. У системі зворотного осмосу звичайними тугоплавкими солями є CaCO3, CaSO4 і Si02, а іншими сполуками, які можуть утворювати накип, є CaF2, BaS04, SrS04 і Ca3(PO4)2. Загальний метод інгібування накипу полягає в додаванні інгібітора накипу. Інгібіторами накипу, які використовуються в моїй майстерні, є Nalco PC191 і Europe and America NP200.
2. Контроль забруднення колоїдними та твердими частинками
Забруднення колоїдами та частинками може серйозно вплинути на роботу елементів мембрани зворотнього осмосу, наприклад, значне зниження виходу прісної води, іноді також зменшити швидкість опріснення, початковим симптомом забруднення колоїдами та частинками є збільшення різниці тиску між входом і вихід компонентів мембрани зворотного осмосу.
Найпоширенішим способом оцінки водного колоїду та частинок в елементах мембрани зворотнього осмосу є вимірювання значення SDI води, яке іноді називають значенням F (індекс забруднення), яке є одним із важливих показників для моніторингу роботи системи попередньої обробки зворотного осмосу. .
SDI (індекс щільності мулу) - це зміна швидкості фільтрації води за одиницю часу, що вказує на забруднення якості води. Кількість колоїду та твердих частинок у воді впливатиме на розмір SDI. Значення SDI можна визначити за допомогою приладу SDI.
3. Контроль мікробної контамінації мембран
Мікроорганізми в сирій воді в основному включають бактерії, водорості, грибки, віруси та інші вищі організми. У процесі зворотного осмосу мікроорганізми та розчинені поживні речовини у воді будуть постійно концентруватися та збагачуватися в мембранному елементі, який стає ідеальним середовищем і процесом для утворення біоплівки. Біологічне забруднення компонентів мембрани зворотного осмосу серйозно вплине на продуктивність системи зворотного осмосу. Різниця тиску між входом і виходом компонентів зворотного осмосу швидко зростає, що призводить до зменшення водовіддачі компонентів мембрани. Іноді біологічне забруднення відбувається на стороні виробництва води, що призводить до забруднення води продукту. Наприклад, при обслуговуванні пристроїв зворотного осмосу на деяких теплоелектростанціях на мембранних елементах і трубах прісної води виявляється зелений мох, що є типовим мікробним забрудненням.
Коли мембранний елемент забруднений мікроорганізмами та утворює біоплівку, очищення мембранного елемента стає дуже складним. Крім того, біоплівки, які не повністю видалені, призведуть до швидкого зростання мікроорганізмів. Таким чином, контроль мікроорганізмів також є одним із найважливіших завдань попередньої обробки, особливо для систем попередньої обробки зворотного осмосу, які використовують морську воду, поверхневу воду та стічні води як джерела води.
Основними методами запобігання мембранних мікроорганізмів є: хлор, мікрофільтрація або ультрафільтраційна обробка, окислення озоном, ультрафіолетова стерилізація, додавання бісульфіту натрію. Методи, які зазвичай використовуються в системі водопідготовки на теплоелектростанціях, це технологія очищення води хлоруванням, стерилізація та ультрафільтрація перед зворотним осмосом.
Як стерилізуючий засіб хлор здатний швидко знешкоджувати багато патогенних мікроорганізмів. Ефективність хлору залежить від концентрації хлору, pH води та часу контакту. У інженерних додатках залишковий хлор у воді зазвичай контролюється на рівні понад 0,5–1,0 мг, а час реакції – 20–30 хвилин. Дозування хлору потрібно визначати шляхом налагодження, тому що органічні речовини у воді також будуть споживати хлор. Для стерилізації використовується хлор, а найкраще практичне значення pH становить 4~6.
Використання хлорування в системах морської води відрізняється від хлорування в солонуватій воді. Зазвичай у морській воді міститься близько 65 мг брому. Коли морську воду хімічно обробляють воднем, вона спочатку реагує з хлорнуватистою кислотою з утворенням бромовистоватої кислоти, так що її бактерицидний ефект є гіповологою кислотою, а не хлорноватистою кислотою, і бромноватиста кислота не розкладається при вищому значенні pH. Тому ефект хлорування кращий, ніж у солонуватій воді.
Оскільки мембранний елемент композитного матеріалу має певні вимоги до залишкового хлору у воді, необхідно провести дехлоруючу відновлювальну обробку після стерилізації хлором.
4. Контроль органічного забруднення
Адсорбція органічної речовини на поверхні мембрани призведе до зменшення потоку через мембрану, а в важких випадках це призведе до незворотної втрати потоку через мембрану та вплине на практичний термін служби мембрани.
Для поверхневих вод більша частина води є природними продуктами, завдяки коагуляційному освітленню, коагуляційній фільтрації постійним струмом і комбінованому процесу очищення фільтрації активованим вугіллям, що може значно зменшити органічні речовини у воді, щоб відповідати вимогам води зворотного осмосу.
5. Контроль поляризації концентрації
У процесі зворотного осмосу іноді існує високий градієнт концентрації між концентрованою водою на поверхні мембрани та водою, що надходить, що називається концентраційною поляризацією. При цьому явище на поверхні мембрани утворюється шар відносно високої концентрації і відносно стабільний так званий «критичний шар», який перешкоджає ефективному здійсненню процесу зворотного осмосу. Це пов’язано з тим, що концентраційна поляризація збільшить проникний тиск розчину на поверхню мембрани, і рушійна сила процесу зворотного осмосу буде зменшена, що призведе до зменшення подачі води та швидкості опріснення. Коли концентраційна поляризація є серйозною, трохи розчинених солей буде випадати в осад і накип на поверхні мембрани. Щоб уникнути концентраційної поляризації, ефективним методом є змусити потік концентрованої води завжди підтримувати турбулентний стан, тобто збільшити швидкість потоку на вході, щоб збільшити швидкість потоку концентрованої води, щоб концентрація мікророзчинених кількість солі на поверхні мембрани зменшується до найменшого значення; Крім того, після вимкнення пристрою очищення води зворотним осмосом концентровану воду на стороні заміненої концентрованої води слід вчасно промити.
опис2