0102030405
Procesna oprema postrojenja za reverznu osmozu Industrijski sistem za prečišćavanje vode
Uvod u projekat
Princip sistema reverzne osmoze
Na određenoj temperaturi koristi se polupropusna membrana za odvajanje slatke vode od slane. Slatka voda prelazi u fiziološki rastvor kroz polupropusnu membranu. Kako nivo tečnosti na fiziološkoj strani desne komore raste, stvara se određeni pritisak kako bi se sprečilo da se slatka voda iz leve komore pomeri na fiziološku stranu, i konačno je postignuta ravnoteža. Ravnotežni pritisak u ovom trenutku naziva se osmotski pritisak rastvora, a ovaj fenomen se naziva osmoza. Ako se na fiziološku stranu desne komore dovede vanjski pritisak koji premašuje osmotski, voda u slanom rastvoru desne komore će se kroz polupropusnu membranu kretati u slatku vodu lijeve komore, tako da svježa voda se može odvojiti od slane vode. Ovaj fenomen je suprotan fenomenu propusnosti, koji se naziva fenomen reverzne propusnosti.
Dakle, osnova sistema desalinizacije reverznom osmozom je
(1) Selektivna propusnost polupropusne membrane, odnosno selektivno propušta vodu, ali ne dozvoljava sol;
(2) Vanjski pritisak fiziološke komore veći je od osmotskog tlaka slane komore i komore slatke vode, što daje pokretačku snagu za kretanje vode iz fiziološke komore u komoru za slatku vodu. Tipični osmotski pritisci za neke otopine prikazani su u tabeli ispod.
Gornja polupropusna membrana koja se koristi za odvajanje slatke vode od slane naziva se membrana reverzne osmoze. Membrana za reverznu osmozu je uglavnom izrađena od polimernih materijala. Trenutno se membrane reverzne osmoze koje se koriste u termoelektranama uglavnom izrađuju od aromatičnih poliamidnih kompozitnih materijala.
RO (reverzna osmoza) tehnologija reverzne osmoze je tehnologija membranskog odvajanja i filtracije koju pokreće razlika tlaka. Njegova veličina pora je samo nanometar (1 nanometar = 10-9 metara). Pod određenim pritiskom, molekule H20 mogu proći kroz RO membranu, anorganske soli, jone teških metala, organske tvari, koloide, bakterije, viruse i druge nečistoće u izvornoj vodi ne mogu proći kroz RO membranu, tako da čista voda koja može proći kroz i koncentrisana voda koja ne može proći može se striktno razlikovati.
U industrijskim aplikacijama, postrojenja za reverznu osmozu koriste specijaliziranu opremu za olakšavanje procesa reverzne osmoze. Industrijski sistemi reverzne osmoze dizajnirani su za tretiranje velikih količina vode i koriste se u različitim industrijama uključujući poljoprivredu, farmaciju i proizvodnju. Oprema koja se koristi u ovim sistemima je posebno dizajnirana da osigura da proces reverzne osmoze bude efikasan i efikasan u proizvodnji slatke vode iz izvora slane vode.
Proces reverzne osmoze je važna tehnologija za desalinizaciju morske vode, koja može osigurati svježu vodu u područjima gdje je voda oskudna ili gdje su tradicionalni izvori vode zagađeni. Kako oprema za reverznu osmozu i tehnologija napreduju, proces ostaje ključno rješenje za nestašice vode i pitanja kvaliteta širom svijeta.
Glavne karakteristike membrane reverzne osmoze:
Usmjerenost i karakteristike razdvajanja membranske separacije
Praktična membrana reverzne osmoze je asimetrična membrana, ima površinski sloj i potporni sloj, ima očigledan smjer i selektivnost. Takozvana usmjerenost je da se površina membrane stavi u slanu otopinu pod visokim pritiskom za odslađivanje, pritisak povećava propusnost vode membrane, brzina odsoljevanja se također povećava; Kada se noseći sloj membrane stavi u slanu vodu visokog pritiska, brzina desalinizacije je skoro 0 sa povećanjem pritiska, ali se propusnost vode značajno povećava. Zbog ove usmjerenosti, ne može se koristiti obrnuto kada se primjenjuje.
Karakteristike separacije reverzne osmoze za jone i organsku tvar u vodi nisu iste, što se može sažeti na sljedeći način
(1) Organsku materiju je lakše odvojiti nego neorgansku
(2) Elektroliti se lakše odvajaju od neelektrolita. Elektroliti s visokim nabojem lakše se odvajaju, a njihove stope uklanjanja su općenito sljedećim redoslijedom. Fe3+> Ca2+> Na+ PO43-> S042-> C | - za elektrolit, što je veća molekula, to se lakše uklanja.
(3) Brzina uklanjanja neorganskih jona povezana je sa hidratom i radijusom hidratisanih jona u stanju hidratacije jona. Što je veći radijus hidratisanog jona, lakše ga je ukloniti. Redoslijed brzine uklanjanja je sljedeći:
Mg2+, Ca2+> Li+ > Na+ > K+; F-> C|-> Br-> NO3-
(4) Pravila odvajanja polarnih organskih materija:
Aldehid > Alkohol > Amin > Kiselina, tercijarni amin > Sekundarni amin > Primarni amin, limunska kiselina > Vinska kiselina > Jabučna kiselina > Mliječna kiselina > octena kiselina
Nedavni napredak u tretmanu otpadnih gasova predstavlja značajan napredak u rješavanju ekoloških izazova, a istovremeno pruža mogućnosti preduzećima da napreduju na održiv, ekološki prihvatljiv način. Ovo inovativno rješenje sigurno će imati pozitivan uticaj u oblastima tretmana otpadnih gasova i zaštite životne sredine sa svojim obećanjem visoke efikasnosti, niskih operativnih troškova i nulte sekundarnog zagađenja.
(5) Par izomera: tert- > Različiti (izo-) > Zhong (sec-) > Original (pri-)
(6) Performanse odvajanja natrijeve soli organske tvari su dobre, dok organizmi fenola i fenola pokazuju negativno odvajanje. Kada su vodene otopine polarnih ili nepolarnih, disociranih ili nedisociranih organskih otopljenih tvari odvojene membranom, sile interakcije između otopljene tvari, rastvarača i membrane određuju selektivnu permeabilnost membrane. Ovi efekti uključuju elektrostatičku silu, silu vezivanja vodonične veze, hidrofobnost i prijenos elektrona.
(7) Općenito, otopljene tvari imaju mali utjecaj na fizička svojstva ili prijenosna svojstva membrane. Samo fenol ili neka organska jedinjenja male molekularne težine će učiniti da se celulozni acetat proširi u vodenom rastvoru. Postojanje ovih komponenti generalno će dovesti do smanjenja protoka vode kroz membranu, ponekad i dosta.
(8) Učinak uklanjanja nitrata, perklorata, cijanida i tiocijanata nije tako dobar kao klorid, a učinak uklanjanja amonijumove soli nije tako dobar kao natrijeva sol.
(9) Većina komponenti s relativnom molekulskom masom većom od 150, bilo da su elektrolit ili neelektrolit, može se dobro ukloniti
Osim toga, membrana reverzne osmoze za aromatične ugljovodonike, cikloalkane, alkane i natrijum hlorida je različita.
(2) Pumpa visokog pritiska
U radu membrane reverzne osmoze, vodu je potrebno poslati visokotlačnom pumpom do specificiranog tlaka kako bi se završio proces odsoljevanja. Trenutno visokotlačna pumpa koja se koristi u termoelektranama ima centrifugalnu, klipnu i vijčanu i druge oblike, među kojima se najviše koristi višestepena centrifugalna pumpa. Ovo može doseći više od 90% i uštedjeti potrošnju energije. Ovu vrstu pumpe karakteriše visoka efikasnost.
(3) Ontologija reverzne osmoze
Tijelo reverzne osmoze je kombinirana jedinica za tretman vode koja kombinira i povezuje komponente membrane reverzne osmoze s cijevima u određenom rasporedu. Jedna membrana reverzne osmoze naziva se membranski element. Senzorni broj komponenti membrane za reverznu osmozu je povezan u seriju u skladu s određenim tehničkim zahtjevima i spojen s jednom školjkom membrane za reverznu osmozu kako bi se formirala komponenta membrane.
1. Membranski element
Element membrane za reverznu osmozu Osnovna jedinica izrađena od membrane za reverznu osmozu i potpornog materijala sa funkcijom industrijske upotrebe. Trenutno se elementi zavojne membrane uglavnom koriste u termoelektranama.
Trenutno, različiti proizvođači membrana proizvode različite membranske komponente za različite industrijske korisnike. Membranski elementi koji se primjenjuju u termoelektranama mogu se grubo podijeliti na: membranske elemente za desalinizaciju morske vode visokog pritiska za reverznu osmozu; Elementi reverzne membrane za odslađivanje slane vode niskog pritiska i ultra niskog pritiska; Element membrane protiv obrastanja.
Osnovni zahtjevi za membranske elemente su:
A. Gustina pakovanja filma što je veća.
B. Nije lako koncentrirati polarizaciju
C. Jaka sposobnost protiv zagađenja
D. Pogodno je očistiti i zamijeniti membranu
E. Cijena je jeftina
2.Membranska školjka
Posuda pod pritiskom koja se koristi za punjenje elementa membrane reverzne osmoze u uređaju za tijelo reverzne osmoze naziva se membranska školjka, poznata i kao proizvodna jedinica "posuda pod pritiskom" je Haide energija, svaka posuda pod pritiskom je duga oko 7 metara.
Školjka omotača filma je uglavnom napravljena od plastične tkanine ojačane epoksidnim staklenim vlaknima, a vanjska četka je epoksidna boja. Postoje i neki proizvođači proizvoda za ljuske od nehrđajućeg čelika. Zbog jake otpornosti na koroziju FRP-a, većina termoelektrana bira FRP filmsku školjku. Materijal posude pod pritiskom je FRP.
Faktori koji utiču na performanse sistema za obradu vode reverznom osmozom:
Za specifične sistemske uslove, protok vode i brzina odslanjavanja su karakteristike membrane reverzne osmoze, a postoji mnogo faktora koji utiču na protok vode i brzinu odsoljavanja tela reverzne osmoze, uglavnom uključujući pritisak, temperaturu, stopu oporavka, uticaj saliniteta i pH vrednost
(1) Efekat pritiska
Ulazni pritisak membrane reverzne osmoze direktno utiče na fluks membrane i brzinu odsoljevanja membrane reverzne osmoze. Povećanje membranskog fluksa ima linearnu vezu sa ulaznim pritiskom reverzne osmoze. Brzina desalinizacije ima linearnu vezu sa ulaznim pritiskom, ali kada pritisak dostigne određenu vrijednost, kriva promjene brzine desalinizacije ima tendenciju da bude ravna i brzina desalinizacije se više ne povećava.
(2) Temperaturni efekat
Brzina odsoljevanja opada s povećanjem ulazne temperature reverzne osmoze. Međutim, protok vode raste gotovo linearno. Glavni razlog je taj što kada se temperatura poveća, viskoznost molekula vode opada, a difuzijska sposobnost je jaka, pa se tok vode povećava. Sa povećanjem temperature, brzina prolaska soli kroz membranu reverzne osmoze će se ubrzati, pa će se brzina desalinizacije smanjiti. Temperatura sirove vode je važan referentni indeks za dizajn sistema reverzne osmoze. Na primjer, kada elektrana prolazi kroz tehničku transformaciju inženjeringa reverzne osmoze, temperatura vode sirove vode u projektu izračunava se prema 25℃, a izračunati ulazni tlak je 1,6 MPa. Međutim, temperatura vode u stvarnom radu sistema je samo 8 ℃, a ulazni pritisak se mora povećati na 2,0 MPa da bi se osigurao projektovani protok sveže vode. Kao rezultat, povećava se potrošnja energije u radu sistema, skraćuje se vijek trajanja unutrašnjeg zaptivnog prstena membranske komponente uređaja za reverznu osmozu, a povećava se količina održavanja opreme.
(3) Efekat sadržaja soli
Koncentracija soli u vodi je važan indeks koji utiče na membranski osmotski pritisak, a membranski osmotski pritisak raste sa povećanjem sadržaja soli. Pod uslovom da ulazni pritisak reverzne osmoze ostane nepromenjen, sadržaj soli u ulaznoj vodi se povećava. Budući da povećanje osmotskog pritiska nadoknađuje dio ulazne sile, fluks se smanjuje, a brzina desalinizacije također se smanjuje.
(4) Utjecaj stope oporavka
Povećanje stope oporavka sistema reverzne osmoze će dovesti do većeg sadržaja soli u ulaznoj vodi membranskog elementa duž pravca strujanja, što će rezultirati povećanjem osmotskog pritiska. Ovo će nadoknaditi pokretački efekat ulaznog pritiska vode reverzne osmoze, čime se smanjuje protok vode. Povećanje sadržaja soli u ulaznoj vodi membranskog elementa dovodi do povećanja sadržaja soli u slatkoj vodi, čime se smanjuje brzina desalinizacije. U dizajnu sistema, maksimalna stopa oporavka sistema reverzne osmoze ne zavisi od ograničenja osmotskog pritiska, već često zavisi od sastava i sadržaja soli u sirovoj vodi, jer sa poboljšanjem stope oporavka, mikrorastvorljive soli kao što su kalcijum karbonat, kalcijum sulfat i silicijum će se povećati u procesu koncentracije.
(5) Uticaj pH vrednosti
Opseg pH koji se primjenjuje na različite tipove membranskih elemenata uvelike varira. Na primjer, protok vode i brzina desalinizacije acetatne membrane imaju tendenciju da budu stabilni u rasponu pH vrijednosti 4-8, i na njih uvelike utječu u rasponu pH vrijednosti ispod 4 ili više od 8. Trenutno, velika većina membranski materijali koji se koriste za obradu industrijske vode su kompozitni materijali, koji se prilagođavaju širokom rasponu pH vrijednosti (vrijednost pH može se kontrolirati u rasponu od 3~10 u kontinuiranom radu, a protok membrane i brzina desalinizacije u ovom rasponu su relativno stabilni .
Metoda prethodnog tretmana membrane reverzne osmoze:
Filtriranje membranom reverzne osmoze razlikuje se od filtracije filterskog sloja, filterski sloj je puna filtracija, odnosno sirova voda kroz sloj filtera. Filtracija membranom reverzne osmoze je metoda filtracije unakrsnim tokom, odnosno dio vode u sirovoj vodi prolazi kroz membranu u vertikalnom smjeru s membranom. U ovom trenutku, soli i različiti zagađivači se presreću membranom, a izvode ih preostali dio sirove vode koja teče paralelno s površinom membrane, ali zagađivači se ne mogu u potpunosti ukloniti. Kako vrijeme prolazi, zaostali zagađivači će učiniti zagađenje elementa membrane ozbiljnijim. I što su veći zagađivači sirove vode i stopa oporavka, to je brže zagađenje membrane.
1. Kontrola skale
Kada se nerastvorljive soli u sirovoj vodi kontinuirano koncentrišu u elementu membrane i prekorače svoju granicu rastvorljivosti, one će se taložiti na površini membrane reverzne osmoze, što se naziva "skaliranje". Kada se odredi izvor vode, kako se stopa obnavljanja sistema reverzne osmoze povećava, povećava se rizik od kamenca. Trenutno je uobičajeno povećati stope recikliranja zbog nestašice vode ili uticaja ispuštanja otpadnih voda na okoliš. U ovom slučaju, promišljene mjere kontrole skaliranja su posebno važne. U sistemu reverzne osmoze, uobičajene vatrostalne soli su CaCO3, CaSO4 i Si02, a druga jedinjenja koja mogu proizvesti kamenac su CaF2, BaS04, SrS04 i Ca3(PO4)2. Uobičajena metoda inhibicije kamenca je dodavanje inhibitora kamenca. Inhibitori kamenca koji se koriste u mojoj radionici su Nalco PC191 i Evropa i Amerika NP200.
2.Kontrola kontaminacije koloidnim i čvrstim česticama
Zagađivanje koloida i čestica može ozbiljno utjecati na performanse elemenata membrane reverzne osmoze, kao što je značajno smanjenje izlaza slatke vode, ponekad i smanjenje brzine desalinizacije, početni simptom koloidnog i čestica je povećanje razlike tlaka između ulaza i izlaz komponenti membrane reverzne osmoze.
Najčešći način za procjenu koloida vode i čestica u elementima membrane reverzne osmoze je mjerenje SDI vrijednosti vode, koja se ponekad naziva F vrijednost (indeks zagađenja), što je jedan od važnih indikatora za praćenje rada sistema za predtretman reverznom osmozom. .
SDI (indeks gustine mulja) je promjena brzine filtracije vode u jedinici vremena koja ukazuje na zagađenje kvaliteta vode. Količina koloida i čestica u vodi će utjecati na veličinu SDI. SDI vrijednost se može odrediti SDI instrumentom.
3. Kontrola mikrobne kontaminacije membrane
Mikroorganizmi u sirovoj vodi uglavnom uključuju bakterije, alge, gljive, viruse i druge više organizme. U procesu reverzne osmoze, mikroorganizmi i rastvoreni nutrijenti u vodi će se kontinuirano koncentrirati i obogaćivati u elementu membrane, koji postaje idealno okruženje i proces za formiranje biofilma. Biološka kontaminacija komponenti membrane reverzne osmoze će ozbiljno uticati na performanse sistema reverzne osmoze. Razlika u tlaku između ulaza i izlaza komponenti reverzne osmoze se brzo povećava, što rezultira smanjenjem prinosa vode komponentama membrane. Ponekad će doći do biološke kontaminacije na strani proizvodnje vode, što rezultira kontaminacijom vode proizvoda. Na primjer, u održavanju uređaja za reverznu osmozu u nekim termoelektranama na membranskim elementima i cijevima za slatku vodu nalazi se zelena mahovina, što je tipično mikrobno zagađenje.
Jednom kada je membranski element kontaminiran mikroorganizmima i proizvodi biofilm, čišćenje membranskog elementa je vrlo teško. Osim toga, biofilmovi koji nisu u potpunosti uklonjeni opet će uzrokovati brzi rast mikroorganizama. Stoga je kontrola mikroorganizama također jedan od najvažnijih zadataka predtretmana, posebno za sisteme za predtretman reverznom osmozom koji koriste morsku, površinsku i otpadnu vodu kao izvore vode.
Glavne metode za prevenciju membranskih mikroorganizama su: hlor, mikrofiltracija ili ultrafiltracija, oksidacija ozona, ultraljubičasta sterilizacija, dodavanje natrijum bisulfita. Najčešće korišćene metode u sistemu tretmana vode termoelektrane su sterilizacija hlorisanjem i tehnologija obrade vode ultrafiltracijom pre reverzne osmoze.
Kao sredstvo za sterilizaciju, hlor može brzo inaktivirati mnoge patogene mikroorganizme. Efikasnost hlora zavisi od koncentracije hlora, pH vode i vremena kontakta. U inženjerskim aplikacijama, rezidualni hlor u vodi se generalno kontroliše na više od 0,5~1,0mg, a vreme reakcije se kontroliše na 20~30min. Dozu hlora potrebno je odrediti otklanjanjem grešaka, jer će i organska tvar u vodi trošiti hlor. Za sterilizaciju se koristi hlor, a najbolja praktična pH vrijednost je 4~6.
Upotreba hloriranja u sistemima morske vode razlikuje se od one u bočaćoj vodi. Obično se u morskoj vodi nalazi oko 65 mg broma. Kada se morska voda hemijski tretira vodonikom, ona će prvo reagovati sa hipohlornom kiselinom da bi se formirala hipobromova kiselina, tako da je njen baktericidni efekat hipomokra kiselina, a ne hipohlorna kiselina, a hipobromova kiselina se neće razgraditi pri višoj pH vrednosti. Zbog toga je učinak hloriranja bolji nego u boćastoj vodi.
Budući da membranski element kompozitnog materijala ima određene zahtjeve za zaostali hlor u vodi, potrebno je nakon sterilizacije hlorom provesti tretman redukcije dehloracije.
4. Kontrola organskog zagađenja
Adsorpcija organske tvari na površini membrane će uzrokovati smanjenje protoka membrane, au teškim slučajevima će uzrokovati nepovratni gubitak membranskog toka i utjecati na praktični vijek trajanja membrane.
Za površinske vode, većina vode su prirodni proizvodi, kroz prečišćavanje koagulacije, DC koagulacionu filtraciju i kombinovani proces tretmana filtracijom aktivnim ugljem, može uvelike smanjiti organsku tvar u vodi, kako bi se zadovoljili zahtjevi vode reverzne osmoze.
5. Kontrola polarizacije koncentracije
U procesu reverzne osmoze ponekad postoji visok gradijent koncentracije između koncentrirane vode na površini membrane i vode koja ulazi, što se naziva polarizacija koncentracije. Kada dođe do ovog fenomena, na površini membrane će se formirati sloj relativno visoke koncentracije i relativno stabilnog tzv. „kritičnog sloja“, koji otežava efikasno sprovođenje procesa reverzne osmoze. To je zato što će koncentracijska polarizacija povećati propusni tlak otopine na površini membrane, a pokretačka snaga procesa reverzne osmoze će se smanjiti, što će rezultirati smanjenjem prinosa vode i brzine desalinizacije. Kada je koncentracijska polarizacija ozbiljna, neke blago otopljene soli će se taložiti i slagati na površini membrane. Kako bi se izbjegla polarizacija koncentracije, efikasna metoda je da protok koncentrirane vode uvijek održava turbulentno stanje, odnosno povećanjem ulaznog protoka povećava brzinu protoka koncentrirane vode, tako da koncentracija mikro-otopljene vode sol na površini membrane je smanjena na najnižu vrijednost; Osim toga, nakon što se uređaj za obradu vode reverznom osmozom isključi, koncentriranu vodu na strani zamijenjene koncentrirane vode treba na vrijeme isprati.
opis2