0102030405
Fordított ozmózisos üzemi technológiai berendezések ipari vízkezelő rendszer
Projekt bemutatása
A fordított ozmózis rendszer elve
Egy bizonyos hőmérsékleten egy félig áteresztő membránt használnak a friss víz és a sóoldat elválasztására. Az édesvíz a félig áteresztő membránon keresztül a sóoldatba kerül. Ahogy a folyadékszint a jobb kamra sós oldalán emelkedik, bizonyos nyomás keletkezik, amely megakadályozza, hogy a bal kamrából származó édesvíz a sós oldalra kerüljön, és végül egyensúly alakul ki. Az ekkor kialakult egyensúlyi nyomást az oldat ozmózisnyomásának, ezt a jelenséget pedig ozmózisnak nevezzük. Ha a jobb kamra sós oldalára az ozmotikus nyomást meghaladó külső nyomást fejtünk ki, akkor a jobb kamra sóoldatában lévő víz a féligáteresztő membránon keresztül a bal kamra édesvizébe kerül, így a friss a víz elválasztható a sós víztől. Ez a jelenség a permeabilitási jelenség ellentéte, amelyet fordított permeabilitási jelenségnek neveznek.
Így a fordított ozmózisos sótalanító rendszer alapja az
(1) A félig áteresztő membrán szelektív permeabilitása, azaz szelektíven engedi át a vizet, de nem engedi át a sót;
(2) A sókamra külső nyomása nagyobb, mint a sókamra és az édesvízkamra ozmotikus nyomása, amely hajtóerőt biztosít a víznek a sós kamrából az édesvízkamrába történő mozgáshoz. Egyes oldatok tipikus ozmotikus nyomásait az alábbi táblázat mutatja.
A fenti féligáteresztő membránt, amelyet édesvíz és sós víz elválasztására használnak, fordított ozmózisos membránnak nevezik. A fordított ozmózisos membrán többnyire polimer anyagokból készül. Jelenleg a hőerőművekben használt fordított ozmózisos membránok többnyire aromás poliamid kompozit anyagokból készülnek.
A RO (fordított ozmózis) fordított ozmózis technológia egy membránleválasztó és szűrési technológia, amelyet nyomáskülönbség hajt. Pórusmérete nanométeres (1 nanométer =10-9 méter). Bizonyos nyomáson a H20 molekulák átjuthatnak az RO membránon, a szervetlen sók, nehézfém-ionok, szerves anyagok, kolloidok, baktériumok, vírusok és egyéb szennyeződések a forrásvízben nem tudnak átjutni az RO membránon, így a tiszta víz átjuthat. átmenő és az át nem jutó koncentrált víz szigorúan megkülönböztethető.
Ipari alkalmazásokban a fordított ozmózisos üzemek speciális berendezéseket használnak a fordított ozmózis folyamatának megkönnyítésére. Az ipari fordított ozmózis rendszereket nagy mennyiségű víz kezelésére tervezték, és különféle iparágakban használják, beleértve a mezőgazdaságot, a gyógyszergyártást és a gyártást. Az ezekben a rendszerekben használt berendezéseket kifejezetten úgy tervezték, hogy biztosítsák a fordított ozmózisos eljárás hatékony és eredményes sósvízforrásokból történő édesvíz előállítását.
A fordított ozmózisos eljárás a tengervíz sótalanításának fontos technológiája, amely édesvízzel látja el azokat a területeket, ahol kevés a víz, vagy ahol a hagyományos vízforrások szennyezettek. A fordított ozmózisos berendezések és a technológia fejlődésével az eljárás továbbra is kulcsfontosságú megoldást jelent a vízhiányra és a minőségi problémákra világszerte.
A fordított ozmózisos membrán főbb jellemzői:
A membránszeparáció irányultsága és elválasztási jellemzői
A gyakorlati fordított ozmózisos membrán aszimmetrikus membrán, van felületi réteg és tartóréteg, nyilvánvaló iránya és szelektivitása. Az úgynevezett irányítottság az, hogy a membrán felületét nagynyomású sóoldatba helyezzük sótalanításhoz, a nyomás növeli a membrán vízáteresztő képességét, a sótalanítás sebessége is nő; Ha a membrán tartórétegét nagynyomású sóoldatba helyezzük, a sótalanítási sebesség a nyomás növekedésével közel 0, de a vízáteresztő képesség jelentősen megnő. Ezen irányultság miatt felhordáskor nem használható fordított irányban.
A fordított ozmózis elválasztási jellemzői az ionokra és a vízben lévő szerves anyagokra nem azonosak, ami a következőképpen foglalható össze
(1) A szerves anyagokat könnyebb elválasztani, mint a szervetleneket
(2) Az elektrolitokat könnyebb elválasztani, mint a nem elektrolitokat. A nagy töltésű elektrolitokat könnyebb szétválasztani, és eltávolítási arányuk általában a következő sorrendben van. Fe3+> Ca2+> Na+ PO43-> S042-> C | - az elektrolit esetében minél nagyobb a molekula, annál könnyebben eltávolítható.
(3) A szervetlen ionok eltávolítási sebessége összefügg a hidráttal és a hidratált ionok sugarával az ionhidratált állapotban. Minél nagyobb a hidratált ion sugara, annál könnyebben eltávolítható. Az eltávolítási arány sorrendje a következő:
Mg2+, Ca2+> Li+> Na+> K+; F-> C|-> Br-> NO3-
(4) A poláris szerves anyagok elválasztási szabályai:
Aldehid > Alkohol > Amin > Sav, tercier amin > Másodlagos amin > Elsődleges amin, citromsav > Borkősav > Almasav > Tejsav > Ecetsav
A hulladékgázok kezelésében elért közelmúltbeli fejlemények jelentős előrelépést jelentenek a környezeti kihívások kezelésében, ugyanakkor lehetőséget biztosítanak a vállalkozások számára a fenntartható, környezetbarát módon történő boldogulásra. Ez az innovatív megoldás minden bizonnyal pozitív hatást fejt ki a hulladékgáz-kezelés és a környezetvédelem területén, magas hatékonyságot, alacsony üzemeltetési költségeket és nulla másodlagos szennyezést ígér.
(5) Izomerpárok: tert-> Különböző (izo-)> Zhong (sec-)> Eredeti (pri-)
(6) A szerves anyagok nátriumsó-leválasztási teljesítménye jó, míg a fenol- és fenolsoros szervezetek negatív elválasztást mutatnak. Amikor poláris vagy nem poláris, disszociált vagy nem disszociált szerves oldott anyagok vizes oldatait membrán választja el, az oldott anyag, az oldószer és a membrán közötti kölcsönhatási erők határozzák meg a membrán szelektív permeabilitását. Ezek a hatások közé tartozik az elektrosztatikus erő, a hidrogénkötés kötőereje, a hidrofóbicitás és az elektronátvitel.
(7) Az oldott anyagok általában csekély hatással vannak a membrán fizikai tulajdonságaira vagy átviteli tulajdonságaira. Csak a fenol vagy néhány kis molekulatömegű szerves vegyület hatására a cellulóz-acetát kitágul a vizes oldatban. Ezen összetevők megléte általában csökkenti a membrán vízáramlását, néha nagyon is.
(8) A nitrát, perklorát, cianid és tiocianát eltávolító hatása nem olyan jó, mint a kloridé, és az ammóniumsó eltávolító hatása nem olyan jó, mint a nátriumsóé.
(9) A 150-nél nagyobb relatív molekulatömegű komponensek többsége, legyen az elektrolit vagy nem elektrolit, jól eltávolítható
Ezenkívül az aromás szénhidrogének, cikloalkánok, alkánok és nátrium-klorid elválasztási sorrendje eltérő.
(2) Nagynyomású szivattyú
A fordított ozmózisos membrán működése során a sótalanítási folyamat befejezéséhez a nagynyomású szivattyúval vizet kell a megadott nyomásra juttatni. Jelenleg a hőerőművekben használt nagynyomású szivattyú centrifugális, dugattyús és csavaros és egyéb formákkal rendelkezik, amelyek közül a többfokozatú centrifugálszivattyú a legszélesebb körben használt. Ez több mint 90%-ot érhet el, és energiafogyasztást takaríthat meg. Ezt a fajta szivattyút nagy hatásfok jellemzi.
(3) Fordított ozmózis ontológia
A fordított ozmózisos test egy kombinált vízkezelő egység, amely egyesíti és összeköti a fordított ozmózisos membrán alkatrészeket csövekkel egy bizonyos elrendezésben. Egyetlen fordított ozmózisú membránt membránelemnek nevezünk. Érzékelő számú fordított ozmózisú membránalkatrészt bizonyos műszaki követelményeknek megfelelően sorba kapcsolnak, és egyetlen fordított ozmózisos membránhéjjal szerelik össze, így membránkomponenst alkotnak.
1. Membrán elem
Fordított ozmózis membrán elem Fordított ozmózis membránból és tartóanyagból készült alapegység ipari felhasználási funkcióval. A tekercsmembrán elemeket jelenleg főként hőerőművekben használják.
Jelenleg a különböző membrángyártók különféle membránelemeket gyártanak a különböző ipari felhasználók számára. A hőerőművekben alkalmazott membránelemek nagyjából a következőkre oszthatók: nagynyomású tengervíz sótalanító fordított ozmózisos membránelemek; Alacsony nyomású és ultraalacsony nyomású sósvíz sótalanító fordított membránelemek; Lerakódásgátló membrán elem.
A membránelemekkel szemben támasztott alapvető követelmények a következők:
A. A fólia csomagolási sűrűsége a lehető legmagasabb.
B. Nem könnyű koncentrálni a polarizációt
C. Erős szennyezésgátló képesség
D. A membrán tisztítása és cseréje kényelmes
E. Az ár olcsó
2. Membránhéj
A fordított ozmózisos membránelem betöltésére használt nyomástartó edényt a fordított ozmózisos testben membránhéjnak nevezik, más néven "nyomástartó edény" gyártóegységnek a Haide energiája, mindegyik nyomástartó edény körülbelül 7 méter hosszú.
A fólia héja általában epoxi üvegszál erősítésű műanyag szövetből készül, a külső ecset pedig epoxi festék. Vannak olyan gyártók is, amelyek rozsdamentes acél fóliahéjhoz gyártanak. Az FRP erős korrózióállósága miatt a legtöbb hőerőmű az FRP fóliahéjat választja. A nyomástartó edény anyaga FRP.
A fordított ozmózisos vízkezelő rendszer teljesítményét befolyásoló tényezők:
Különleges rendszerfeltételek esetén a vízáramlás és a sótalanítási sebesség a fordított ozmózisos membrán jellemzői, és számos tényező befolyásolja a fordított ozmózisos test vízáramlását és sómentesítési sebességét, elsősorban a nyomást, a hőmérsékletet, a visszanyerési sebességet, a befolyó sótartalmat és a pH-értéket.
(1) Nyomáshatás
A fordított ozmózisos membrán bemeneti nyomása közvetlenül befolyásolja a membrán fluxusát és a fordított ozmózisú membrán sómentesítési sebességét. A membrán fluxusának növekedése lineárisan összefügg a fordított ozmózis bemeneti nyomásával. A sótalanítási sebesség lineáris kapcsolatban áll a befolyó nyomással, de amikor a nyomás elér egy bizonyos értéket, a sótalanítási sebesség változási görbéje lapos lesz, és a sótalanítási sebesség már nem növekszik.
(2) Hőmérséklet hatása
A sótalanítás sebessége csökken a fordított ozmózis bemeneti hőmérsékletének növekedésével. A vízhozam fluxusa azonban szinte lineárisan növekszik. Ennek fő oka az, hogy a hőmérséklet emelkedésével a vízmolekulák viszkozitása csökken, a diffúziós képesség pedig erős, így a víz fluxusa nő. A hőmérséklet emelkedésével a fordított ozmózis membránon áthaladó só sebessége felgyorsul, így a sótalanítási sebesség csökken. A nyersvíz hőmérséklete fontos referenciaindex a fordított ozmózis rendszer tervezésekor. Például, amikor egy erőműben fordított ozmózistechnika műszaki átalakítása zajlik, a nyersvíz vízhőmérsékletét a tervezésben 25 ℃ szerint számítják ki, és a számított bemeneti nyomás 1,6 MPa. Azonban a víz hőmérséklete a rendszer tényleges működése során csak 8 ℃, és a bemeneti nyomást 2,0 MPa-ra kell növelni a tervezett édesvíz áramlás biztosítása érdekében. Ennek eredményeként nő a rendszer működésének energiafogyasztása, lerövidül a fordított ozmózis készülék membráneleme belső tömítőgyűrűjének élettartama, és nő a berendezés karbantartási költsége.
(3) Sótartalom hatása
A víz sókoncentrációja a membrán ozmózisnyomását befolyásoló fontos mutató, a sótartalom növekedésével pedig a membrán ozmotikus nyomása növekszik. Ha a fordított ozmózis bemeneti nyomása változatlan marad, a belépő víz sótartalma nő. Mivel az ozmotikus nyomás növekedése a bemeneti erő egy részét kiegyenlíti, a fluxus csökken, és a sótalanítási sebesség is csökken.
(4) A visszanyerési arány hatása
A fordított ozmózisos rendszer visszanyerési sebességének növekedése a membránelem bemenő vízének magasabb sótartalmát eredményezi az áramlási irány mentén, ami az ozmotikus nyomás növekedését eredményezi. Ez ellensúlyozza a fordított ozmózis bemeneti víznyomásának hajtóerejét, így csökkenti a vízhozam fluxusát. A membránelem bemeneti vizében a sótartalom növekedése az édesvíz sótartalmának növekedéséhez vezet, így csökken a sótalanítási sebesség. A rendszertervezésben a fordított ozmózisos rendszer maximális visszanyerési sebessége nem az ozmózisnyomás korlátozásától függ, hanem gyakran függ a nyersvíz összetételétől és sótartalmától, mert a visszanyerési sebesség javulásával a mikrooldható sók például a kalcium-karbonát, a kalcium-szulfát és a szilícium lerakódik a koncentrálási folyamatban.
(5) A pH-érték hatása
A különböző típusú membránelemek pH-tartománya nagyon eltérő. Például az acetát membrán vízárama és sótalanítási sebessége általában stabil a 4-8 pH-érték tartományban, és nagymértékben befolyásolja a 4 alatti vagy 8-nál magasabb pH-érték tartományban. Jelenleg a víz túlnyomó többsége Az ipari vízkezelésben használt membrán anyagok kompozit anyagok, amelyek széles pH-érték tartományhoz alkalmazkodnak (folyamatos üzemben a pH-érték 3-10 tartományban szabályozható, és ebben a tartományban a membrán fluxus és a sótalanítási sebesség viszonylag stabil .
Fordított ozmózisos membrán előkezelési módszer:
A fordított ozmózisos membránszűrés különbözik a szűrőágyas szűrőszűréstől, a szűrőágy teljes szűrés, azaz a nyers víz a szűrőrétegen keresztül. A fordított ozmózisos membránszűrés egy keresztáramú szűrési módszer, azaz a nyersvízben lévő víz egy része a membránnal függőleges irányban halad át a membránon. Ekkor a sókat és a különféle szennyező anyagokat a membrán felfogja, és a membrán felületével párhuzamosan áramló nyersvíz maradék része továbbítja, de a szennyező anyagokat nem lehet teljesen kivonni. Az idő múlásával a visszamaradt szennyeződések súlyosabbá teszik a membránelemek szennyeződését. És minél magasabb a nyersvíz szennyezőanyaga és a visszanyerési arány, annál gyorsabb a membránszennyezés.
1. Skálaszabályozás
Ha a nyersvízben lévő oldhatatlan sók folyamatosan koncentrálódnak a membránelemben, és túllépik oldhatósági határukat, akkor a fordított ozmózisos membrán felületén kicsapódnak, ezt nevezzük "lerakódásnak". A vízforrás meghatározásakor a fordított ozmózis rendszer visszanyerési sebességének növekedésével nő a vízkőképződés kockázata. Jelenleg a vízhiány vagy a szennyvízkibocsátás környezeti hatásai miatt szokás az újrahasznosítási arányok növelése. Ebben az esetben az átgondolt méretezés-szabályozási intézkedések különösen fontosak. A fordított ozmózisos rendszerben a közönséges tűzálló sók a CaCO3, CaSO4 és Si02, és egyéb, vízkőképződésre képes vegyületek a CaF2, BaS04, SrS04 és Ca3(PO4)2. A vízkőgátlás általános módszere a lerakódásgátló hozzáadása. A műhelyemben használt vízkőgátlók a Nalco PC191 és az európai és amerikai NP200.
2. A kolloid és szilárd részecskék szennyezettségének ellenőrzése
A kolloid és a részecskék szennyeződése súlyosan befolyásolhatja a fordított ozmózisos membránelemek teljesítményét, például jelentősen csökkentheti az édesvíz-kibocsátást, néha csökkentheti a sótalanítási sebességet is, a kolloid és a részecskék szennyeződésének kezdeti tünete a nyomáskülönbség növekedése a bemenet és a részecskék között. fordított ozmózisos membrán alkatrészek kivezetése.
A fordított ozmózisos membránelemekben lévő vízkolloid és részecskék megítélésének legáltalánosabb módja a víz SDI-értékének mérése, amelyet néha F-értéknek (szennyezési indexnek) is neveznek, amely a fordított ozmózisos előkezelő rendszer működésének monitorozásának egyik fontos mutatója. .
SDI (sűrűségi index) a víz szűrési sebességének egységnyi idő alatti változása, amely jelzi a vízminőség szennyezettségét. A vízben lévő kolloid és részecskék mennyisége befolyásolja az SDI méretét. Az SDI érték SDI műszerrel határozható meg.
3. A membrán mikrobiális szennyezettségének ellenőrzése
A nyersvízben található mikroorganizmusok főként baktériumok, algák, gombák, vírusok és más magasabb rendű szervezetek. A fordított ozmózis során a mikroorganizmusok és a vízben oldott tápanyagok folyamatosan koncentrálódnak és feldúsulnak a membránelemben, amely ideális környezet és folyamat a biofilm kialakulásához. A fordított ozmózisos membrán alkatrészek biológiai szennyeződése súlyosan befolyásolja a fordított ozmózis rendszer teljesítményét. A fordított ozmózis komponenseinek be- és kimenete közötti nyomáskülönbség gyorsan növekszik, ami a membránkomponensek vízhozamának csökkenését eredményezi. Néha biológiai szennyeződés lép fel a víztermelési oldalon, ami a termékvíz szennyeződését eredményezi. Például egyes hőerőművek fordított ozmózisos berendezéseinek karbantartása során a membránelemeken és az édesvízcsöveken zöldmoha található, ami tipikus mikrobiális szennyezés.
Ha a membránelem mikroorganizmusokkal szennyezett és biofilmet termel, a membránelem tisztítása nagyon nehézkes. Ezenkívül a nem teljesen eltávolított biofilmek ismét a mikroorganizmusok gyors növekedését okozzák. Ezért a mikroorganizmusok elleni védekezés az előkezelés egyik legfontosabb feladata is, különösen a tengervizet, felszíni vizet és szennyvizet vízforrásként használó fordított ozmózisos előkezelő rendszerek esetében.
A membrán mikroorganizmusok megelőzésének fő módszerei: klór, mikroszűrés vagy ultraszűrő kezelés, ózonos oxidáció, ultraibolya sterilizálás, nátrium-hidrogén-szulfit hozzáadása. A hőerőművi vízkezelő rendszerben általánosan használt módszerek a klóros sterilizálás és az ultraszűrős vízkezelési technológia fordított ozmózis előtt.
Sterilizálószerként a klór képes gyorsan inaktiválni számos kórokozó mikroorganizmust. A klór hatékonysága függ a klór koncentrációjától, a víz pH-értékétől és az érintkezési időtől. Mérnöki alkalmazásokban a vízben lévő maradék klór mennyiségét általában 0,5-1,0 mg-nál nagyobbra, a reakcióidőt pedig 20-30 percre szabályozzák. A klór adagolását hibakereséssel kell meghatározni, mert a vízben lévő szerves anyagok is klórt fogyasztanak. A sterilizáláshoz klórt használnak, és a legjobb gyakorlati pH-érték 4-6.
A klórozás tengervizes rendszerekben eltér a brakkvízben használtaktól. Általában körülbelül 65 mg bróm van a tengervízben. Amikor a tengervizet hidrogénnel kémiailag kezelik, először hipoklórsavval reagál hipobrómsavat képezve, így baktériumölő hatása hipoklórsav helyett inkább nedves sav, és a hipobrómsav nem bomlik le magasabb pH-értéken. Ezért a klórozás hatása jobb, mint a brakkvízben.
Mivel a kompozit anyagból készült membránelem bizonyos követelményeket támaszt a vízben lévő maradék klórral szemben, a klóros sterilizálást követően klórmentesítő redukciós kezelést kell végezni.
4. A szerves szennyezés ellenőrzése
A szerves anyag adszorpciója a membrán felületén a membrán fluxusának csökkenését, súlyos esetekben pedig visszafordíthatatlan membránfluxusveszteséget okoz, és befolyásolja a membrán gyakorlati élettartamát.
A felszíni vizek esetében a víz nagy része természetes termék, a koagulációs tisztázás, az egyenáramú koagulációs szűrés és az aktívszén szűrés kombinált kezelési folyamata révén nagymértékben csökkentheti a víz szervesanyag-tartalmát, hogy megfeleljen a fordított ozmózisos víz követelményeinek.
5. Koncentráció polarizáció szabályozása
A fordított ozmózis folyamatában időnként nagy koncentráció-gradiens lép fel a membrán felületén lévő koncentrált víz és a befolyó víz között, amit koncentráció-polarizációnak nevezünk. Amikor ez a jelenség bekövetkezik, a membrán felületén viszonylag magas koncentrációjú és viszonylag stabil, úgynevezett "kritikus réteg" képződik, amely akadályozza a fordított ozmózis folyamatának hatékony megvalósítását. Ennek az az oka, hogy a koncentráció polarizáció növeli az oldatáteresztő nyomást a membrán felületén, és csökken a fordított ozmózis folyamat hajtóereje, ami csökkenti a vízhozamot és a sótalanítási sebességet. Ha a koncentráció polarizációja súlyos, néhány enyhén oldott só kicsapódik és lerakódik a membrán felületén. A koncentráció polarizáció elkerülése érdekében a hatékony módszer az, hogy a koncentrált víz áramlását mindig turbulens állapotba hozzuk, vagyis a belépő áramlási sebesség növelésével növeljük a koncentrált víz áramlási sebességét, így a mikrooldott víz koncentrációja. a membrán felületén lévő só a legalacsonyabb értékre csökken; Ezenkívül a fordított ozmózisos vízkezelő berendezés leállítása után a lecserélt koncentrált víz oldalán lévő koncentrált vizet időben le kell mosni.
leírás2