0102030405
Prosessutstyr for omvendt osmoseanlegg Industrielt vannbehandlingssystem
Prosjektintroduksjon
Prinsippet for omvendt osmosesystem
Ved en viss temperatur brukes en semipermeabel membran for å skille ferskvannet fra saltvannet. Ferskvannet beveger seg til saltvannet gjennom den semipermeable membranen. Når væskenivået på saltvannssiden av høyre ventrikkel stiger, genereres et visst trykk for å hindre ferskvannet fra venstre ventrikkel i å bevege seg til saltvannssiden, og til slutt oppnås likevekt. Likevektstrykket på dette tidspunktet kalles løsningens osmotiske trykk, og dette fenomenet kalles osmose. Hvis et ytre trykk som overstiger det osmotiske trykket påføres saltvannssiden av høyre ventrikkel, vil vannet i saltløsningen til høyre ventrikkel bevege seg til ferskvannet i venstre ventrikkel gjennom den semipermeable membranen, slik at det ferske vann kan skilles fra saltvannet. Dette fenomenet er det motsatte av permeabilitetsfenomenet, kalt det omvendte permeabilitetsfenomenet.
Dermed er grunnlaget for omvendt osmose avsaltingssystem
(1) Den selektive permeabiliteten til semipermeable membraner, det vil si selektivt la vann gjennom, men ikke tillate salt gjennom;
(2) Det ytre trykket til saltvannskammeret er større enn det osmotiske trykket til saltvannskammeret og ferskvannskammeret, som gir drivkraften for vannet til å bevege seg fra saltvannskammeret til ferskvannskammeret. Typiske osmotiske trykk for noen løsninger er vist i tabellen nedenfor.
Den ovennevnte semipermeable membranen som brukes til å skille ferskvann fra saltvann kalles omvendt osmosemembran. Omvendt osmosemembran er for det meste laget av polymermaterialer. For tiden er omvendt osmosemembranen som brukes i termiske kraftverk for det meste laget av aromatiske polyamidkomposittmaterialer.
RO(Reverse Osmosis) omvendt osmoseteknologi er en membranseparasjons- og filtreringsteknologi drevet av trykkforskjell. Porestørrelsen er så liten som nanometer (1 nanometer = 10-9 meter). Under et visst trykk kan H20-molekyler passere gjennom RO-membran, Uorganiske salter, tungmetallioner, organisk materiale, kolloider, bakterier, virus og andre urenheter i kildevannet kan ikke passere gjennom RO-membranen, slik at det rene vannet som kan passere gjennom og det konsentrerte vannet som ikke kan passere gjennom kan skilles strengt.
I industrielle applikasjoner bruker omvendt osmoseanlegg spesialisert utstyr for å lette omvendt osmoseprosessen. Industrielle omvendt osmosesystemer er designet for å behandle store mengder vann og brukes i ulike bransjer, inkludert landbruk, farmasøytiske produkter og produksjon. Utstyret som brukes i disse systemene er spesielt utviklet for å sikre at omvendt osmose-prosessen er effektiv og effektiv når det gjelder å produsere ferskvann fra saltvannskilder.
Omvendt osmose-prosessen er en viktig teknologi for avsalting av sjøvann, som kan gi ferskvann til områder hvor det er lite vann eller hvor tradisjonelle vannkilder er forurenset. Ettersom utstyr og teknologi for omvendt osmose går videre, er prosessen fortsatt en nøkkelløsning på vannmangel og kvalitetsproblemer rundt om i verden.
De viktigste egenskapene til omvendt osmosemembran:
Retnings- og separasjonsegenskaper ved membranseparasjon
Praktisk omvendt osmosemembran er asymmetrisk membran, det er overflatelag og støttelag, den har åpenbar retning og selektivitet. Den såkalte direktiviteten er å legge membranoverflaten i høytrykkslake for avsalting, trykket øker membranens vannpermeabilitet, avsaltingshastigheten øker også; Når støttelaget av membranen er plassert i høytrykkslake, er avsaltningshastigheten nesten 0 med trykkøkningen, men vanngjennomtrengeligheten økes kraftig. På grunn av denne retningsevnen kan den ikke brukes i revers når den brukes.
Separasjonsegenskapene til omvendt osmose for ioner og organisk materiale i vann er ikke de samme, som kan oppsummeres som følger
(1) Organisk materiale er lettere å separere enn uorganisk materiale
(2) Elektrolytter er lettere å separere enn ikke-elektrolytter. Elektrolytter med høy ladning er lettere å separere, og fjerningshastigheten deres er vanligvis i følgende rekkefølge. Fe3+> Ca2+> Na+ PO43-> S042-> C | - for elektrolytten, jo større molekylet er, jo lettere å fjerne.
(3) Fjerningshastigheten for uorganiske ioner er relatert til hydratet og radiusen til hydratiserte ioner i ionehydratiseringstilstanden. Jo større radiusen til det hydrerte ionet er, jo lettere er det å fjerne det. Rekkefølgen på fjerningsfrekvensen er som følger:
Mg2+, Ca2+> Li+ > Na+ > K+; F-> C|-> Br-> NO3-
(4) Separasjonsregler for polart organisk materiale:
Aldehyd > Alkohol > Amin > Syre, tertiær amin > Sekundær amin > Primær amin, sitronsyre > Vinsyre > Eplesyre > Melkesyre > Eddiksyre
Nylige fremskritt innen avfallsgassbehandling representerer betydelige fremskritt når det gjelder å takle miljøutfordringer, samtidig som de gir muligheter for bedrifter til å trives på en bærekraftig og miljøvennlig måte. Denne innovative løsningen vil garantert ha en positiv innvirkning på feltene avgassbehandling og miljøvern med løftet om høy effektivitet, lave driftskostnader og null sekundær forurensning.
(5) Parisomerer: tert- > Ulike (iso-)> Zhong (sek-)> Original (pri-)
(6) Natriumsaltseparasjonsytelsen til organisk materiale er god, mens fenol- og fenolrekkeorganismene viser negativ separasjon. Når vandige løsninger av polare eller ikke-polare, dissosierte eller ikke-dissosierte organiske oppløste stoffer separeres med membran, bestemmer interaksjonskreftene mellom løst stoff, løsningsmiddel og membran den selektive permeabiliteten til membranen. Disse effektene inkluderer elektrostatisk kraft, hydrogenbindingskraft, hydrofobitet og elektronoverføring.
(7) Generelt har oppløste stoffer liten innflytelse på de fysiske egenskapene eller overføringsegenskapene til membranen. Bare fenol eller noen lavmolekylære organiske forbindelser vil få celluloseacetat til å utvide seg i vandig løsning. Eksistensen av disse komponentene vil generelt gjøre at vannstrømmen i membranen reduseres, noen ganger mye.
(8) Fjerningseffekten av nitrat, perklorat, cyanid og tiocyanat er ikke like god som klorid, og fjerningseffekten av ammoniumsalt er ikke like god som natriumsalt.
(9) De fleste av komponentene med relativ molekylmasse større enn 150, enten elektrolytt eller ikke-elektrolytt, kan fjernes godt
I tillegg er omvendt osmose-membranen for aromatiske hydrokarboner, cykloalkaner, alkaner og natriumklorid-separasjonsrekkefølgen forskjellig.
(2) Høytrykkspumpe
Ved drift av omvendt osmosemembran må vann sendes til spesifisert trykk med høytrykkspumpe for å fullføre avsaltingsprosessen. For tiden har høytrykkspumpen som brukes i termisk kraftverk sentrifugal, stempel og skrue og andre former, blant annet er flertrinns sentrifugalpumpen den mest brukte. Dette kan nå mer enn 90 % og spare energiforbruk. Denne typen pumpe er preget av høy effektivitet.
(3) Omvendt osmose-ontologi
Omvendt osmosekroppen er en kombinert vannbehandlingsenhet som kombinerer og forbinder omvendt osmosemembrankomponentene med rør i et bestemt arrangement. En enkelt omvendt osmosemembran kalles et membranelement. Et detekterende antall omvendt osmose-membrankomponenter er koblet i serie i henhold til visse tekniske krav og satt sammen med et enkelt omvendt osmose-membranskall for å danne en membrankomponent.
1. Membranelement
Omvendt osmose membranelement En basisenhet laget av omvendt osmosemembran og støttemateriale med industriell bruksfunksjon. For tiden brukes spolemembranelementer hovedsakelig i termiske kraftverk.
For tiden produserer forskjellige membranprodusenter en rekke membrankomponenter for forskjellige industribrukere. Membranelementer brukt i termiske kraftverk kan grovt deles inn i: høytrykksavsalting av sjøvann omvendt osmose membranelementer; Lavtrykk og ultralavt trykk brakkvannsavsalting omvendte membranelementer; Begroingshindrende membranelement.
De grunnleggende kravene til membranelementer er:
A. Filmpakningstetthet så høy som mulig.
B. Ikke lett å konsentrere polarisering
C. Sterk anti-forurensningsevne
D. Det er praktisk å rengjøre og erstatte membranen
E. Prisen er billig
2. Membranskall
Trykkbeholderen som brukes til å laste omvendt osmose-membranelementet i omvendt osmose-kroppsenheten kalles membranskall, også kjent som "trykkbeholder"-produksjonsenheten er Haide-energi, hver trykkbeholder er omtrent 7 meter lang.
Skallet til filmskallet er vanligvis laget av epoksyglassfiberforsterket plastduk, og den ytre børsten er epoksymaling. Det er også noen produsenter av produkter for rustfritt stålfilmskall. På grunn av den sterke korrosjonsmotstanden til FRP, velger de fleste termiske kraftverk FRP-filmskall. Materialet til trykkbeholderen er FRP.
De påvirkende faktorene for ytelsen til omvendt osmose vannbehandlingssystem:
For spesifikke systemforhold er vannfluks og avsaltingshastighet egenskapene til omvendt osmosemembran, og det er mange faktorer som påvirker vannfluksen og avsaltingshastigheten til omvendt osmoselegemet, hovedsakelig inkludert trykk, temperatur, utvinningshastighet, innflytende saltholdighet og pH-verdi
(1) Trykkeffekt
Innløpstrykket til omvendt osmosemembranen påvirker direkte membranfluksen og avsaltingshastigheten til omvendt osmosemembranen. Økningen av membranfluks har et lineært forhold til innløpstrykket til omvendt osmose. Avsaltningshastigheten har et lineært forhold til innløpstrykket, men når trykket når en viss verdi, har endringskurven for avsaltningshastigheten en tendens til å være flat og avsaltingshastigheten øker ikke lenger.
(2) Temperatureffekt
Avsaltingshastigheten avtar med økningen av innløpstemperaturen ved omvendt osmose. Vannavlingsfluksen øker imidlertid nesten lineært. Hovedårsaken er at når temperaturen øker, synker viskositeten til vannmolekylene og diffusjonsevnen er sterk, så vannfluksen øker. Med økningen i temperaturen vil hastigheten av salt som passerer gjennom omvendt osmosemembranen akselereres, slik at avsaltningshastigheten vil reduseres. Råvannstemperatur er en viktig referanseindeks for design av omvendt osmosesystem. For eksempel, når et kraftverk gjennomgår teknisk transformasjon av omvendt osmoseteknikk, beregnes vanntemperaturen til råvannet i designet i henhold til 25 ℃, og det beregnede innløpstrykket er 1,6 MPa. Vanntemperaturen i den faktiske driften av systemet er imidlertid bare 8 ℃, og innløpstrykket må økes til 2,0 MPa for å sikre designstrømmen av ferskvann. Som et resultat øker energiforbruket til systemdriften, levetiden til den indre tetningsringen til membrankomponenten til omvendt osmoseanordningen forkortes, og vedlikeholdsmengden til utstyret økes.
(3) Saltinnholdseffekt
Konsentrasjonen av salt i vann er en viktig indeks som påvirker det membranosmotiske trykket, og det membranosmotiske trykket øker med økningen i saltinnholdet. Under forutsetning av at innløpstrykket for omvendt osmose forblir uendret, øker saltinnholdet i innløpsvannet. Fordi økningen av osmotisk trykk utligner en del av innløpskraften, avtar fluksen og avsaltningshastigheten reduseres også.
(4) Påvirkning av utvinningsgrad
Økningen i utvinningshastigheten til omvendt osmosesystemet vil føre til et høyere saltinnhold i innløpsvannet til membranelementet langs strømningsretningen, noe som resulterer i en økning i osmotisk trykk. Dette vil oppveie driveffekten av innløpsvanntrykket ved omvendt osmose, og dermed redusere vannutbyttefluksen. Økningen av saltinnholdet i innløpsvannet til membranelementet fører til økning av saltinnholdet i ferskvannet, og reduserer dermed avsaltningshastigheten. I systemdesignet avhenger ikke den maksimale utvinningsgraden for omvendt osmosesystem av begrensningen av osmotisk trykk, men avhenger ofte av sammensetningen og innholdet av salt i råvannet, fordi med forbedringen av utvinningshastigheten vil mikrooppløselige salter som kalsiumkarbonat, kalsiumsulfat og silisium vil avleire i konsentrasjonsprosessen.
(5) Påvirkning av pH-verdi
pH-området som gjelder for forskjellige typer membranelementer varierer sterkt. Vannfluksen og avsaltingshastigheten til acetatmembranen har for eksempel en tendens til å være stabil i området pH-verdi 4-8, og påvirkes sterkt i området pH-verdi under 4 eller høyere enn 8. For tiden er de aller fleste av Membranmaterialer som brukes i industriell vannbehandling er komposittmaterialer som tilpasser seg et bredt pH-verdiområde (pH-verdien kan kontrolleres i området 3~10 i kontinuerlig drift, og membranfluksen og avsaltningshastigheten i dette området er relativt stabile .
Forbehandlingsmetode for omvendt osmosemembran:
Omvendt osmose membranfiltrering er forskjellig fra filtersengfilterfiltrering, filterseng er fullfiltrering, det vil si råvann gjennom hele filterlaget. Omvendt osmose membranfiltrering er en kryssstrømsfiltreringsmetode, det vil si at en del av vannet i råvannet passerer gjennom membranen i vertikal retning med membranen. På dette tidspunktet fanges salter og ulike forurensninger opp av membranen, og utføres ved at den resterende delen av råvannet strømmer parallelt med membranoverflaten, men forurensningene kan ikke tas helt ut. Etter hvert som tiden går, vil gjenværende forurensninger gjøre membranelementforurensningen mer alvorlig. Og jo høyere råvannsforurensninger og utvinningsgrad, desto raskere er membranforurensning.
1. Skalakontroll
Når de uløselige saltene i råvannet kontinuerlig konsentreres i membranelementet og overskrider deres løselighetsgrense, vil de utfelles på overflaten av omvendt osmosemembranen, som kalles "scaling". Når vannkilden bestemmes, ettersom utvinningsgraden til omvendt osmosesystemet øker, øker risikoen for belegg. For tiden er det vanlig å øke gjenvinningsgraden på grunn av vannmangel eller miljøpåvirkninger fra utslipp av avløpsvann. I dette tilfellet er gjennomtenkte skaleringskontrolltiltak spesielt viktig. I omvendt osmosesystem er de vanlige ildfaste salter CaCO3, CaSO4 og Si02, og andre forbindelser som kan produsere avleiring er CaF2, BaS04, SrS04 og Ca3(PO4)2. Den vanlige metoden for avleiringshemming er å tilsette avleiringshemmer. Skalahemmerne som brukes i verkstedet mitt er Nalco PC191 og Europa og Amerika NP200.
2. Kontroll AV kolloidal og fast partikkelforurensning
Kolloid- og partikkelbegroing kan alvorlig påvirke ytelsen til omvendt osmose-membranelementer, for eksempel en betydelig reduksjon i ferskvannsproduksjon, noen ganger også redusere avsaltningshastigheten, det første symptomet på kolloid- og partikkelbegroing er økningen i trykkforskjellen mellom innløpet og utløp av omvendt osmose membrankomponenter.
Den vanligste måten å bedømme vannkolloidet og partiklene i omvendt osmose-membranelementer på er å måle SDI-verdien til vann, noen ganger kalt F-verdi (forurensningsindeks), som er en av de viktige indikatorene for å overvåke driften av omvendt osmose-forbehandlingssystem .
SDI (silt densitetsindeks) er endringen av vannfiltreringshastigheten per tidsenhet for å indikere forurensning av vannkvalitet. Mengden kolloid og partikler i vann vil påvirke SDI-størrelsen. SDI-verdi kan bestemmes av SDI-instrument.
3. Kontroll av membran mikrobiell kontaminering
Mikroorganismer i råvann inkluderer hovedsakelig bakterier, alger, sopp, virus og andre høyere organismer. I prosessen med omvendt osmose vil mikroorganismer og oppløste næringsstoffer i vann kontinuerlig bli konsentrert og beriket i membranelementet, som blir det ideelle miljøet og prosessen for dannelse av biofilm. Den biologiske forurensningen av omvendt osmose membrankomponenter vil alvorlig påvirke ytelsen til omvendt osmosesystemet. Trykkforskjellen mellom innløpet og utløpet av omvendt osmosekomponenter øker raskt, noe som resulterer i reduksjon i vannutbytte av membrankomponenter. Noen ganger vil det forekomme biologisk forurensning på vannproduksjonssiden, noe som resulterer i forurensning av produktvann. For eksempel, i vedlikehold av omvendt osmose-enheter i enkelte termiske kraftverk, finnes grønn mose på membranelementene og ferskvannsrørene, som er en typisk mikrobiell forurensning.
Når membranelementet er forurenset av mikroorganismer og produserer biofilm, er rengjøringen av membranelementet svært vanskelig. I tillegg vil biofilmer som ikke er fullstendig fjernet føre til rask vekst av mikroorganismer igjen. Derfor er kontroll av mikroorganismer også en av de viktigste oppgavene ved forbehandling, spesielt for omvendt osmose forbehandlingssystemer som bruker sjøvann, overflatevann og avløpsvann som vannkilder.
De viktigste metodene for å forhindre membranmikroorganismer er: klor, mikrofiltrerings- eller ultrafiltreringsbehandling, ozonoksidasjon, ultrafiolett sterilisering, tilsetning av natriumbisulfitt. De vanligste metodene i termisk kraftverks vannbehandlingssystem er kloreringssterilisering og ultrafiltreringsvannbehandlingsteknologi før omvendt osmose.
Som et steriliseringsmiddel er klor i stand til raskt å inaktivere mange patogene mikroorganismer. Effektiviteten til klor avhenger av konsentrasjonen av klor, pH i vannet og kontakttiden. I ingeniørapplikasjoner kontrolleres gjenværende klor i vann generelt til mer enn 0,5 ~ 1,0 mg, og reaksjonstiden kontrolleres til 20 ~ 30 minutter. Doseringen av klor må bestemmes ved feilsøking, fordi organisk materiale i vann også vil forbruke klor. Klor brukes til sterilisering, og den beste praktiske pH-verdien er 4~6.
Bruken av klorering i sjøvannssystemer er annerledes enn i brakkvann. Vanligvis er det omtrent 65 mg brom i sjøvann. Når sjøvann behandles kjemisk med hydrogen, vil det først reagere med underklorsyre for å danne underbromsyre, slik at dets bakteriedrepende effekt er hypovåt syre i stedet for underklorsyre, og underbromsyre vil ikke brytes ned ved høyere pH-verdi. Derfor er effekten av klorering bedre enn i brakkvann.
Fordi membranelementet av komposittmateriale har visse krav til gjenværende klor i vannet, er det nødvendig å utføre dekloreringsreduksjonsbehandling etter klorsterilisering.
4. Kontroll av organisk forurensning
Adsorpsjonen av organisk materiale på membranoverflaten vil føre til reduksjon av membranfluks, og i alvorlige tilfeller vil det forårsake irreversibelt tap av membranfluks og påvirke membranens praktiske levetid.
For overflatevann er det meste av vannet naturlige produkter, gjennom koagulasjonsavklaring, DC-koagulasjonsfiltrering og aktivert karbonfiltrering kombinert behandlingsprosess, kan i stor grad redusere det organiske materialet i vannet, for å møte kravene til omvendt osmosevann.
5. Konsentrasjonspolarisasjonskontroll
I prosessen med omvendt osmose er det noen ganger en høy konsentrasjonsgradient mellom det konsentrerte vannet på membranoverflaten og det innstrømmende vannet, som kalles konsentrasjonspolarisering. Når dette fenomenet oppstår, vil det dannes et lag med relativt høy konsentrasjon og relativt stabilt såkalt "kritisk lag" på overflaten av membranen, noe som hindrer effektiv implementering av omvendt osmose-prosessen. Dette er fordi konsentrasjonspolariseringen vil øke løsningens permeable trykk på membranoverflaten, og drivkraften til omvendt osmoseprosessen vil reduseres, noe som resulterer i reduksjon av vannutbytte og avsaltningshastighet. Når konsentrasjonspolariseringen er alvorlig, vil noen lett oppløste salter utfelles og avleire på membranoverflaten. For å unngå konsentrasjonspolarisering er den effektive metoden å få strømmen av konsentrert vann til å alltid opprettholde en turbulent tilstand, det vil si ved å øke innløpsstrømningshastigheten for å øke strømningshastigheten til konsentrert vann, slik at konsentrasjonen av mikrooppløst salt på membranoverflaten reduseres til laveste verdi; I tillegg, etter at den omvendte osmose vannbehandlingsenheten er slått av, bør det konsentrerte vannet på siden av det erstattede konsentrerte vannet vaskes i tide.
beskrivelse2