0102030405
Käänteisosmoosilaitoksen prosessilaitteet Teollinen vedenkäsittelyjärjestelmä
Projektin esittely
Käänteisosmoosijärjestelmän periaate
Tietyssä lämpötilassa käytetään puoliläpäisevää kalvoa makean veden erottamiseen suolaliuoksesta. Makea vesi siirtyy suolaliuokseen puoliläpäisevän kalvon läpi. Kun nesteen taso oikean kammion suolapuolen puolella nousee, muodostuu tietty paine, joka estää makean veden siirtymisen vasemmasta kammiosta suolaiselle puolelle, ja lopulta tasapaino saavutetaan. Tällä hetkellä vallitsevaa tasapainopainetta kutsutaan liuoksen osmoottiseksi paineeksi, ja tätä ilmiötä kutsutaan osmoosiksi. Jos oikean kammion suolapuolelle kohdistetaan osmoottisen paineen ylittävä ulkoinen paine, oikean kammion suolaliuoksessa oleva vesi siirtyy puoliläpäisevän kalvon läpi vasemman kammion makeaan veteen, jolloin tuore vesi voidaan erottaa suolavedestä. Tämä ilmiö on vastakohta läpäisevyysilmiölle, jota kutsutaan käänteiseksi läpäisevyysilmiöksi.
Siten käänteisosmoosisuolanpoistojärjestelmän perusta on
(1) Puoliläpäisevän kalvon selektiivinen läpäisevyys, eli se päästää selektiivisesti veden läpi mutta ei päästä suolaa läpi;
(2) Suolaliuokammion ulkoinen paine on suurempi kuin suolaliuokammion ja makean veden kammion osmoottinen paine, mikä antaa käyttövoiman vedelle siirtymään suolaliuoskammiosta makean veden kammioon. Joidenkin liuosten tyypilliset osmoottiset paineet on esitetty alla olevassa taulukossa.
Yllä olevaa puoliläpäisevää kalvoa, jota käytetään makean veden erottamiseen suolavedestä, kutsutaan käänteisosmoosikalvoksi. Käänteisosmoosikalvo on enimmäkseen valmistettu polymeerimateriaaleista. Tällä hetkellä lämpövoimalaitoksissa käytettävä käänteisosmoosikalvo on enimmäkseen valmistettu aromaattisista polyamidikomposiittimateriaaleista.
RO (Reverse Osmosis) käänteisosmoositeknologia on kalvoerotus- ja suodatustekniikka, joka perustuu paine-eroon. Sen huokoskoko on nanometrin pieni (1 nanometri = 10-9 metriä). Tietyssä paineessa H20-molekyylit voivat kulkea RO-kalvon läpi, epäorgaaniset suolat, raskasmetalli-ionit, orgaaniset aineet, kolloidit, bakteerit, virukset ja muut lähdeveden epäpuhtaudet eivät pääse kulkemaan RO-kalvon läpi, joten puhdas vesi, joka voi kulkea läpi ja tiivistetty vesi, joka ei pääse läpi, voidaan erottaa tarkasti.
Teollisissa sovelluksissa käänteisosmoosilaitokset käyttävät erikoislaitteita käänteisosmoosiprosessin helpottamiseksi. Teolliset käänteisosmoosijärjestelmät on suunniteltu käsittelemään suuria vesimääriä, ja niitä käytetään useilla teollisuudenaloilla, mukaan lukien maatalous, lääketeollisuus ja valmistus. Näissä järjestelmissä käytetyt laitteet on erityisesti suunniteltu varmistamaan, että käänteisosmoosiprosessi on tehokas ja tehokas tuottamaan makeaa vettä suolaisen veden lähteistä.
Käänteisosmoosiprosessi on tärkeä tekniikka meriveden suolanpoistossa, joka voi tarjota makeaa vettä alueille, joilla on niukasti vettä tai joissa perinteiset vesilähteet ovat saastuneet. Käänteisosmoosilaitteiden ja -tekniikan kehittyessä prosessi on edelleen keskeinen ratkaisu vesipulaan ja laatuongelmiin ympäri maailmaa.
Käänteisosmoosikalvon pääominaisuudet:
Kalvoerotuksen suunta- ja erotusominaisuudet
Käytännön käänteisosmoosikalvo on epäsymmetrinen kalvo, jossa on pintakerros ja tukikerros, sillä on selvä suunta ja selektiivisyys. Niin sanottu suuntaavuus on laittaa kalvon pinta korkeapaineiseen suolaveteen suolanpoistoa varten, paine lisää kalvon vedenläpäisevyyttä, myös suolanpoistonopeus kasvaa; Kun kalvon tukikerros laitetaan korkeapaineiseen suolaveteen, suolanpoistonopeus on lähes 0 paineen noustessa, mutta veden läpäisevyys kasvaa huomattavasti. Tästä suunnasta johtuen sitä ei voi käyttää päinvastaisessa käytössä.
Käänteisosmoosin erotusominaisuudet ioneille ja vedessä oleville orgaanisille aineille eivät ole samat, mikä voidaan tiivistää seuraavasti:
(1) Orgaaninen aines on helpompi erottaa kuin epäorgaaninen aine
(2) Elektrolyytit on helpompi erottaa kuin ei-elektrolyytit. Korkeavaraiset elektrolyytit on helpompi erottaa, ja niiden poistumisnopeudet ovat yleensä seuraavassa järjestyksessä. Fe3+> Ca2+> Na+ PO43-> S042-> C | - elektrolyytille, mitä suurempi molekyyli, sitä helpompi poistaa.
(3) Epäorgaanisten ionien poistumisnopeus liittyy hydraattiin ja hydratoituneiden ionien säteeseen ionihydrataatiotilassa. Mitä suurempi hydratoituneen ionin säde on, sitä helpompi se on poistaa. Poistomäärän järjestys on seuraava:
Mg2+, Ca2+> Li+ > Na+ > K+; F-> C|-> Br-> NO3-
(4) Polaarisen orgaanisen aineen erottelusäännöt:
Aldehydi > Alkoholi > Amiini > Happo, tertiäärinen amiini > Sekundaarinen amiini > Primaarinen amiini, sitruunahappo > Viinihappo > Omenahappo > Maitohappo > Etikkahappo
Viimeaikaiset edistysaskeleet jätekaasujen käsittelyssä ovat merkittävä edistysaskel ympäristöhaasteisiin vastaamisessa ja tarjoavat samalla yrityksille mahdollisuuksia menestyä kestävällä ja ympäristöystävällisellä tavalla. Tällä innovatiivisella ratkaisulla on varmasti myönteinen vaikutus jätekaasujen käsittelyyn ja ympäristönsuojeluun, sillä se lupaa korkean hyötysuhteen, alhaiset käyttökustannukset ja nolla toissijainen saastuminen.
(5) Pariisomeerit: tert-> Erilainen (iso-)> Zhong (sek-)> alkuperäinen (pri-)
(6) Orgaanisen aineen natriumsuolan erotuskyky on hyvä, kun taas fenoli- ja fenolirivin organismit erottuvat negatiivisesti. Kun polaaristen tai ei-polaaristen, dissosioituneiden tai dissosioitumattomien orgaanisten liuenneiden aineiden vesiliuokset erotetaan kalvolla, liuenneen aineen, liuottimen ja kalvon väliset vuorovaikutusvoimat määräävät kalvon selektiivisen läpäisevyyden. Näitä vaikutuksia ovat sähköstaattinen voima, vetysidoksen sitomisvoima, hydrofobisuus ja elektronien siirto.
(7) Yleensä liuenneilla aineilla on vain vähän vaikutusta kalvon fysikaalisiin ominaisuuksiin tai siirtoominaisuuksiin. Vain fenoli tai jotkin pienimolekyylipainoiset orgaaniset yhdisteet saavat selluloosa-asetaatin laajenemaan vesiliuoksessa. Näiden komponenttien olemassaolo vähentää yleensä kalvon vesivirtausta, joskus paljonkin.
(8) Nitraatin, perkloraatin, syanidin ja tiosyanaatin poistovaikutus ei ole yhtä hyvä kuin kloridin, ja ammoniumsuolan poistovaikutus ei ole yhtä hyvä kuin natriumsuolan.
(9) Suurin osa komponenteista, joiden suhteellinen molekyylimassa on yli 150, olivatpa ne elektrolyyttejä tai ei-elektrolyyttejä, voidaan poistaa hyvin
Lisäksi aromaattisten hiilivetyjen, sykloalkaanien, alkaanien ja natriumkloridin käänteisosmoosikalvon erotusjärjestys on erilainen.
(2) Korkeapainepumppu
Käänteisosmoosikalvoa käytettäessä vesi on lähetettävä määritettyyn paineeseen korkeapainepumpulla suolanpoistoprosessin loppuunsaattamiseksi. Tällä hetkellä lämpövoimalaitoksessa käytetyssä korkeapainepumpussa on keskipako-, mäntä- ja ruuvi- ja muita muotoja, joista monivaiheinen keskipakopumppu on laajimmin käytetty. Tämä voi saavuttaa yli 90 % ja säästää energiankulutusta. Tällaiselle pumpulle on ominaista korkea hyötysuhde.
(3) Käänteisosmoosiontologia
Käänteisosmoosirunko on yhdistetty vedenkäsittelyyksikkö, joka yhdistää ja yhdistää käänteisosmoosikalvokomponentit putkiin tietyssä järjestelyssä. Yksittäistä käänteisosmoosikalvoa kutsutaan kalvoelementiksi. Tunnistinmäärä käänteisosmoosikalvokomponentteja kytketään sarjaan tiettyjen teknisten vaatimusten mukaisesti ja kootaan yhteen käänteisosmoosikalvon kuoren kanssa kalvokomponentiksi.
1. Kalvoelementti
Käänteisosmoosikalvoelementti Käänteisosmoosikalvosta ja tukimateriaalista valmistettu perusyksikkö teolliseen käyttöön. Tällä hetkellä kelakalvoelementtejä käytetään pääasiassa lämpövoimalaitoksissa.
Tällä hetkellä useat kalvovalmistajat valmistavat erilaisia kalvokomponentteja eri teollisuuden käyttäjille. Lämpövoimalaitoksissa käytettävät kalvoelementit voidaan karkeasti jakaa: korkeapaineinen meriveden suolanpoisto käänteisosmoosikalvoelementteihin; Matalapaineinen ja erittäin matalapaineinen murtovesi suolanpoisto käänteiskalvoelementit; Likaantumista estävä kalvoelementti.
Kalvoelementtien perusvaatimukset ovat:
A. Kalvon pakkaustiheys mahdollisimman korkea.
B. Ei helppo keskittyä polarisaatioon
C. Vahva saastumisenestokyky
D. Kalvo on kätevä puhdistaa ja vaihtaa
E. Hinta on halpa
2. Kalvokuori
Paineastia, jota käytetään lataamaan käänteisosmoosikalvoelementti käänteisosmoosirunkolaitteessa, kutsutaan kalvokuoreksi, joka tunnetaan myös nimellä "paineastian" valmistusyksikkö on Haide-energia, jokainen paineastia on noin 7 metriä pitkä.
Kalvokuoren kuori on yleensä valmistettu epoksilasikuituvahvisteisesta muovikankaasta ja ulkoharja on epoksimaalaa. On myös joitain ruostumattomasta teräksestä valmistettujen kalvojen valmistajia. FRP:n vahvan korroosionkestävyyden vuoksi useimmat lämpövoimalaitokset valitsevat FRP-kalvokuoren. Paineastian materiaali on FRP.
Käänteisosmoosivedenkäsittelyjärjestelmän suorituskykyyn vaikuttavat tekijät:
Tietyissä järjestelmäolosuhteissa vesivirta ja suolan poistonopeus ovat käänteisosmoosikalvon ominaisuuksia, ja käänteisosmoosikappaleen vesivirtaukseen ja suolanpoistonopeuteen vaikuttavat monet tekijät, kuten paine, lämpötila, palautumisnopeus, sisäänvirtauksen suolaisuus ja pH-arvo.
(1) Painevaikutus
Käänteisosmoosikalvon sisääntulopaine vaikuttaa suoraan kalvovirtaukseen ja käänteisosmoosikalvon suolanpoistonopeuteen. Kalvovuon kasvulla on lineaarinen suhde käänteisosmoosin tulopaineeseen. Suolanpoistonopeudella on lineaarinen suhde tulopaineeseen, mutta kun paine saavuttaa tietyn arvon, suolanpoistonopeuden muutoskäyrä on taipumus olla tasainen eikä suolanpoistonopeus enää kasva.
(2) Lämpötilavaikutus
Suolanpoistonopeus laskee käänteisosmoosin tulolämpötilan noustessa. Veden tuottovirta kuitenkin kasvaa lähes lineaarisesti. Pääsyynä on se, että lämpötilan noustessa vesimolekyylien viskositeetti laskee ja diffuusiokyky on vahva, joten vesivirta kasvaa. Lämpötilan noustessa käänteisosmoosikalvon läpi kulkevan suolan nopeus kiihtyy, joten suolanpoistonopeus vähenee. Raakaveden lämpötila on tärkeä vertailuindeksi käänteisosmoosijärjestelmän suunnittelussa. Esimerkiksi kun voimalaitoksessa tehdään teknistä käänteisosmoositekniikan muutosta, suunnittelussa raakaveden veden lämpötila lasketaan 25 ℃:n mukaan ja laskettu tulopaine on 1,6 MPa. Veden lämpötila järjestelmän todellisessa toiminnassa on kuitenkin vain 8 ℃, ja tulopaine on nostettava 2,0 MPa:iin makean veden suunnitellun virtauksen varmistamiseksi. Tämän seurauksena järjestelmän toiminnan energiankulutus kasvaa, käänteisosmoosilaitteen kalvokomponentin sisäisen tiivisterenkaan käyttöikä lyhenee ja laitteiston huoltomäärä kasvaa.
(3) Suolapitoisuuden vaikutus
Veden suolapitoisuus on tärkeä kalvon osmoottiseen paineeseen vaikuttava indeksi, ja kalvon osmoottinen paine kasvaa suolapitoisuuden kasvaessa. Jos käänteisosmoosin tulopaine pysyy muuttumattomana, tuloveden suolapitoisuus kasvaa. Koska osmoottisen paineen nousu kompensoi osan tulovoimasta, vuo pienenee ja myös suolanpoistonopeus pienenee.
(4) Hyödyntämisasteen vaikutus
Käänteisosmoosijärjestelmän talteenottonopeuden kasvu johtaa kalvoelementin tuloveden korkeampaan suolapitoisuuteen virtaussuunnassa, mikä johtaa osmoottisen paineen nousuun. Tämä kompensoi käänteisosmoosin tuloveden paineen ohjaavaa vaikutusta, mikä vähentää veden tuottovirtaa. Kalvoelementin tuloveden suolapitoisuuden kasvu johtaa suolapitoisuuden kasvuun makeassa vedessä, mikä vähentää suolanpoistonopeutta. Järjestelmäsuunnittelussa käänteisosmoosijärjestelmän maksimaalinen talteenottonopeus ei riipu osmoottisen paineen rajoituksesta, vaan riippuu usein raakaveden koostumuksesta ja suolapitoisuudesta, koska talteenottonopeuden parantuessa mikroliukoiset suolat kuten kalsiumkarbonaatti, kalsiumsulfaatti ja pii hilseilevät väkevöintiprosessissa.
(5) pH-arvon vaikutus
Erityyppisten kalvoelementtien pH-alue vaihtelee suuresti. Esimerkiksi asetaattikalvon vesivirtaus ja suolanpoistonopeus ovat yleensä stabiileja pH-alueella 4-8, ja ne vaikuttavat suuresti pH-alueella, joka on alle 4 tai korkeampi kuin 8. Tällä hetkellä suurin osa Teollisessa vedenkäsittelyssä käytetyt kalvomateriaalit ovat komposiittimateriaaleja, jotka mukautuvat laajalle pH-arvoalueelle (pH-arvoa voidaan säätää välillä 3-10 jatkuvassa käytössä, ja kalvon virtaus ja suolanpoistonopeus tällä alueella ovat suhteellisen vakaat .
Käänteisosmoosikalvon esikäsittelymenetelmä:
Käänteisosmoosikalvosuodatus eroaa suodatinkerroksen suodatinsuodatuksesta, suodatinpeti on täysisuodatus, eli raakavesi koko suodatinkerroksen läpi. Käänteisosmoosikalvosuodatus on ristivirtaussuodatusmenetelmä, eli osa raakaveden sisältämästä vedestä kulkee kalvon läpi pystysuunnassa kalvon kanssa. Tällä hetkellä kalvo sieppaa suolat ja erilaiset epäpuhtaudet, ja loput raakavedestä virtaavat kalvon pinnan suuntaisesti, mutta saasteita ei voida poistaa kokonaan. Ajan myötä jäännössaasteet tekevät kalvoelementin saastumisesta vakavampaa. Ja mitä korkeammat raakaveden saasteet ja talteenottoaste ovat, sitä nopeampi kalvon saastuminen.
1. Vaakasäätö
Kun raakaveden liukenemattomat suolat konsentroituvat jatkuvasti kalvoelementtiin ja ylittävät liukoisuusrajansa, ne saostuvat käänteisosmoosikalvon pinnalle, jota kutsutaan "hilseilyksi". Kun veden lähde määritetään, käänteisosmoosijärjestelmän talteenottonopeuden kasvaessa hilseilyriski kasvaa. Tällä hetkellä on tapana nostaa kierrätysastetta vesipulan tai jätevesipäästöjen ympäristövaikutusten vuoksi. Tässä tapauksessa harkitut skaalaushallintatoimenpiteet ovat erityisen tärkeitä. Käänteisosmoosijärjestelmässä yleisimpiä tulenkestäviä suoloja ovat CaCO3, CaSO4 ja Si02, ja muita kattilakiviä tuottavia yhdisteitä ovat CaF2, BaS04, SrS04 ja Ca3(PO4)2. Yleinen hilseilyn estomenetelmä on lisätä kalkkikiven estäjää. Pajallani käytetyt kalkkikiven estäjät ovat Nalco PC191 ja Europe and America NP200.
2. Kolloidisen ja kiinteiden hiukkasten saastumisen valvonta
Kolloidi- ja hiukkaslikaantuminen voi vaikuttaa vakavasti käänteisosmoosikalvoelementtien suorituskykyyn, kuten makean veden tuoton merkittävä väheneminen, joskus myös suolanpoistonopeus, kolloidin ja hiukkasten likaantumisen ensimmäinen oire on tuloaukon ja hiukkasten välisen paine-eron kasvu. käänteisosmoosikalvokomponenttien ulostulo.
Yleisin tapa arvioida vesikolloidia ja hiukkasia käänteisosmoosikalvoelementeissä on mitata veden SDI-arvo, jota joskus kutsutaan myös F-arvoksi (saasteindeksi), joka on yksi tärkeimmistä indikaattoreista käänteisosmoosiesikäsittelyjärjestelmän toiminnan seurannassa. .
SDI (silt density index) on veden suodatusnopeuden muutos aikayksikköä kohti osoittamaan veden laadun saastumista. Veden kolloidien ja hiukkasten määrä vaikuttaa SDI-kokoon. SDI-arvo voidaan määrittää SDI-laitteella.
3. Kalvon mikrobikontaminaation valvonta
Raakaveden mikro-organismeja ovat pääasiassa bakteerit, levät, sienet, virukset ja muut korkeammat organismit. Käänteisosmoosiprosessissa veteen olevat mikro-organismit ja liuenneet ravinteet konsentroituvat ja rikastuvat jatkuvasti kalvoelementissä, josta tulee ihanteellinen ympäristö ja prosessi biofilmin muodostumiselle. Käänteisosmoosikalvokomponenttien biologinen saastuminen vaikuttaa vakavasti käänteisosmoosijärjestelmän suorituskykyyn. Käänteisosmoosikomponenttien sisään- ja ulostulon välinen paine-ero kasvaa nopeasti, mikä johtaa kalvokomponenttien vedensaannon vähenemiseen. Joskus vedentuotantopuolella tapahtuu biologista kontaminaatiota, mikä johtaa tuoteveden saastumiseen. Esimerkiksi joissakin lämpövoimalaitoksissa käänteisosmoosilaitteita huollettaessa kalvoelementeissä ja makean veden putkissa on vihreää sammalta, mikä on tyypillistä mikrobisaastetta.
Kun kalvoelementti on saastunut mikro-organismeista ja tuottaa biofilmiä, kalvoelementin puhdistaminen on erittäin vaikeaa. Lisäksi biofilmit, joita ei poistu kokonaan, aiheuttavat taas nopeaa mikro-organismien kasvua. Siksi mikro-organismien torjunta on myös yksi esikäsittelyn tärkeimmistä tehtävistä, erityisesti käänteisosmoosiesikäsittelyjärjestelmissä, joissa käytetään merivettä, pintavettä ja jätevettä vesilähteinä.
Tärkeimmät menetelmät kalvomikro-organismien ehkäisemiseksi ovat: kloori, mikrosuodatus tai ultrasuodatuskäsittely, otsonihapetus, ultraviolettisterilointi, natriumbisulfiitin lisääminen. Lämpövoimalaitosten vedenkäsittelyjärjestelmissä yleisesti käytetyt menetelmät ovat klooraussterilointi ja ultrasuodatusvedenkäsittelytekniikka ennen käänteisosmoosia.
Sterilointiaineena kloori pystyy inaktivoimaan nopeasti monia patogeenisiä mikro-organismeja. Kloorin tehokkuus riippuu kloorin pitoisuudesta, veden pH:sta ja kosketusajasta. Teknisissä sovelluksissa jäännösklooria vedessä säädetään yleensä yli 0,5 - 1,0 mg:aan ja reaktioaikaa säädetään välillä 20 - 30 minuuttia. Kloorin annostus on määritettävä virheenkorjauksella, koska myös vedessä oleva orgaaninen aine kuluttaa klooria. Steriloinnissa käytetään klooria, ja paras käytännön pH-arvo on 4-6.
Kloorauksen käyttö merivesijärjestelmissä on erilainen kuin murtovedessä. Yleensä merivedessä on noin 65 mg bromia. Kun merivettä käsitellään kemiallisesti vedyllä, se reagoi ensin hypokloorihapon kanssa muodostaen hypobromihappoa, jolloin sen bakteereja tappava vaikutus on hypokloorihapon sijaan hypo- märkähappoa, eikä hypobromihappo hajoa korkeammalla pH-arvolla. Siksi kloorauksen vaikutus on parempi kuin murtovedessä.
Koska komposiittimateriaalin kalvoelementillä on tietyt vaatimukset vedessä olevalle jäännöskloorille, klooristeriloinnin jälkeen on suoritettava kloorinpoiston pelkistyskäsittely.
4. Orgaanisen saastumisen valvonta
Orgaanisen aineen adsorptio kalvon pinnalle vähentää kalvon virtausta ja vaikeissa tapauksissa se aiheuttaa peruuttamatonta kalvovirtauksen menetystä ja vaikuttaa kalvon käyttöikään.
Pintaveden osalta suurin osa vedestä on luonnontuotteita, koska koagulaatiopuhdistuksen, DC-koagulaatiosuodatuksen ja aktiivihiilisuodatuksen yhdistetyn käsittelyprosessin avulla voidaan vähentää huomattavasti veden orgaanista ainetta, jotta se täyttää käänteisosmoosiveden vaatimukset.
5. Pitoisuuden polarisaation ohjaus
Käänteisosmoosiprosessissa kalvon pinnalla olevan tiivistetyn veden ja sisäänvirtaavan veden välillä on joskus suuri pitoisuusgradientti, jota kutsutaan konsentraatiopolarisaatioksi. Tämän ilmiön ilmetessä kalvon pinnalle muodostuu suhteellisen korkean pitoisuuden ja suhteellisen stabiilin ns. "kriittinen kerros" kerros, joka estää käänteisosmoosiprosessin tehokkaan toteuttamisen. Tämä johtuu siitä, että konsentraatiopolarisaatio lisää liuosta läpäisevää painetta kalvon pinnalla ja käänteisosmoosiprosessin käyttövoima vähenee, mikä vähentää veden saantoa ja suolanpoistonopeutta. Kun pitoisuuspolarisaatio on vakava, jotkut hieman liuenneet suolat saostuvat ja hilseilevät kalvon pinnalle. Konsentraatiopolarisoitumisen välttämiseksi tehokas menetelmä on saada väkevöidyn veden virtaus aina ylläpitämään turbulenttia tilaa, eli lisäämällä tulovirtausta tiivistetyn veden virtausnopeuden lisäämiseksi siten, että mikroliuenneen veden pitoisuus kalvon pinnalla oleva suola vähennetään alimpaan arvoon; Lisäksi kun käänteisosmoosivedenkäsittelylaite on sammutettu, tiivistetty vesi vaihdetun tiivisteveden puolella tulee pestä ajoissa.
kuvaus2