0102030405
Urządzenia procesowe instalacji odwróconej osmozy Przemysłowy system uzdatniania wody
Wprowadzenie do projektu
Zasada działania systemu odwróconej osmozy
W określonej temperaturze półprzepuszczalna membrana oddziela wodę słodką od soli. Woda słodka przedostaje się do soli fizjologicznej przez półprzepuszczalną membranę. Gdy poziom cieczy po stronie zasolonej prawej komory wzrasta, wytwarzane jest pewne ciśnienie, które zapobiega przedostawaniu się świeżej wody z lewej komory do strony zasolonej i ostatecznie osiągnięta zostaje równowaga. Ciśnienie równowagi w tym czasie nazywa się ciśnieniem osmotycznym roztworu, a zjawisko to nazywa się osmozą. Jeżeli na zasoloną stronę prawej komory zostanie przyłożone ciśnienie zewnętrzne przekraczające ciśnienie osmotyczne, woda zawarta w roztworze soli prawej komory przedostanie się przez półprzepuszczalną membranę do świeżej wody lewej komory, tak że świeża wodę można oddzielić od wody słonej. Zjawisko to jest przeciwieństwem zjawiska przepuszczalności, zwanego zjawiskiem odwrotnej przepuszczalności.
Zatem podstawą systemu odsalania metodą odwróconej osmozy jest
(1) Selektywna przepuszczalność membrany półprzepuszczalnej, to znaczy selektywnie przepuszcza wodę, ale nie przepuszcza soli;
(2) Ciśnienie zewnętrzne komory solnej jest większe niż ciśnienie osmotyczne komory solnej i komory świeżej wody, co zapewnia siłę napędową przemieszczania się wody z komory solnej do komory ze świeżą wodą. Typowe ciśnienia osmotyczne dla niektórych roztworów przedstawiono w poniższej tabeli.
Powyższa półprzepuszczalna membrana służąca do oddzielania wody słodkiej od słonej nazywana jest membraną odwróconej osmozy. Membrana odwróconej osmozy wykonana jest głównie z materiałów polimerowych. Obecnie membrany odwróconej osmozy stosowane w elektrowniach cieplnych wykonane są głównie z aromatycznych materiałów kompozytowych poliamidowych.
Technologia odwróconej osmozy RO (odwróconej osmozy) to technologia separacji membranowej i filtracji zasilana różnicą ciśnień. Rozmiar jego porów wynosi zaledwie nanometr (1 nanometr = 10–9 metrów). Pod pewnym ciśnieniem cząsteczki H20 mogą przejść przez membranę RO. Sole nieorganiczne, jony metali ciężkich, materia organiczna, koloidy, bakterie, wirusy i inne zanieczyszczenia w wodzie źródłowej nie mogą przejść przez membranę RO, więc czysta woda, która może przejść można wyraźnie rozróżnić skoncentrowaną wodę, która nie może przejść.
W zastosowaniach przemysłowych instalacje odwróconej osmozy wykorzystują specjalistyczny sprzęt ułatwiający proces odwróconej osmozy. Przemysłowe systemy odwróconej osmozy są przeznaczone do uzdatniania dużych ilości wody i są stosowane w różnych gałęziach przemysłu, w tym w rolnictwie, farmaceutyce i produkcji. Sprzęt używany w tych systemach został specjalnie zaprojektowany, aby zapewnić, że proces odwróconej osmozy będzie wydajny i skuteczny w produkcji świeżej wody ze źródeł słonej wody.
Proces odwróconej osmozy jest ważną technologią odsalania wody morskiej, która może zapewnić świeżą wodę obszarom, gdzie jej brakuje lub gdzie tradycyjne źródła wody są zanieczyszczone. W miarę postępu sprzętu i technologii odwróconej osmozy proces ten pozostaje kluczowym rozwiązaniem niedoborów wody i problemów z jakością na całym świecie.
Główne cechy membrany odwróconej osmozy:
Kierunkowość i charakterystyka separacji separacji membranowej
Praktyczna membrana odwróconej osmozy jest membraną asymetryczną, składa się z warstwy powierzchniowej i warstwy nośnej, ma oczywisty kierunek i selektywność. Tak zwana kierunkowość polega na umieszczeniu powierzchni membrany w solance pod wysokim ciśnieniem w celu odsalania, ciśnienie zwiększa przepuszczalność wody membrany, wzrasta również szybkość odsalania; Gdy warstwę nośną membrany umieszcza się w solance pod wysokim ciśnieniem, stopień odsalania wraz ze wzrostem ciśnienia wynosi prawie 0, ale przepuszczalność wody znacznie wzrasta. Ze względu na tę kierunkowość nie można go zastosować w odwrotnej kolejności.
Charakterystyka separacji odwróconej osmozy dla jonów i materii organicznej w wodzie nie jest taka sama, co można podsumować w następujący sposób
(1) Materia organiczna jest łatwiejsza do oddzielenia niż materia nieorganiczna
(2) Elektrolity są łatwiejsze do oddzielenia niż nieelektrolity. Elektrolity o wysokich ładunkach są łatwiejsze do oddzielenia, a szybkości ich usuwania są zazwyczaj w następującej kolejności. Fe3+> Ca2+> Na+ PO43-> S042-> C | - dla elektrolitu, im większa cząsteczka, tym łatwiej ją usunąć.
(3) Szybkość usuwania jonów nieorganicznych zależy od hydratu i promienia jonów uwodnionych w stanie uwodnienia jonu. Im większy promień uwodnionego jonu, tym łatwiej go usunąć. Kolejność współczynnika usuwania jest następująca:
Mg2+, Ca2+> Li+ > Na+ > K+; F->C|->Br->NO3-
(4) Zasady separacji polarnej materii organicznej:
Aldehydy > Alkohol > Amina > Kwas, amina trzeciorzędowa > Amina drugorzędowa > Amina pierwszorzędowa, kwas cytrynowy > Kwas winowy > Kwas jabłkowy > Kwas mlekowy > Kwas octowy
Niedawne postępy w oczyszczaniu gazów odlotowych stanowią znaczący postęp w stawianiu czoła wyzwaniom środowiskowym, zapewniając jednocześnie przedsiębiorstwom możliwości rozwoju w sposób zrównoważony i przyjazny dla środowiska. To innowacyjne rozwiązanie z pewnością będzie miało pozytywny wpływ na oczyszczanie gazów odlotowych i ochronę środowiska, zapewniając wysoką wydajność, niskie koszty operacyjne i brak zanieczyszczeń wtórnych.
(5) Para izomerów: tert- > Różne (iso-)> Zhong (sec-)> Oryginalne (pri-)
(6) Skuteczność separacji soli sodowej materii organicznej jest dobra, podczas gdy organizmy fenolowe i rzędowe fenoli wykazują ujemną separację. Kiedy wodne roztwory polarnych lub niepolarnych, zdysocjowanych lub niezdysocjowanych substancji organicznych są rozdzielane membraną, siły interakcji pomiędzy substancją rozpuszczoną, rozpuszczalnikiem i membraną determinują selektywną przepuszczalność membrany. Efekty te obejmują siłę elektrostatyczną, siłę wiązania wiązań wodorowych, hydrofobowość i transfer elektronów.
(7) Ogólnie rzecz biorąc, substancje rozpuszczone mają niewielki wpływ na właściwości fizyczne lub właściwości przenoszenia membrany. Tylko fenol lub niektóre związki organiczne o niskiej masie cząsteczkowej powodują rozszerzanie się octanu celulozy w roztworze wodnym. Istnienie tych składników zazwyczaj powoduje zmniejszenie przepływu wody przez membranę, czasami bardzo.
(8) Efekt usuwania azotanów, nadchloranów, cyjanków i tiocyjanianów nie jest tak dobry jak chlorek, a efekt usuwania soli amonowej nie jest tak dobry jak sól sodowa.
(9) Większość składników o względnej masie cząsteczkowej większej niż 150, zarówno elektrolitów, jak i nieelektrolitów, można dobrze usunąć
Ponadto membrana odwróconej osmozy dla węglowodorów aromatycznych, cykloalkanów, alkanów i kolejności separacji chlorku sodu jest inna.
(2) Pompa wysokociśnieniowa
Podczas działania membrany odwróconej osmozy woda musi zostać wysłana do określonego ciśnienia za pomocą pompy wysokociśnieniowej, aby zakończyć proces odsalania. Obecnie pompa wysokociśnieniowa stosowana w elektrowniach cieplnych ma pompę odśrodkową, tłokową i śrubową oraz inne formy, wśród których najczęściej stosowana jest wielostopniowa pompa odśrodkowa. Może to osiągnąć ponad 90% i zaoszczędzić zużycie energii. Pompa tego typu charakteryzuje się dużą wydajnością.
(3) Ontologia odwróconej osmozy
Korpus odwróconej osmozy to kombinowana jednostka uzdatniania wody, która łączy i łączy elementy membrany odwróconej osmozy z rurami w określonym układzie. Pojedyncza membrana odwróconej osmozy nazywana jest elementem membranowym. Wiele elementów membrany do odwróconej osmozy łączy się szeregowo zgodnie z określonymi wymaganiami technicznymi i łączy z pojedynczą powłoką membrany do odwróconej osmozy, tworząc element membrany.
1. Element membranowy
Element membrany do odwróconej osmozy Podstawowa jednostka zbudowana z membrany do odwróconej osmozy i materiału nośnego z funkcją zastosowania przemysłowego. Obecnie elementy membranowe wężownic stosowane są głównie w elektrowniach cieplnych.
Obecnie różni producenci membran produkują różnorodne komponenty membran dla różnych użytkowników przemysłowych. Elementy membranowe stosowane w elektrowniach cieplnych można z grubsza podzielić na: elementy membranowe do wysokociśnieniowego odsalania wody morskiej metodą odwróconej osmozy; Elementy membrany zwrotnej do odsalania wody słonawej niskociśnieniowej i ultraniskociśnieniowej; Element membrany przeciwporostowej.
Podstawowe wymagania dotyczące elementów membranowych to:
A. Najwyższa gęstość upakowania folii.
B. Niełatwa do polaryzacji koncentracji
C. Silna zdolność przeciwdziałania zanieczyszczeniom
D. Wygodne jest czyszczenie i wymiana membrany
E. Cena jest tania
2. Powłoka membranowa
Zbiornik ciśnieniowy używany do ładowania elementu membrany odwróconej osmozy do korpusu odwróconej osmozy nazywany jest osłoną membrany, znany również jako jednostka produkcyjna „naczynia ciśnieniowego” to energia Haide, każdy zbiornik ciśnieniowy ma około 7 metrów długości.
Powłoka powłoki foliowej jest zwykle wykonana z tkaniny z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem szklanym epoksydowym, a szczotka zewnętrzna jest farbą epoksydową. Istnieje również kilku producentów produktów do powłoki z folii ze stali nierdzewnej. Ze względu na dużą odporność na korozję FRP, większość elektrowni cieplnych wybiera powłokę z folii FRP. Materiał zbiornika ciśnieniowego to FRP.
Czynniki wpływające na wydajność systemu uzdatniania wody metodą odwróconej osmozy:
W przypadku określonych warunków systemowych przepływ wody i szybkość odsalania są cechami membrany odwróconej osmozy i istnieje wiele czynników wpływających na przepływ wody i szybkość odsalania korpusu odwróconej osmozy, w tym głównie ciśnienie, temperatura, stopień odzysku, zasolenie napływającego i wartość pH
(1) Efekt ciśnienia
Ciśnienie wlotowe membrany odwróconej osmozy wpływa bezpośrednio na przepływ membrany i szybkość odsalania membrany odwróconej osmozy. Wzrost strumienia membranowego ma liniową zależność od ciśnienia wlotowego odwróconej osmozy. Szybkość odsalania ma liniową zależność od ciśnienia na dopływie, ale gdy ciśnienie osiąga określoną wartość, krzywa zmian szybkości odsalania jest zwykle płaska, a szybkość odsalania już nie wzrasta.
(2) Wpływ temperatury
Szybkość odsalania maleje wraz ze wzrostem temperatury na wlocie odwróconej osmozy. Jednakże strumień uzysku wody rośnie niemal liniowo. Głównym powodem jest to, że wraz ze wzrostem temperatury lepkość cząsteczek wody maleje, a zdolność dyfuzji jest silna, więc zwiększa się strumień wody. Wraz ze wzrostem temperatury ilość soli przechodzącej przez membranę odwróconej osmozy będzie się zwiększać, co spowoduje zmniejszenie szybkości odsalania. Temperatura wody surowej jest ważnym wskaźnikiem odniesienia przy projektowaniu systemów odwróconej osmozy. Na przykład, gdy elektrownia przechodzi transformację techniczną inżynierii odwróconej osmozy, temperatura wody surowej w projekcie jest obliczana na podstawie 25 ℃, a obliczone ciśnienie wlotowe wynosi 1,6 MPa. Jednakże temperatura wody podczas rzeczywistej pracy systemu wynosi tylko 8 ℃, a ciśnienie wlotowe należy zwiększyć do 2,0 MPa, aby zapewnić projektowy przepływ świeżej wody. W rezultacie zwiększa się energochłonność pracy systemu, skraca się żywotność wewnętrznego pierścienia uszczelniającego elementu membranowego urządzenia do odwróconej osmozy i zwiększa się koszt konserwacji sprzętu.
(3) Wpływ zawartości soli
Stężenie soli w wodzie jest ważnym wskaźnikiem wpływającym na ciśnienie osmotyczne błony, a ciśnienie osmotyczne błony wzrasta wraz ze wzrostem zawartości soli. Pod warunkiem, że ciśnienie wlotowe odwróconej osmozy pozostaje niezmienione, zawartość soli w wodzie wlotowej wzrasta. Ponieważ wzrost ciśnienia osmotycznego kompensuje część siły wlotowej, strumień maleje, a także zmniejsza się szybkość odsalania.
(4) Wpływ stopy odzysku
Zwiększenie stopnia odzysku w systemie odwróconej osmozy będzie prowadzić do wyższej zawartości soli w wodzie wlotowej elementu membranowego wzdłuż kierunku przepływu, co spowoduje wzrost ciśnienia osmotycznego. Zrównoważy to napędzający wpływ ciśnienia wody na wlocie odwróconej osmozy, zmniejszając w ten sposób strumień uzysku wody. Wzrost zawartości soli w wodzie wlotowej elementu membranowego prowadzi do wzrostu zawartości soli w wodzie słodkiej, zmniejszając w ten sposób stopień odsalania. W projekcie systemu maksymalny stopień odzysku systemu odwróconej osmozy nie zależy od ograniczenia ciśnienia osmotycznego, ale często zależy od składu i zawartości soli w wodzie surowej, ponieważ wraz z poprawą współczynnika odzysku, sole mikrorozpuszczalne takie jak węglan wapnia, siarczan wapnia i krzem ulegną osadzaniu się kamienia w procesie zatężania.
(5) Wpływ wartości pH
Zakres pH mający zastosowanie do różnych typów elementów membranowych jest bardzo zróżnicowany. Na przykład przepływ wody i szybkość odsalania membrany octanowej są zwykle stabilne w zakresie wartości pH 4-8 i ulegają dużym zmianom w zakresie wartości pH poniżej 4 lub wyższej niż 8. Obecnie zdecydowana większość materiały membranowe stosowane w uzdatnianiu wody przemysłowej to materiały kompozytowe, które dostosowują się do szerokiego zakresu wartości pH (wartość pH można regulować w zakresie 3 ~ 10 w pracy ciągłej, a strumień membrany i stopień odsalania w tym zakresie są stosunkowo stabilne .
Metoda wstępnej obróbki membrany odwróconej osmozy:
Filtracja membranowa z odwróconą osmozą różni się od filtracji ze złożem filtracyjnym, złoże filtracyjne to pełna filtracja, to znaczy surowa woda przez całą warstwę filtrującą. Filtracja membranowa z odwróconą osmozą jest metodą filtracji z przepływem krzyżowym, to znaczy część wody zawartej w wodzie surowej przechodzi przez membranę w kierunku pionowym z membraną. W tym czasie sole i różne zanieczyszczenia są wychwytywane przez membranę i odprowadzane przez pozostałą część wody surowej przepływającej równolegle do powierzchni membrany, ale zanieczyszczenia nie mogą zostać całkowicie usunięte. W miarę upływu czasu pozostałości zanieczyszczeń spowodują, że zanieczyszczenie elementów membrany będzie poważniejsze. Im wyższe są zanieczyszczenia wody surowej i stopień odzysku, tym szybsze jest zanieczyszczenie membrany.
1. Kontrola skali
Kiedy nierozpuszczalne sole w wodzie surowej są w sposób ciągły skoncentrowane w elemencie membranowym i przekraczają granicę rozpuszczalności, wytrącają się one na powierzchni membrany odwróconej osmozy, co nazywa się „kamieniem”. Kiedy zostanie określone źródło wody, wraz ze wzrostem stopnia odzysku w systemie odwróconej osmozy wzrasta ryzyko osadzania się kamienia. Obecnie zwyczajowo zwiększa się wskaźniki recyklingu ze względu na niedobory wody lub wpływ odprowadzania ścieków na środowisko. W tym przypadku szczególnie ważne są przemyślane środki kontroli skalowania. W systemie odwróconej osmozy powszechnymi solami ogniotrwałymi są CaCO3, CaSO4 i Si02, a inne związki, które mogą powodować powstawanie kamienia to CaF2, BaS04, SrS04 i Ca3(PO4)2. Powszechną metodą hamowania kamienia jest dodanie inhibitora kamienia. Inhibitory kamienia stosowane w moim warsztacie to Nalco PC191 oraz Europe and America NP200.
2.Kontrola zanieczyszczeń cząstkami koloidalnymi i stałymi
Zanieczyszczanie koloidami i cząstkami może poważnie wpłynąć na działanie elementów membrany odwróconej osmozy, na przykład znaczne zmniejszenie wydajności świeżej wody, a czasami także zmniejszenie szybkości odsalania. Początkowym objawem zanieczyszczenia koloidami i cząstkami jest wzrost różnicy ciśnień między wlotem a wlotem wylot składników membrany odwróconej osmozy.
Najczęstszym sposobem oceny zawartości koloidu i cząstek wody w elementach membrany odwróconej osmozy jest pomiar wartości SDI wody, zwanej czasem wartością F (wskaźnik zanieczyszczenia), która jest jednym z ważnych wskaźników monitorowania działania systemu wstępnej obróbki metodą odwróconej osmozy .
SDI (wskaźnik gęstości mułu) to zmiana prędkości filtracji wody na jednostkę czasu, wskazująca zanieczyszczenie jakości wody. Ilość koloidów i cząstek stałych w wodzie będzie miała wpływ na wielkość SDI. Wartość SDI można określić za pomocą instrumentu SDI.
3. Kontrola skażenia mikrobiologicznego membran
Mikroorganizmy w wodzie surowej obejmują głównie bakterie, glony, grzyby, wirusy i inne organizmy wyższe. W procesie odwróconej osmozy mikroorganizmy i rozpuszczone w wodzie składniki odżywcze będą w sposób ciągły koncentrowane i wzbogacane w elemencie membranowym, który stanie się idealnym środowiskiem i procesem tworzenia biofilmu. Zanieczyszczenie biologiczne elementów membrany odwróconej osmozy będzie miało poważny wpływ na działanie systemu odwróconej osmozy. Różnica ciśnień pomiędzy wlotem i wylotem składników odwróconej osmozy szybko rośnie, co powoduje zmniejszenie uzysku wody ze składników membrany. Czasami po stronie produkcji wody wystąpi zanieczyszczenie biologiczne, co spowoduje zanieczyszczenie wody produktowej. Przykładowo podczas konserwacji urządzeń odwróconej osmozy w niektórych elektrowniach cieplnych na elementach membranowych i rurach wodociągowych występuje zielony mech, który jest typowym zanieczyszczeniem mikrobiologicznym.
Gdy element membranowy zostanie zanieczyszczony mikroorganizmami i wytworzy się biofilm, czyszczenie elementu membranowego jest bardzo trudne. Ponadto biofilmy, które nie zostaną całkowicie usunięte, spowodują ponowny szybki rozwój mikroorganizmów. Dlatego też kontrola mikroorganizmów jest również jednym z najważniejszych zadań obróbki wstępnej, szczególnie w przypadku systemów obróbki wstępnej metodą odwróconej osmozy wykorzystujących wodę morską, wody powierzchniowe i ścieki jako źródła wody.
Głównymi metodami zapobiegania mikroorganizmom błonowym są: chlor, obróbka mikrofiltracją lub ultrafiltracją, utlenianie ozonem, sterylizacja ultrafioletowa, dodatek wodorosiarczynu sodu. Powszechnie stosowanymi metodami uzdatniania wody w elektrowniach cieplnych są sterylizacja poprzez chlorowanie i technologia uzdatniania wody metodą ultrafiltracji przed odwróconą osmozą.
Jako środek sterylizujący, chlor jest w stanie szybko inaktywować wiele patogennych mikroorganizmów. Skuteczność chloru zależy od stężenia chloru, pH wody i czasu kontaktu. W zastosowaniach inżynieryjnych zawartość chloru resztkowego w wodzie jest zwykle kontrolowana na poziomie większym niż 0,5 ~ 1,0 mg, a czas reakcji kontrolowany jest na poziomie 20 ~ 30 minut. Dawkę chloru należy ustalić metodą debugowania, ponieważ materia organiczna w wodzie również będzie zużywać chlor. Do sterylizacji stosuje się chlor, a najlepsza praktyczna wartość pH wynosi 4 ~ 6.
Stosowanie chlorowania w instalacjach wody morskiej różni się od stosowania chlorowania w wodzie słonawej. Zwykle w wodzie morskiej znajduje się około 65 mg bromu. Gdy woda morska zostanie poddana chemicznej obróbce wodorem, najpierw zareaguje z kwasem podchlorawym, tworząc kwas podbromowy, dzięki czemu jej działanie bakteriobójcze będzie polegało na działaniu kwasu podwodnego, a nie kwasu podchlorawego, a kwas podbromowy nie ulegnie rozkładowi przy wyższej wartości pH. Dlatego efekt chlorowania jest lepszy niż w wodzie słonawej.
Ponieważ element membranowy z materiału kompozytowego ma określone wymagania dotyczące chloru resztkowego w wodzie, po sterylizacji chlorem konieczne jest przeprowadzenie zabiegu redukującego odchlorowanie.
4. Kontrola zanieczyszczeń organicznych
Adsorpcja materii organicznej na powierzchni membrany spowoduje zmniejszenie strumienia membrany, a w ciężkich przypadkach spowoduje nieodwracalną utratę strumienia membrany i wpłynie na żywotność membrany.
W przypadku wód powierzchniowych większość wody to produkty naturalne, dzięki klarowaniu koagulacyjnemu, filtracji koagulacyjnej DC i połączonemu procesowi oczyszczania poprzez filtrację z węglem aktywnym, mogą znacznie zredukować zawartość materii organicznej w wodzie, aby spełnić wymagania wody odwróconej osmozy.
5. Kontrola polaryzacji stężenia
W procesie odwróconej osmozy czasami występuje wysoki gradient stężeń pomiędzy stężoną wodą na powierzchni membrany a wodą wpływającą, co nazywa się polaryzacją stężenia. W przypadku wystąpienia tego zjawiska na powierzchni membrany utworzy się warstwa o stosunkowo dużym stężeniu i stosunkowo stabilna, tzw. „warstwa krytyczna”, która utrudnia efektywną realizację procesu odwróconej osmozy. Dzieje się tak, ponieważ polaryzacja stężenia zwiększy ciśnienie przepuszczalne dla roztworu na powierzchni membrany, a siła napędowa procesu odwróconej osmozy zostanie zmniejszona, co spowoduje zmniejszenie uzysku wody i szybkości odsalania. Gdy polaryzacja stężeń jest poważna, niektóre lekko rozpuszczone sole wytrącą się i utworzą kamień na powierzchni membrany. Aby uniknąć polaryzacji stężeń, skuteczną metodą jest zapewnienie, aby przepływ stężonej wody zawsze utrzymywał stan turbulentny, to znaczy poprzez zwiększanie natężenia przepływu na wlocie w celu zwiększenia natężenia przepływu stężonej wody, tak aby stężenie mikrorozpuszczonych sól na powierzchni membrany zostaje zredukowana do najniższej wartości; Ponadto po wyłączeniu urządzenia do uzdatniania wody metodą odwróconej osmozy, skoncentrowana woda po stronie zastąpionej stężonej wody powinna zostać wypłukana na czas.
opis2