0102030405
Инсталация за обратна осмоза Процесно оборудване Индустриална система за пречистване на вода
Въведение в проекта
Принцип на системата за обратна осмоза
При определена температура се използва полупропусклива мембрана за отделяне на прясната вода от солената. Сладката вода се придвижва към солената през полупропускливата мембрана. Тъй като нивото на течността от страната на солената камера на дясната камера се повишава, се генерира определено налягане, за да се предотврати преместването на прясната вода от лявата камера към страната на солената камера и накрая се достига равновесие. Равновесното налягане в този момент се нарича осмотично налягане на разтвора, а това явление се нарича осмоза. Ако външно налягане, надвишаващо осмотичното налягане, се приложи към солевата страна на дясната камера, водата в соления разтвор на дясната камера ще се премести в прясната вода на лявата камера през полупропускливата мембрана, така че свежата водата може да се отдели от солената вода. Това явление е обратното на явлението пропускливост, наречено явление обратна пропускливост.
По този начин в основата на системата за обезсоляване с обратна осмоза е
(1) Селективната пропускливост на полупропускливата мембрана, тоест избирателно пропуска вода, но не пропуска сол;
(2) Външното налягане на камерата с физиологичен разтвор е по-голямо от осмотичното налягане на камерата с физиологичен разтвор и камерата с прясна вода, което осигурява движещата сила за движение на водата от камерата с физиологичен разтвор към камерата с прясна вода. Типичните осмотични налягания за някои разтвори са показани в таблицата по-долу.
Горната полупропусклива мембрана, използвана за отделяне на прясна вода от солена вода, се нарича мембрана за обратна осмоза. Мембраната за обратна осмоза се изработва предимно от полимерни материали. Понастоящем мембраната за обратна осмоза, използвана в топлоелектрическите централи, е направена предимно от ароматни полиамидни композитни материали.
RO (обратна осмоза) технология за обратна осмоза е технология за мембранно разделяне и филтриране, задвижвана от разликата в налягането. Размерът на порите му е малък като нанометър (1 нанометър = 10-9 метра). Под определено налягане молекулите на H20 могат да преминат през RO мембрана, неорганични соли, йони на тежки метали, органични вещества, колоиди, бактерии, вируси и други примеси в изходната вода не могат да преминат през RO мембраната, така че чистата вода, която може да премине и концентрираната вода, която не може да премине, може да бъде строго разграничена.
В промишлени приложения инсталациите за обратна осмоза използват специализирано оборудване за улесняване на процеса на обратна осмоза. Индустриалните системи за обратна осмоза са предназначени за обработка на големи обеми вода и се използват в различни индустрии, включително селското стопанство, фармацевтиката и производството. Оборудването, използвано в тези системи, е специално проектирано да гарантира, че процесът на обратна осмоза е ефикасен и ефективен при производството на прясна вода от източници на солена вода.
Процесът на обратна осмоза е важна технология за обезсоляване на морска вода, която може да осигури прясна вода в райони, където водата е оскъдна или където традиционните водоизточници са замърсени. С напредването на оборудването и технологията за обратна осмоза процесът остава ключово решение за недостиг на вода и проблеми с качеството по целия свят.
Основните характеристики на мембраната за обратна осмоза:
Характеристики на насоченост и разделяне на мембранното разделяне
Практическата мембрана за обратна осмоза е асиметрична мембрана, има повърхностен слой и поддържащ слой, има очевидна посока и селективност. Така наречената насоченост е да се постави повърхността на мембраната в саламура под високо налягане за обезсоляване, налягането увеличава водопропускливостта на мембраната, скоростта на обезсоляване също се увеличава; Когато поддържащият слой на мембраната се постави в саламура под високо налягане, скоростта на обезсоляване е почти 0 с увеличаване на налягането, но водопропускливостта се увеличава значително. Поради тази насоченост не може да се използва в обратна посока, когато се прилага.
Разделителните характеристики на обратната осмоза за йони и органични вещества във водата не са еднакви, което може да се обобщи, както следва
(1) Органичната материя се отделя по-лесно от неорганичната
(2) Електролитите се отделят по-лесно от неелектролитите. Електролитите с високи заряди се отделят по-лесно и техните скорости на отстраняване обикновено са в следния ред. Fe3+> Ca2+> Na+ PO43-> S042-> C | - за електролита, колкото по-голяма е молекулата, толкова по-лесно се отстранява.
(3) Скоростта на отстраняване на неорганичните йони е свързана с хидрата и радиуса на хидратираните йони в състояние на йонна хидратация. Колкото по-голям е радиусът на хидратирания йон, толкова по-лесно се отстранява. Редът на степента на премахване е както следва:
Mg2+, Ca2+> Li+ > Na+ > K+; F-> C|-> Br-> NO3-
(4) Правила за разделяне на полярна органична материя:
Алдехид > Алкохол > Амин > Киселина, третичен амин > Вторичен амин > Първичен амин, лимонена киселина > Винена киселина > Ябълчена киселина > Млечна киселина > Оцетна киселина
Последните постижения в пречистването на отпадъчните газове представляват значителен напредък в справянето с екологичните предизвикателства, като същевременно предоставят възможности за бизнеса да процъфтява по устойчив, екологичен начин. Това иновативно решение е длъжно да има положително въздействие в областта на третирането на отпадъчни газове и опазването на околната среда с обещанието си за висока ефективност, ниски оперативни разходи и нулево вторично замърсяване.
(5) Двойка изомери: tert- > Different (iso-)> Zhong (sec-)> Original (pri-)
(6) Разделянето на натриевата сол на органичната материя е добро, докато фенолът и организмите от ред фенол показват отрицателно разделяне. Когато водните разтвори на полярни или неполярни, дисоциирани или недисоциирани органични разтворени вещества са разделени от мембрана, силите на взаимодействие между разтвореното вещество, разтворителя и мембраната определят селективната пропускливост на мембраната. Тези ефекти включват електростатична сила, сила на свързване на водородна връзка, хидрофобност и трансфер на електрони.
(7) Като цяло разтворените вещества имат малко влияние върху физичните свойства или свойствата на пренос на мембраната. Само фенол или някои органични съединения с ниско молекулно тегло ще накарат целулозния ацетат да се разшири във воден разтвор. Съществуването на тези компоненти обикновено ще намали водния поток на мембраната, понякога много.
(8) Ефектът на отстраняване на нитрат, перхлорат, цианид и тиоцианат не е толкова добър, колкото хлоридът, а ефектът на отстраняване на амониева сол не е толкова добър, колкото натриевата сол.
(9) Повечето от компонентите с относителна молекулна маса над 150, независимо дали са електролитни или неелектролитни, могат да бъдат добре отстранени
В допълнение, мембраната за обратна осмоза за ароматни въглеводороди, циклоалкани, алкани и ред на отделяне на натриев хлорид е различен.
(2) Помпа за високо налягане
При работата на мембраната за обратна осмоза водата трябва да бъде изпратена до определеното налягане чрез помпа за високо налягане, за да завърши процеса на обезсоляване. Понастоящем помпата за високо налягане, използвана в топлоелектрическата централа, има центробежна, бутална и винтова и други форми, сред които многостепенната центробежна помпа е най-широко използваната. Това може да достигне повече от 90% и да спести консумация на енергия. Този тип помпа се характеризира с висока ефективност.
(3) Онтология на обратната осмоза
Тялото за обратна осмоза е комбинирано устройство за пречистване на вода, което комбинира и свързва компонентите на мембраната за обратна осмоза с тръби в определена подредба. Единична мембрана за обратна осмоза се нарича мембранен елемент. Няколко сензорни компоненти на мембраната за обратна осмоза са свързани последователно в съответствие с определени технически изисквания и са сглобени с единична обвивка на мембрана за обратна осмоза, за да образуват мембранен компонент.
1. Мембранен елемент
Мембранен елемент за обратна осмоза Основен елемент, изработен от мембрана за обратна осмоза и поддържащ материал с функция за промишлена употреба. Понастоящем мембранните елементи на намотката се използват главно в топлоелектрически централи.
В момента различни производители на мембрани произвеждат различни мембранни компоненти за различни потребители в индустрията. Мембранните елементи, използвани в топлоелектрическите централи, могат грубо да се разделят на: мембранни елементи с обратна осмоза за обезсоляване на морска вода под високо налягане; Елементи с обратна мембрана за обезсоляване на солена вода с ниско и свръхниско налягане; Мембранен елемент против обрастване.
Основните изисквания към мембранните елементи са:
A. Плътността на опаковане на филма е възможно най-висока.
Б. Поляризацията на концентрацията не е лесна
C. Силна способност срещу замърсяване
D. Удобно е да почиствате и подменяте мембраната
E. Цената е евтина
2.Мембранна обвивка
Съдът под налягане, използван за зареждане на мембранния елемент за обратна осмоза в тялото на устройството за обратна осмоза, се нарича мембранна обвивка, известна още като производствена единица „съд под налягане“ е Haide Energy, всеки съд под налягане е дълъг около 7 метра.
Обвивката на филмовата обвивка обикновено е изработена от пластмасова кърпа, подсилена с епоксидни стъклени влакна, а външната четка е епоксидна боя. Има и някои производители на продукти за филмова обвивка от неръждаема стомана. Поради силната устойчивост на корозия на FRP, повечето топлоелектрически централи избират FRP филмова обвивка. Материалът на съда под налягане е FRP.
Факторите, влияещи върху работата на системата за пречистване на вода с обратна осмоза:
За специфични условия на системата водният поток и скоростта на обезсоляване са характеристиките на мембраната за обратна осмоза и има много фактори, влияещи върху водния поток и скоростта на обезсоляване на тялото с обратна осмоза, главно включително налягане, температура, степен на възстановяване, входяща соленост и pH стойност
(1) Ефект на натиск
Входното налягане на мембраната за обратна осмоза влияе пряко върху мембранния поток и скоростта на обезсоляване на мембраната за обратна осмоза. Увеличаването на мембранния поток има линейна връзка с входното налягане на обратната осмоза. Скоростта на обезсоляване има линейна връзка с влиящото налягане, но когато налягането достигне определена стойност, кривата на промяна на скоростта на обезсоляване има тенденция да бъде плоска и скоростта на обезсоляване вече не се увеличава.
(2) Температурен ефект
Скоростта на обезсоляване намалява с повишаването на входната температура на обратната осмоза. Потокът на водоотдаването обаче нараства почти линейно. Основната причина е, че когато температурата се повиши, вискозитетът на водните молекули намалява и способността за дифузия е силна, така че водният поток се увеличава. С повишаването на температурата скоростта на преминаване на солта през мембраната за обратна осмоза ще се ускори, така че скоростта на обезсоляване ще бъде намалена. Температурата на суровата вода е важен референтен показател за дизайна на системата за обратна осмоза. Например, когато електроцентрала е подложена на техническа трансформация на инженерство с обратна осмоза, температурата на водата на суровата вода в проекта се изчислява според 25 ℃, а изчисленото входно налягане е 1,6 MPa. Въпреки това, температурата на водата при действителната работа на системата е само 8 ℃, а входното налягане трябва да се увеличи до 2,0 MPa, за да се осигури проектният поток на прясна вода. В резултат на това консумацията на енергия при работата на системата се увеличава, животът на вътрешния уплътнителен пръстен на мембранния компонент на устройството за обратна осмоза се съкращава и количеството поддръжка на оборудването се увеличава.
(3) Ефект на съдържанието на сол
Концентрацията на сол във водата е важен показател, влияещ върху осмотичното налягане на мембраната, а осмотичното налягане на мембраната се увеличава с увеличаване на съдържанието на сол. При условие, че входното налягане на обратната осмоза остава непроменено, съдържанието на сол във входната вода се увеличава. Тъй като повишаването на осмотичното налягане компенсира част от входната сила, потокът намалява и скоростта на обезсоляване също намалява.
(4) Влиянието на степента на възстановяване
Увеличаването на скоростта на възстановяване на системата за обратна осмоза ще доведе до по-високо съдържание на сол във входящата вода на мембранния елемент по посока на потока, което води до повишаване на осмотичното налягане. Това ще компенсира движещия ефект на налягането на входящата вода на обратната осмоза, като по този начин ще намали потока на добива на вода. Увеличаването на съдържанието на сол във входната вода на мембранния елемент води до увеличаване на съдържанието на сол в прясната вода, като по този начин намалява скоростта на обезсоляване. При проектирането на системата максималната скорост на възстановяване на системата за обратна осмоза не зависи от ограничението на осмотичното налягане, но често зависи от състава и съдържанието на сол в суровата вода, тъй като с подобряването на скоростта на възстановяване, микроразтворимите соли като калциев карбонат, калциев сулфат и силиций ще се отлагат в процеса на концентрация.
(5) Влиянието на стойността на pH
Диапазонът на pH, приложим за различните видове мембранни елементи, варира значително. Например водният поток и скоростта на обезсоляване на ацетатната мембрана обикновено са стабилни в диапазона на рН стойност 4-8 и са силно засегнати в диапазона на рН стойност под 4 или по-висока от 8. Понастоящем по-голямата част от мембранните материали, използвани при пречистване на промишлена вода, са композитни материали, които се адаптират към широк диапазон на рН (стойността на рН може да се контролира в диапазона от 3~10 при непрекъсната работа, а мембранният поток и скоростта на обезсоляване в този диапазон са относително стабилни .
Метод за предварителна обработка на мембрана за обратна осмоза:
Мембранното филтриране с обратна осмоза е различно от филтрирането с филтърно легло, филтърното легло е пълно филтриране, тоест сурова вода през целия филтърен слой. Мембранната филтрация с обратна осмоза е метод за филтриране с кръстосан поток, т.е. част от водата в суровата вода преминава през мембраната във вертикална посока с мембраната. По това време солите и различните замърсители се улавят от мембраната и се изнасят от останалата част от суровата вода, течаща успоредно на повърхността на мембраната, но замърсителите не могат да бъдат напълно отстранени. С течение на времето остатъчните замърсители ще направят замърсяването на мембранния елемент по-сериозно. И колкото по-високи са замърсителите на суровата вода и скоростта на възстановяване, толкова по-бързо е замърсяването на мембраната.
1. Контрол на мащаба
Когато неразтворимите соли в суровата вода се концентрират непрекъснато в мембранния елемент и надхвърлят границата си на разтворимост, те ще се утаят на повърхността на мембраната за обратна осмоза, което се нарича "нагар". Когато източникът на вода се определи, тъй като скоростта на възстановяване на системата за обратна осмоза се увеличава, рискът от котлен камък се увеличава. Понастоящем е обичайно да се увеличават нивата на рециклиране поради недостиг на вода или въздействие върху околната среда на изхвърлянето на отпадъчни води. В този случай обмислените мерки за контрол на мащаба са особено важни. В системата за обратна осмоза обикновените огнеупорни соли са CaCO3, CaSO4 и Si02, а други съединения, които могат да произвеждат котлен камък, са CaF2, BaS04, SrS04 и Ca3(PO4)2. Общият метод за инхибиране на котления камък е добавянето на инхибитор на котления камък. Инхибиторите за котлен камък, използвани в моята работилница, са Nalco PC191 и Европа и Америка NP200.
2.Контрол НА замърсяване с колоидни и твърди частици
Замърсяването с колоиди и частици може сериозно да повлияе на работата на мембранните елементи за обратна осмоза, като значително намаляване на изхода на прясна вода, понякога също намаляване на скоростта на обезсоляване, първоначалният симптом на замърсяване с колоиди и частици е увеличаването на разликата в налягането между входа и изход на компонентите на мембраната за обратна осмоза.
Най-честият начин за преценка на водния колоид и частиците в мембранните елементи за обратна осмоза е да се измери SDI стойността на водата, понякога наричана F стойност (индекс на замърсяване), която е един от важните показатели за наблюдение на работата на системата за предварителна обработка с обратна осмоза .
SDI (индекс на плътност на тиня) е промяната на скоростта на филтриране на водата за единица време, за да се покаже замърсяването на качеството на водата. Количеството колоиди и прахови частици във водата ще повлияе на размера на SDI. Стойността на SDI може да се определи от SDI инструмент.
3. Контрол на мембранното микробно замърсяване
Микроорганизмите в суровата вода включват главно бактерии, водорасли, гъбички, вируси и други висши организми. В процеса на обратна осмоза, микроорганизмите и разтворените хранителни вещества във водата ще бъдат непрекъснато концентрирани и обогатени в мембранния елемент, което се превръща в идеалната среда и процес за образуване на биофилм. Биологичното замърсяване на компонентите на мембраната за обратна осмоза ще повлияе сериозно на работата на системата за обратна осмоза. Разликата в налягането между входа и изхода на компонентите на обратната осмоза се увеличава бързо, което води до намаляване на добива на вода от компонентите на мембраната. Понякога ще настъпи биологично замърсяване от страна на производството на вода, което води до замърсяване на водата от продукта. Например при поддръжката на устройства за обратна осмоза в някои ТЕЦ се открива зелен мъх по мембранните елементи и тръбите за прясна вода, което е типично микробно замърсяване.
След като мембранният елемент е замърсен от микроорганизми и произведе биофилм, почистването на мембранния елемент е много трудно. В допълнение, биофилмите, които не са напълно отстранени, ще предизвикат отново бърз растеж на микроорганизми. Следователно контролът на микроорганизмите също е една от най-важните задачи на предварителната обработка, особено за системите за предварителна обработка с обратна осмоза, използващи морска вода, повърхностни води и отпадъчни води като водоизточници.
Основните методи за предотвратяване на мембранни микроорганизми са: хлор, микрофилтрация или ултрафилтрация, озоново окисление, ултравиолетова стерилизация, добавяне на натриев бисулфит. Често използваните методи в системата за пречистване на водата в топлоелектрическите централи са хлорираща стерилизация и ултрафилтрационна технология за пречистване на вода преди обратна осмоза.
Като стерилизиращ агент, хлорът е в състояние бързо да инактивира много патогенни микроорганизми. Ефективността на хлора зависи от концентрацията на хлор, pH на водата и времето за контакт. В инженерните приложения остатъчният хлор във водата обикновено се контролира на повече от 0,5~1,0 mg, а времето за реакция се контролира на 20~30 минути. Дозировката на хлор трябва да се определи чрез отстраняване на грешки, тъй като органичните вещества във водата също ще консумират хлор. Хлорът се използва за стерилизация и най-добрата практическа стойност на pH е 4~6.
Използването на хлориране в системи с морска вода е различно от това в солена вода. Обикновено в морската вода има около 65 mg бром. Когато морската вода е химически обработена с водород, тя първо ще реагира с хипохлорна киселина, за да образува хипобромна киселина, така че нейният бактерициден ефект е хипобромна киселина, а не хипохлорна киселина, а хипобромната киселина няма да се разложи при по-висока стойност на pH. Следователно ефектът от хлорирането е по-добър, отколкото в солена вода.
Тъй като мембранният елемент от композитния материал има определени изисквания към остатъчния хлор във водата, е необходимо да се извърши обработка за редуциране на дехлорирането след стерилизация с хлор.
4. Контрол на органичните замърсявания
Адсорбцията на органична материя върху повърхността на мембраната ще доведе до намаляване на мембранния поток, а в тежки случаи ще причини необратима загуба на мембранен поток и ще повлияе на практическия живот на мембраната.
За повърхностните води по-голямата част от водата е естествен продукт, чрез коагулационно избистряне, DC коагулационна филтрация и комбиниран процес на третиране с филтриране с активен въглен, може значително да намали органичните вещества във водата, за да отговори на изискванията на водата с обратна осмоза.
5. Контрол на поляризацията на концентрацията
В процеса на обратна осмоза понякога има висок концентрационен градиент между концентрираната вода на повърхността на мембраната и входящата вода, което се нарича концентрационна поляризация. Когато това явление възникне, върху повърхността на мембраната ще се образува слой с относително висока концентрация и относително стабилен т. нар. "критичен слой", който възпрепятства ефективното осъществяване на процеса на обратна осмоза. Това е така, защото поляризацията на концентрацията ще увеличи проницаемото налягане на разтвора върху повърхността на мембраната и движещата сила на процеса на обратна осмоза ще бъде намалена, което ще доведе до намаляване на добива на вода и скоростта на обезсоляване. Когато концентрационната поляризация е сериозна, някои леко разтворени соли ще се утаят и ще се налепят върху повърхността на мембраната. За да се избегне поляризацията на концентрацията, ефективният метод е потокът от концентрирана вода винаги да поддържа турбулентно състояние, тоест чрез увеличаване на скоростта на входния поток да се увеличи скоростта на потока на концентрирана вода, така че концентрацията на микроразтворени солта върху повърхността на мембраната е намалена до най-ниската стойност; Освен това, след като устройството за пречистване на вода с обратна осмоза е изключено, концентрираната вода от страната на заменената концентрирана вода трябва да се измие навреме.
описание2