0102030405
Equipos de proceso da planta de ósmose inversa Sistema de tratamento de auga industrial
Presentación do proxecto
Principio do sistema de ósmose inversa
A certa temperatura, utilízase unha membrana semipermeable para separar a auga doce da solución salina. A auga doce móvese á solución salina a través da membrana semipermeable. A medida que aumenta o nivel de líquido no lado salino do ventrículo dereito, xérase unha certa presión para evitar que a auga doce do ventrículo esquerdo se mova cara ao lado salino, e finalmente chégase ao equilibrio. A presión de equilibrio neste momento chámase presión osmótica da solución, e este fenómeno chámase osmose. Se se aplica unha presión externa superior á presión osmótica ao lado salino do ventrículo dereito, a auga da solución salina do ventrículo dereito pasará á auga doce do ventrículo esquerdo a través da membrana semipermeable, de xeito que o a auga pódese separar da auga salgada. Este fenómeno é o contrario ao fenómeno de permeabilidade, chamado fenómeno de permeabilidade inversa.
Así, a base do sistema de desalinización de ósmose inversa é
(1) A permeabilidade selectiva da membrana semipermeable, é dicir, deixar pasar a auga selectivamente pero non deixar pasar o sal;
(2) A presión externa da cámara salina é maior que a presión osmótica da cámara salina e da cámara de auga doce, o que proporciona a forza motriz para que a auga se mova da cámara salina á cámara de auga doce. As presións osmóticas típicas para algunhas solucións móstranse na seguinte táboa.
A membrana semipermeable anterior utilizada para separar a auga doce da auga salgada chámase membrana de ósmose inversa. A membrana de ósmose inversa está feita principalmente de materiais polímeros. Na actualidade, a membrana de ósmose inversa utilizada nas centrais térmicas está feita principalmente de materiais compostos de poliamida aromática.
A tecnoloxía de ósmose inversa RO (osmose inversa) é unha tecnoloxía de separación e filtración de membrana alimentada pola diferenza de presión. O seu tamaño de poro é tan pequeno como un nanómetro (1 nanómetro = 10-9 metros). Baixo unha certa presión, as moléculas de H20 poden atravesar a membrana RO, sales inorgánicas, ións de metais pesados, materia orgánica, coloides, bacterias, virus e outras impurezas na fonte de auga non poden pasar pola membrana RO, polo que a auga pura que pode pasar. e pódese distinguir rigorosamente a auga concentrada que non pode pasar.
En aplicacións industriais, as plantas de ósmose inversa utilizan equipos especializados para facilitar o proceso de ósmose inversa. Os sistemas industriais de ósmose inversa están deseñados para tratar grandes volumes de auga e utilízanse en varias industrias, incluíndo a agricultura, a farmacéutica e a fabricación. Os equipos utilizados nestes sistemas están deseñados especificamente para garantir que o proceso de ósmose inversa sexa eficiente e eficaz na produción de auga doce a partir de fontes de auga salgada.
O proceso de ósmose inversa é unha tecnoloxía importante para a desalinización da auga do mar, que pode proporcionar auga doce a zonas onde a auga é escasa ou onde as fontes tradicionais de auga están contaminadas. A medida que avanzan os equipos de ósmose inversa e a tecnoloxía, o proceso segue sendo unha solución clave para a escaseza de auga e os problemas de calidade en todo o mundo.
As principais características da membrana de ósmose inversa:
Características de direccionalidade e separación da separación por membrana
A membrana de ósmose inversa práctica é unha membrana asimétrica, hai unha capa superficial e unha capa de soporte, ten unha dirección e selectividade obvias. A chamada directividade é poñer a superficie da membrana en salmoira de alta presión para a desalación, a presión aumenta a permeabilidade á auga da membrana, a taxa de desalación tamén aumenta; Cando a capa de soporte da membrana se coloca en salmoira a alta presión, a taxa de desalinización é case 0 co aumento da presión, pero a permeabilidade á auga aumenta moito. Debido a esta direccionalidade, non se pode usar ao revés cando se aplica.
As características de separación da ósmose inversa para ións e materia orgánica na auga non son as mesmas, que se poden resumir do seguinte xeito
(1) A materia orgánica é máis fácil de separar que a materia inorgánica
(2) Os electrólitos son máis fáciles de separar que os non electrólitos. Os electrólitos con altas cargas son máis fáciles de separar e as súas taxas de eliminación xeralmente están na seguinte orde. Fe3+> Ca2+> Na+ PO43-> S042-> C | - para o electrólito, canto máis grande sexa a molécula, máis fácil de eliminar.
(3) A taxa de eliminación de ións inorgánicos está relacionada co hidrato e o radio dos ións hidratados no estado de hidratación iónica. Canto maior sexa o raio do ión hidratado, máis fácil será eliminalo. A orde da taxa de eliminación é a seguinte:
Mg2+, Ca2+> Li+ > Na+ > K+; F-> C|-> Br-> NO3-
(4) Regras de separación da materia orgánica polar:
Aldehído > Alcohol > Amina > Ácido, amina terciaria > Amina secundaria > Amina primaria, ácido cítrico > Ácido tartárico > Ácido málico > Ácido láctico > Ácido acético
Os avances recentes no tratamento de gases residuais representan un avance significativo para abordar os desafíos ambientais ao tempo que ofrecen oportunidades para que as empresas prosperen de forma sostible e respectuosa co medio ambiente. Esta solución innovadora está obrigada a ter un impacto positivo nos campos do tratamento de gases residuais e da protección ambiental coa súa promesa de alta eficiencia, baixos custos operativos e cero contaminación secundaria.
(5) Pares de isómeros: tert- > Diferente (iso-) > Zhong (sec-) > Orixinal (pri-)
(6) O rendemento da separación de sal de sodio da materia orgánica é bo, mentres que os organismos da fila de fenol e fenol mostran unha separación negativa. Cando as solucións acuosas de solutos orgánicos polares ou non polares, disociados ou non disociados se separan por membrana, as forzas de interacción entre soluto, disolvente e membrana determinan a permeabilidade selectiva da membrana. Estes efectos inclúen forza electrostática, forza de enlace de hidróxeno, hidrofobicidade e transferencia de electróns.
(7) Xeralmente, os solutos teñen pouca influencia nas propiedades físicas ou nas propiedades de transferencia da membrana. Só o fenol ou algúns compostos orgánicos de baixo peso molecular farán que o acetato de celulosa se expanda en solución acuosa. A existencia destes compoñentes fará en xeral que o fluxo de auga da membrana diminúa, ás veces moito.
(8) O efecto de eliminación de nitrato, perclorato, cianuro e tiocianato non é tan bo como o cloruro e o efecto de eliminación do sal de amonio non é tan bo como o sal de sodio.
(9) A maioría dos compoñentes cunha masa molecular relativa superior a 150, xa sexan electrólitos ou non, pódense eliminar ben
Ademais, a membrana de ósmose inversa para hidrocarburos aromáticos, cicloalcanos, alcanos e a orde de separación do cloruro de sodio é diferente.
(2) Bomba de alta presión
No funcionamento da membrana de ósmose inversa, a auga debe enviarse á presión especificada mediante unha bomba de alta presión para completar o proceso de desalado. Actualmente, a bomba de alta presión utilizada na central térmica ten centrífuga, émbolo e parafuso e outras formas, entre as cales, a bomba centrífuga multietapa é a máis utilizada. Isto pode chegar a máis do 90% e aforrar o consumo de enerxía. Este tipo de bomba caracterízase por unha alta eficiencia.
(3) Ontoloxía de ósmose inversa
O corpo de ósmose inversa é unha unidade combinada de tratamento de auga que combina e conecta os compoñentes da membrana de ósmose inversa con tubos nunha determinada disposición. Unha única membrana de ósmose inversa chámase elemento de membrana. Un número de detección de compoñentes da membrana de ósmose inversa están conectados en serie segundo certos requisitos técnicos e ensamblados cunha única capa de membrana de ósmose inversa para formar un compoñente de membrana.
1. Elemento de membrana
Elemento de membrana de ósmose inversa Unidade básica feita de membrana de ósmose inversa e material de soporte con función de uso industrial. Na actualidade, os elementos de membrana de bobina empréganse principalmente nas centrais térmicas.
Na actualidade, varios fabricantes de membranas producen unha variedade de compoñentes de membrana para diferentes usuarios da industria. Os elementos de membrana aplicados nas centrais térmicas pódense dividir grosso modo en: elementos de membrana de ósmose inversa desalinización de auga de mar a alta presión; Elementos de membrana inversa de desalación de auga salobre a baixa presión e ultra baixa presión; Elemento de membrana antiincrustante.
Os requisitos básicos dos elementos de membrana son:
A. Densidade de embalaxe de película o máis alta posible.
B. Non é fácil de concentración polarización
C. Forte capacidade anticontaminación
D. É conveniente limpar e substituír a membrana
E. O prezo é barato
2.Cuberta de membrana
O recipiente a presión usado para cargar o elemento da membrana de ósmose inversa no dispositivo do corpo de ósmose inversa chámase capa de membrana, tamén coñecida como unidade de fabricación "recipiente a presión" é a enerxía Haide, cada recipiente a presión ten uns 7 metros de lonxitude.
A capa da película está feita xeralmente de tecido plástico reforzado con fibra de vidro epoxi, e o cepillo exterior é pintura epoxi. Tamén hai algúns fabricantes de produtos para a capa de película de aceiro inoxidable. Debido á forte resistencia á corrosión do FRP, a maioría das centrais térmicas elixen a capa de película FRP. O material do recipiente a presión é FRP.
Factores que afectan ao rendemento do sistema de tratamento de auga por ósmose inversa:
Para condicións específicas do sistema, o fluxo de auga e a taxa de desalación son as características da membrana de ósmose inversa, e hai moitos factores que afectan o fluxo de auga e a taxa de desalación do corpo de ósmose inversa, incluíndo principalmente a presión, a temperatura, a taxa de recuperación, a salinidade do afluente e o valor do pH.
(1) Efecto da presión
A presión de entrada da membrana de ósmose inversa afecta directamente o fluxo da membrana e a taxa de desalación da membrana de ósmose inversa. O aumento do fluxo da membrana ten unha relación lineal coa presión de entrada da ósmose inversa. A taxa de desalinización ten unha relación lineal coa presión do afluente, pero cando a presión alcanza un determinado valor, a curva de cambio da taxa de desalinización tende a ser plana e a taxa de desalinización xa non aumenta.
(2) Efecto da temperatura
A taxa de desalado diminúe co aumento da temperatura de entrada da ósmose inversa. Non obstante, o fluxo de auga aumenta case de forma lineal. A razón principal é que cando a temperatura aumenta, a viscosidade das moléculas de auga diminúe e a capacidade de difusión é forte, polo que o fluxo de auga aumenta. Co aumento da temperatura, a taxa de sal que pasa pola membrana de ósmose inversa acelerarase, polo que a taxa de desalinización reducirase. A temperatura da auga bruta é un índice de referencia importante para o deseño do sistema de ósmose inversa. Por exemplo, cando unha central eléctrica está en proceso de transformación técnica de enxeñaría de ósmose inversa, a temperatura da auga da auga bruta no deseño calcúlase segundo 25 ℃ e a presión de entrada calculada é de 1,6 MPa. Non obstante, a temperatura da auga no funcionamento real do sistema é só de 8 ℃ e a presión de entrada debe aumentarse a 2,0 MPa para garantir o fluxo de auga doce de deseño. Como resultado, o consumo de enerxía do funcionamento do sistema aumenta, a vida útil do anel de selado interno do compoñente da membrana do dispositivo de ósmose inversa redúcese e aumenta a cantidade de mantemento do equipo.
(3) Efecto do contido de sal
A concentración de sal na auga é un índice importante que afecta a presión osmótica da membrana, e a presión osmótica da membrana aumenta co aumento do contido de sal. A condición de que a presión de entrada da ósmose inversa permaneza inalterada, o contido de sal da auga de entrada aumenta. Como o aumento da presión osmótica compensa parte da forza de entrada, o fluxo diminúe e a taxa de desalinización tamén diminúe.
(4) A influencia da taxa de recuperación
O aumento da taxa de recuperación do sistema de ósmose inversa levará a un maior contido de sal da auga de entrada do elemento de membrana ao longo da dirección do fluxo, o que provocará un aumento da presión osmótica. Isto compensará o efecto impulsor da presión da auga de entrada da ósmose inversa, reducindo así o fluxo de auga. O aumento do contido de sal na auga de entrada do elemento de membrana leva ao aumento do contido de sal na auga doce, reducindo así a taxa de desalinización. No deseño do sistema, a taxa de recuperación máxima do sistema de ósmose inversa non depende da limitación da presión osmótica, pero moitas veces depende da composición e contido de sal na auga bruta, porque coa mellora da taxa de recuperación, as sales microsolubles como carbonato de calcio, sulfato de calcio e silicio escalarán no proceso de concentración.
(5) A influencia do valor do pH
O intervalo de pH aplicable a diferentes tipos de elementos de membrana varía moito. Por exemplo, o fluxo de auga e a taxa de desalinización da membrana de acetato tenden a ser estables no intervalo de valor de pH 4-8, e vense moi afectados no intervalo de valor de pH inferior a 4 ou superior a 8. Actualmente, a gran maioría de Os materiais de membrana utilizados no tratamento industrial de auga son materiais compostos, que se adaptan a un amplo intervalo de valores de pH (o valor de pH pódese controlar no intervalo de 3 ~ 10 en funcionamento continuo, e o fluxo de membrana e a taxa de desalinización neste intervalo son relativamente estables). .
Método de pretratamento de membrana de ósmose inversa:
A filtración por membrana de ósmose inversa é diferente da filtración do filtro da cama filtrante, a cama filtrante é unha filtración completa, é dicir, auga bruta por toda a capa de filtro. A filtración por membrana de ósmose inversa é un método de filtración de fluxo cruzado, é dicir, parte da auga da auga bruta pasa pola membrana en dirección vertical coa membrana. Neste momento, as sales e varios contaminantes son interceptados pola membrana e lévanse a cabo pola parte restante da auga bruta que flúe paralela á superficie da membrana, pero os contaminantes non se poden eliminar completamente. Co paso do tempo, os contaminantes residuais farán que a contaminación do elemento da membrana sexa máis grave. E canto máis altos sexan os contaminantes da auga bruta e a taxa de recuperación, máis rápida será a contaminación da membrana.
1. Control de escala
Cando os sales insolubles na auga bruta concéntranse continuamente no elemento da membrana e superan o seu límite de solubilidade, precipitaranse na superficie da membrana de ósmose inversa, que se denomina "escalado". Cando se determina a fonte de auga, a medida que aumenta a taxa de recuperación do sistema de ósmose inversa, aumenta o risco de escala. Na actualidade, é habitual aumentar as taxas de reciclaxe debido á escaseza de auga ou aos impactos ambientais da vertedura de augas residuais. Neste caso, son especialmente importantes as medidas de control da escala. No sistema de ósmose inversa, os sales refractarios comúns son CaCO3, CaSO4 e Si02, e outros compostos que poden producir incrustacións son CaF2, BaS04, SrS04 e Ca3(PO4)2. O método común de inhibición de incrustacións é engadir un inhibidor de incrustacións. Os inhibidores de cal utilizados no meu taller son Nalco PC191 e Europe and America NP200.
2.Control da contaminación por partículas coloidais e sólidas
O ensuciamento de coloides e partículas pode afectar seriamente o rendemento dos elementos da membrana de ósmose inversa, como unha redución significativa na produción de auga doce, ás veces tamén reduce a taxa de desalinización, o síntoma inicial de ensuciamento de coloides e partículas é o aumento da diferenza de presión entre a entrada e saída dos compoñentes da membrana de ósmose inversa.
A forma máis común de xulgar o coloide de auga e as partículas nos elementos da membrana de ósmose inversa é medir o valor SDI da auga, ás veces chamado valor F (índice de contaminación), que é un dos indicadores importantes para controlar o funcionamento do sistema de pretratamento de ósmose inversa. .
O SDI (índice de densidade de limo) é o cambio da velocidade de filtración da auga por unidade de tempo para indicar a contaminación da calidade da auga. A cantidade de coloide e partículas na auga afectará ao tamaño do SDI. O valor SDI pódese determinar mediante un instrumento SDI.
3. Control da contaminación microbiana da membrana
Os microorganismos da auga bruta inclúen principalmente bacterias, algas, fungos, virus e outros organismos superiores. No proceso de ósmose inversa, os microorganismos e os nutrientes disoltos na auga concentraranse e enriqueceranse continuamente no elemento de membrana, que se converte no ambiente e proceso ideal para a formación de biopelícula. A contaminación biolóxica dos compoñentes da membrana de ósmose inversa afectará seriamente o rendemento do sistema de ósmose inversa. A diferenza de presión entre a entrada e a saída dos compoñentes de ósmose inversa aumenta rapidamente, o que resulta na diminución do rendemento de auga dos compoñentes da membrana. Ás veces, a contaminación biolóxica ocorrerá no lado da produción de auga, resultando na contaminación da auga do produto. Por exemplo, no mantemento de dispositivos de ósmose inversa nalgunhas centrais térmicas, atópase musgo verde nos elementos da membrana e nos tubos de auga doce, que é unha contaminación microbiana típica.
Unha vez que o elemento de membrana está contaminado por microorganismos e produce biopelícula, a limpeza do elemento de membrana é moi difícil. Ademais, as biopelículas que non se eliminan por completo provocarán de novo un rápido crecemento de microorganismos. Por iso, o control dos microorganismos tamén é unha das tarefas máis importantes do pretratamento, especialmente para os sistemas de pretratamento por ósmose inversa que utilizan augas do mar, augas superficiais e augas residuais como fontes de auga.
Os principais métodos para previr os microorganismos de membrana son: cloro, tratamento de microfiltración ou ultrafiltración, oxidación do ozono, esterilización ultravioleta, engadindo bisulfito de sodio. Os métodos comúnmente utilizados no sistema de tratamento de auga da central térmica son a esterilización por cloración e a tecnoloxía de tratamento de auga por ultrafiltración antes da ósmose inversa.
Como axente esterilizante, o cloro é capaz de inactivar rapidamente moitos microorganismos patóxenos. A eficiencia do cloro depende da concentración de cloro, do pH da auga e do tempo de contacto. En aplicacións de enxeñería, o cloro residual na auga é xeralmente controlado en máis de 0,5 ~ 1,0 mg, e o tempo de reacción é controlado en 20 ~ 30 min. A dosificación de cloro debe determinarse mediante a depuración, porque a materia orgánica da auga tamén consumirá cloro. O cloro úsase para a esterilización e o mellor valor de pH práctico é 4 ~ 6.
O uso da cloración nos sistemas de auga mariña é diferente do que se fai nas augas salobres. Normalmente hai uns 65 mg de bromo na auga do mar. Cando a auga do mar é tratada quimicamente con hidróxeno, primeiro reaccionará co ácido hipocloroso para formar ácido hipobromo, polo que o seu efecto bactericida é o ácido hipohúmido en lugar de ácido hipocloroso, e o ácido hipobromo non se descompoñerá a un valor de pH máis elevado. Polo tanto, o efecto da cloración é mellor que en augas salobres.
Dado que o elemento de membrana do material composto ten certos requisitos sobre o cloro residual na auga, é necesario levar a cabo un tratamento de redución da decloración despois da esterilización con cloro.
4. Control da contaminación orgánica
A adsorción de materia orgánica na superficie da membrana provocará a diminución do fluxo da membrana e, en casos graves, provocará unha perda irreversible do fluxo da membrana e afectará á vida práctica da membrana.
Para as augas superficiais, a maior parte da auga é produtos naturais, a través da clarificación da coagulación, a filtración de coagulación DC e o proceso de tratamento combinado de filtración de carbón activado, poden reducir en gran medida a materia orgánica na auga, para satisfacer os requisitos da auga de ósmose inversa.
5. Control de polarización da concentración
No proceso de ósmose inversa, ás veces hai un alto gradiente de concentración entre a auga concentrada na superficie da membrana e a auga afluente, que se denomina polarización de concentración. Cando se produce este fenómeno, formarase na superficie da membrana unha capa de concentración relativamente alta e relativamente estable, denominada "capa crítica", o que dificulta a implementación efectiva do proceso de ósmose inversa. Isto débese a que a polarización da concentración aumentará a presión permeable á solución na superficie da membrana e reducirase a forza motriz do proceso de ósmose inversa, o que resultará na redución do rendemento de auga e da taxa de desalinización. Cando a polarización da concentración é grave, algunhas sales lixeiramente disoltas precipitarán e escamaranse na superficie da membrana. Para evitar a polarización da concentración, o método eficaz é facer que o fluxo de auga concentrada manteña sempre un estado turbulento, é dicir, aumentando o caudal de entrada para aumentar o caudal de auga concentrada, de xeito que a concentración de micro-disoltos. o sal na superficie da membrana redúcese ao valor máis baixo; Ademais, despois de que se apague o dispositivo de tratamento de auga de ósmose inversa, a auga concentrada no lado da auga concentrada substituída debe lavarse a tempo.
descrición 2