0102030405
Instalație de osmoză inversă Echipamente de proces Sistem industrial de tratare a apei
Prezentarea proiectului
Principiul sistemului de osmoză inversă
La o anumită temperatură, se folosește o membrană semi-permeabilă pentru a separa apa dulce de soluția salină. Apa dulce se deplasează în soluția salină prin membrana semi-permeabilă. Pe măsură ce nivelul lichidului de pe partea salină a ventriculului drept crește, se generează o anumită presiune pentru a preveni deplasarea apei proaspete din ventriculul stâng spre partea salină și, în final, se ajunge la echilibru. Presiunea de echilibru în acest moment se numește presiunea osmotică a soluției, iar acest fenomen se numește osmoză. Dacă pe partea salină a ventriculului drept se aplică o presiune externă care depășește presiunea osmotică, apa din soluția de sare a ventriculului drept se va muta în apa dulce a ventriculului stâng prin membrana semi-permeabilă, astfel încât apa poate fi separată de apa sărată. Acest fenomen este opusul fenomenului de permeabilitate, numit fenomen de permeabilitate inversă.
Astfel, baza sistemului de desalinizare prin osmoză inversă este
(1) Permeabilitatea selectivă a membranei semipermeabile, adică lăsarea selectivă a apei să treacă, dar nu a sării;
(2) Presiunea externă a camerei saline este mai mare decât presiunea osmotică a camerei saline și a camerei de apă dulce, ceea ce asigură forța motrice pentru ca apa să se deplaseze din camera salină în camera cu apă dulce. Presiunile osmotice tipice pentru unele soluții sunt prezentate în tabelul de mai jos.
Membrana semi-permeabilă de mai sus folosită pentru a separa apa dulce de apa sărată se numește membrană de osmoză inversă. Membrana de osmoză inversă este realizată în mare parte din materiale polimerice. În prezent, membrana de osmoză inversă utilizată în centralele termice este realizată în mare parte din materiale compozite de poliamidă aromatică.
Tehnologia de osmoză inversă RO (osmoză inversă) este o tehnologie de separare și filtrare cu membrană alimentată de diferența de presiune. Mărimea porilor este la fel de mică ca nanometrul (1 nanometru = 10-9 metri). Sub o anumită presiune, moleculele de H20 pot trece prin membrana RO, săruri anorganice, ioni de metale grele, materie organică, coloizi, bacterii, viruși și alte impurități din apa sursă nu pot trece prin membrana RO, astfel încât apa pură care poate trece prin și apa concentrată care nu poate trece prin se poate distinge strict.
În aplicațiile industriale, instalațiile de osmoză inversă folosesc echipamente specializate pentru a facilita procesul de osmoză inversă. Sistemele industriale de osmoză inversă sunt concepute pentru a trata volume mari de apă și sunt utilizate în diverse industrii, inclusiv în agricultură, farmaceutică și producție. Echipamentele utilizate în aceste sisteme sunt concepute special pentru a se asigura că procesul de osmoză inversă este eficient și eficient în producerea de apă dulce din surse de apă sărată.
Procesul de osmoză inversă este o tehnologie importantă pentru desalinizarea apei de mare, care poate furniza apă proaspătă zonelor în care apa este deficitară sau unde sursele tradiționale de apă sunt poluate. Pe măsură ce echipamentele și tehnologia de osmoză inversă avansează, procesul rămâne o soluție cheie pentru lipsa de apă și problemele de calitate din întreaga lume.
Principalele caracteristici ale membranei de osmoză inversă:
Direcționalitatea și caracteristicile de separare ale separării prin membrană
Membrana practică de osmoză inversă este o membrană asimetrică, există un strat de suprafață și un strat suport, are direcție și selectivitate evidente. Așa-numita directivitate este de a pune suprafața membranei în saramură de înaltă presiune pentru desalinizare, presiunea crește permeabilitatea apei membranei, crește și rata de desalinizare; Când stratul de susținere al membranei este plasat în saramură de înaltă presiune, viteza de desalinizare este aproape 0 odată cu creșterea presiunii, dar permeabilitatea apei este mult crescută. Datorită acestei direcționalități, nu poate fi utilizat în sens invers atunci când este aplicat.
Caracteristicile de separare ale osmozei inverse pentru ioni și materia organică din apă nu sunt aceleași, ceea ce poate fi rezumat după cum urmează
(1) Materia organică este mai ușor de separat decât materia anorganică
(2) Electroliții sunt mai ușor de separat decât neelectroliții. Electroliții cu încărcături mari sunt mai ușor de separat, iar ratele lor de îndepărtare sunt în general în următoarea ordine. Fe3+> Ca2+> Na+ PO43-> S042-> C | - pentru electrolit, cu cât molecula este mai mare, cu atât mai ușor de îndepărtat.
(3) Rata de îndepărtare a ionilor anorganici este legată de hidratul și raza ionilor hidratați în starea de hidratare ionică. Cu cât raza ionului hidratat este mai mare, cu atât este mai ușor de îndepărtat. Ordinea ratei de eliminare este următoarea:
Mg2+, Ca2+> Li+ > Na+ > K+; F-> C|-> Br-> NO3-
(4) Reguli de separare a materiei organice polare:
Aldehidă > Alcool > Amină > Acid, amină terțiară > Amină secundară > Amină primară, acid citric > Acid tartric > Acid malic > Acid lactic > Acid acetic
Progresele recente în tratarea gazelor reziduale reprezintă progrese semnificative în abordarea provocărilor de mediu, oferind în același timp oportunități pentru afaceri de a prospera într-o manieră durabilă, ecologică. Această soluție inovatoare este obligată să aibă un impact pozitiv în domeniul tratării gazelor reziduale și al protecției mediului, prin promisiunea ei de eficiență ridicată, costuri de operare reduse și zero poluare secundară.
(5) Izomeri perechi: tert-> Diferit (izo-)> Zhong (sec-)> Original (pri-)
(6) Performanța de separare a sării de sodiu a materiei organice este bună, în timp ce organismele din rândul fenol și fenol prezintă o separare negativă. Când soluțiile apoase de substanțe dizolvate organice polare sau nepolare, disociate sau nedisociate sunt separate prin membrană, forțele de interacțiune dintre dizolvat, solvent și membrană determină permeabilitatea selectivă a membranei. Aceste efecte includ forța electrostatică, forța de legare a legăturilor de hidrogen, hidrofobicitatea și transferul de electroni.
(7) În general, substanțele dizolvate au o influență redusă asupra proprietăților fizice sau proprietăților de transfer ale membranei. Doar fenolul sau unii compuși organici cu greutate moleculară mică vor face ca acetatul de celuloză să se extindă în soluție apoasă. Existența acestor componente va face în general să scadă fluxul de apă al membranei, uneori foarte mult.
(8) Efectul de îndepărtare a nitratului, percloratului, cianurii și tiocianatului nu este la fel de bun ca clorura, iar efectul de îndepărtare al sării de amoniu nu este la fel de bun ca sarea de sodiu.
(9) Majoritatea componentelor cu o masă moleculară relativă mai mare de 150, indiferent dacă sunt electrolit sau nonelectroliți, pot fi bine îndepărtate
În plus, ordinea de separare a membranei de osmoză inversă pentru hidrocarburi aromatice, cicloalcani, alcani și clorură de sodiu este diferită.
(2) Pompă de înaltă presiune
În funcționarea membranei cu osmoză inversă, apa trebuie trimisă la presiunea specificată de către o pompă de înaltă presiune pentru a finaliza procesul de desalinizare. În prezent, pompa de înaltă presiune utilizată în termocentrale are forme centrifuge, piston și șurub și alte forme, printre care, pompa centrifugă cu mai multe etape este cea mai utilizată. Acest lucru poate ajunge la peste 90% și poate economisi consumul de energie. Acest tip de pompă se caracterizează printr-o eficiență ridicată.
(3) Ontologie de osmoză inversă
Corpul de osmoză inversă este o unitate combinată de tratare a apei care combină și conectează componentele membranei de osmoză inversă cu țevi într-un anumit aranjament. O singură membrană de osmoză inversă se numește element membranar. Un număr de detectare a componentelor membranei de osmoză inversă sunt conectate în serie în conformitate cu anumite cerințe tehnice și asamblate cu o singură carcasă de membrană de osmoză inversă pentru a forma o componentă de membrană.
1. Element de membrană
Element de membrană de osmoză inversă O unitate de bază realizată din membrană de osmoză inversă și material suport cu funcție de utilizare industrială. În prezent, elementele membranelor spiralate sunt utilizate în principal în centralele termice.
În prezent, diverși producători de membrane produc o varietate de componente de membrane pentru diferiți utilizatori din industrie. Elementele de membrană aplicate în centralele termice pot fi împărțite aproximativ în: elemente de membrană cu osmoză inversă desalinizarea apei de mare la presiune înaltă; Apa salmastra de joasa presiune si presiune ultra joasa desalineaza elementele membranei inverse; Element cu membrană antifouling.
Cerințele de bază pentru elementele membranei sunt:
A. Densitatea de ambalare a filmului cât mai mare posibil.
B. Nu este ușor de concentrat polarizarea
C. Capacitate puternică anti-poluare
D. Este convenabil să curățați și să înlocuiți membrana
E. Pretul este ieftin
2. Înveliș membranar
Vasul sub presiune utilizat pentru a încărca elementul membranei de osmoză inversă în dispozitivul de corp de osmoză inversă se numește carcasă cu membrană, cunoscută și sub denumirea de unitatea de producție „vas sub presiune” este energia Haide, fiecare vas sub presiune are aproximativ 7 metri lungime.
Învelișul carcasei filmului este în general realizat din pânză de plastic armată cu fibră de sticlă epoxidică, iar peria exterioară este vopsea epoxidice. Există, de asemenea, unii producători de produse pentru carcasa de film din oțel inoxidabil. Datorită rezistenței puternice la coroziune a FRP, majoritatea centralelor termice aleg învelișul foliei FRP. Materialul vasului sub presiune este FRP.
Factorii care afectează performanța sistemului de tratare a apei cu osmoză inversă:
Pentru condiții specifice sistemului, fluxul de apă și rata de desalinizare sunt caracteristicile membranei de osmoză inversă și există mulți factori care afectează fluxul de apă și rata de desalinizare a corpului cu osmoză inversă, inclusiv presiunea, temperatura, rata de recuperare, salinitatea influentului și valoarea pH-ului.
(1) Efectul presiunii
Presiunea de intrare a membranei de osmoză inversă afectează direct fluxul membranei și rata de desalinizare a membranei de osmoză inversă. Creșterea fluxului membranei are o relație liniară cu presiunea de intrare a osmozei inverse. Viteza de desalinizare are o relație liniară cu presiunea de afluent, dar când presiunea atinge o anumită valoare, curba de modificare a vitezei de desalinizare tinde să fie plată, iar rata de desalinizare nu mai crește.
(2) Efectul temperaturii
Rata de desalinizare scade odată cu creșterea temperaturii de intrare a osmozei inverse. Cu toate acestea, fluxul de apă crește aproape liniar. Motivul principal este că atunci când temperatura crește, vâscozitatea moleculelor de apă scade și capacitatea de difuzie este puternică, deci fluxul de apă crește. Odată cu creșterea temperaturii, viteza de trecere a sării prin membrana de osmoză inversă va fi accelerată, astfel încât rata de desalinizare va fi redusă. Temperatura apei brute este un indice de referință important pentru proiectarea sistemului de osmoză inversă. De exemplu, atunci când o centrală electrică este în curs de transformare tehnică a ingineriei cu osmoză inversă, temperatura apei brute din proiectare este calculată în funcție de 25 ℃, iar presiunea de intrare calculată este de 1,6 MPa. Cu toate acestea, temperatura apei în funcționarea efectivă a sistemului este de numai 8 ℃, iar presiunea de intrare trebuie crescută la 2,0 MPa pentru a asigura debitul de proiectare al apei proaspete. Ca urmare, consumul de energie al funcționării sistemului crește, durata de viață a inelului de etanșare intern al componentei membranei dispozitivului de osmoză inversă este scurtată și cantitatea de întreținere a echipamentului este crescută.
(3) Efectul conținutului de sare
Concentrația de sare în apă este un indice important care afectează presiunea osmotică a membranei, iar presiunea osmotică a membranei crește odată cu creșterea conținutului de sare. Cu condiția ca presiunea de intrare a osmozei inverse să rămână neschimbată, conținutul de sare din apa de intrare crește. Deoarece creșterea presiunii osmotice compensează o parte din forța de intrare, fluxul scade și scade și rata de desalinizare.
(4) Influența ratei de recuperare
Creșterea ratei de recuperare a sistemului de osmoză inversă va duce la un conținut mai mare de sare din apa de intrare a elementului membranar de-a lungul direcției de curgere, rezultând o creștere a presiunii osmotice. Acest lucru va compensa efectul de antrenare al presiunii apei de intrare a osmozei inverse, reducând astfel fluxul de apă. Creșterea conținutului de sare din apa de intrare a elementului membranar duce la creșterea conținutului de sare din apa dulce, reducând astfel viteza de desalinizare. În proiectarea sistemului, rata maximă de recuperare a sistemului de osmoză inversă nu depinde de limitarea presiunii osmotice, ci depinde adesea de compoziția și conținutul de sare din apa brută, deoarece, odată cu îmbunătățirea ratei de recuperare, sărurile microsolubile cum ar fi carbonatul de calciu, sulfatul de calciu și siliciul se vor scalda în procesul de concentrare.
(5) Influența valorii pH-ului
Intervalul de pH aplicabil diferitelor tipuri de elemente membranare variază foarte mult. De exemplu, fluxul de apă și rata de desalinizare a membranei de acetat tind să fie stabile în intervalul valorii pH 4-8 și sunt foarte afectate în intervalul valorii pH-ului sub 4 sau mai mare de 8. În prezent, marea majoritate a Materialele membranelor utilizate în tratarea apei industriale sunt materiale compozite, care se adaptează la un interval larg de valori ale pH-ului (valoarea pH-ului poate fi controlată în intervalul 3 ~ 10 în funcționare continuă, iar fluxul membranei și rata de desalinizare în acest interval sunt relativ stabile .
Metoda de pretratare a membranei cu osmoză inversă:
Filtrarea cu membrană cu osmoză inversă este diferită de filtrarea filtrului cu patul filtrant, patul filtrant este filtrare completă, adică apa brută prin stratul filtrant. Filtrarea cu membrană cu osmoză inversă este o metodă de filtrare cu flux încrucișat, adică o parte din apa din apa brută trece prin membrană în direcția verticală cu membrana. În acest moment, sărurile și diverși poluanți sunt interceptați de membrană și efectuate de partea rămasă a apei brute care curge paralel cu suprafața membranei, dar poluanții nu pot fi eliminați complet. Pe măsură ce trece timpul, poluanții reziduali vor face poluarea elementului membranar mai gravă. Și cu cât poluanții apei brute și rata de recuperare sunt mai mari, cu atât este mai rapidă poluarea membranei.
1. Controlul scalei
Atunci când sărurile insolubile din apa brută sunt concentrate continuu în elementul de membrană și depășesc limita lor de solubilitate, ele vor precipita pe suprafața membranei de osmoză inversă, ceea ce se numește „detartraj”. Când se determină sursa de apă, pe măsură ce rata de recuperare a sistemului de osmoză inversă crește, crește riscul de detartrare. În prezent, se obișnuiește să crească ratele de reciclare din cauza penuriei de apă sau a impactului asupra mediului al deversării apelor uzate. În acest caz, măsurile de control atent la scară sunt deosebit de importante. În sistemul de osmoză inversă, sărurile refractare comune sunt CaCO3, CaSO4 și Si02, iar alți compuși care pot produce calcar sunt CaF2, BaS04, SrS04 și Ca3(PO4)2. Metoda comună de inhibare a calcarului este adăugarea de inhibitor de detartrare. Inhibitorii de calcar folosiți în atelierul meu sunt Nalco PC191 și Europa și America NP200.
2.Controlul contaminării cu particule solide și coloidale
Încrustarea cu coloizi și particule poate afecta grav performanța elementelor membranei de osmoză inversă, cum ar fi o reducere semnificativă a producției de apă dulce, uneori, de asemenea, reduce rata de desalinizare, simptomul inițial al murdării de coloizi și particule este creșterea diferenței de presiune între intrare și ieșirea componentelor membranei de osmoză inversă.
Cel mai comun mod de a aprecia coloidul de apă și particulele din elementele membranei de osmoză inversă este măsurarea valorii SDI a apei, uneori numită valoare F (indicele de poluare), care este unul dintre indicatorii importanți pentru monitorizarea funcționării sistemului de pretratare cu osmoză inversă. .
SDI (indicele densității nămolului) este modificarea vitezei de filtrare a apei pe unitatea de timp pentru a indica poluarea calității apei. Cantitatea de coloid și particule în apă va afecta dimensiunea SDI. Valoarea SDI poate fi determinată de instrumentul SDI.
3. Controlul contaminării microbiene membranare
Microorganismele din apa brută includ în principal bacterii, alge, ciuperci, viruși și alte organisme superioare. În procesul de osmoză inversă, microorganismele și nutrienții dizolvați în apă vor fi continuu concentrate și îmbogățite în elementul membranar, care devine mediul și procesul ideal pentru formarea biofilmului. Contaminarea biologică a componentelor membranei de osmoză inversă va afecta grav performanța sistemului de osmoză inversă. Diferența de presiune dintre intrarea și ieșirea componentelor cu osmoză inversă crește rapid, ducând la scăderea randamentului de apă al componentelor membranei. Uneori, contaminarea biologică va avea loc pe partea producției de apă, ducând la contaminarea apei de produs. De exemplu, în întreținerea dispozitivelor de osmoză inversă din unele centrale termice, pe elementele membranei și pe conductele de apă dulce se găsește mușchi verde, ceea ce reprezintă o poluare microbiană tipică.
Odată ce elementul de membrană este contaminat de microorganisme și produce biofilm, curățarea elementului de membrană este foarte dificilă. În plus, biofilmele care nu sunt complet îndepărtate vor provoca din nou creșterea rapidă a microorganismelor. Prin urmare, controlul microorganismelor este, de asemenea, una dintre cele mai importante sarcini ale pretratării, în special pentru sistemele de pretratare cu osmoză inversă care utilizează ca surse de apă apa de mare, apa de suprafață și apele uzate.
Principalele metode de prevenire a microorganismelor membranare sunt: tratarea cu clor, microfiltrare sau ultrafiltrare, oxidarea cu ozon, sterilizarea cu ultraviolete, adăugarea de bisulfit de sodiu. Metodele utilizate în mod obișnuit în sistemul de tratare a apei din centralele termice sunt sterilizarea prin clorurare și tehnologia de tratare a apei prin ultrafiltrare înainte de osmoza inversă.
Ca agent de sterilizare, clorul este capabil să inactiveze rapid multe microorganisme patogene. Eficiența clorului depinde de concentrația de clor, de pH-ul apei și de timpul de contact. În aplicațiile de inginerie, clorul rezidual din apă este în general controlat la mai mult de 0,5 ~ 1,0 mg, iar timpul de reacție este controlat la 20 ~ 30 min. Doza de clor trebuie determinată prin depanare, deoarece materia organică din apă va consuma și clor. Clorul este folosit pentru sterilizare, iar cea mai bună valoare practică a pH-ului este 4~6.
Utilizarea clorării în sistemele cu apă de mare este diferită de cea în apa salmară. De obicei, în apa de mare există aproximativ 65 mg de brom. Când apa de mare este tratată chimic cu hidrogen, ea va reacționa mai întâi cu acidul hipocloros pentru a forma acid hipobromos, astfel încât efectul său bactericid este acidul hipoumed, mai degrabă decât acidul hipocloros, iar acidul hipobromos nu se va descompune la o valoare mai mare a pH-ului. Prin urmare, efectul clorării este mai bun decât în apa salmatră.
Deoarece elementul de membrană din material compozit are anumite cerințe privind clorul rezidual din apă, este necesar să se efectueze un tratament de reducere a declorării după sterilizarea cu clor.
4. Controlul poluării organice
Adsorbția materiei organice pe suprafața membranei va determina scăderea fluxului membranei, iar în cazuri severe, va provoca pierderea ireversibilă a fluxului membranei și va afecta durata de viață practică a membranei.
Pentru apa de suprafață, cea mai mare parte a apei este produse naturale, prin limpezirea prin coagulare, filtrarea prin coagulare DC și procesul de tratare combinată cu filtrare cu carbon activat, pot reduce foarte mult materia organică din apă, pentru a îndeplini cerințele apei cu osmoză inversă.
5. Controlul polarizării concentrației
În procesul de osmoză inversă, există uneori un gradient de concentrație mare între apa concentrată de pe suprafața membranei și apa influentă, care se numește polarizare de concentrație. Când apare acest fenomen, pe suprafața membranei se va forma un strat de concentrație relativ mare și relativ stabil așa-numitul „strat critic”, ceea ce împiedică implementarea eficientă a procesului de osmoză inversă. Acest lucru se datorează faptului că polarizarea concentrației va crește presiunea permeabilă a soluției pe suprafața membranei, iar forța motrice a procesului de osmoză inversă va fi redusă, ducând la reducerea randamentului de apă și a ratei de desalinizare. Când polarizarea concentrației este gravă, unele săruri ușor dizolvate vor precipita și se vor depune pe suprafața membranei. Pentru a evita polarizarea concentrației, metoda eficientă este de a face ca fluxul de apă concentrată să mențină întotdeauna o stare turbulentă, adică prin creșterea debitului de intrare pentru a crește debitul de apă concentrată, astfel încât concentrația de micro-dizolvate sarea de pe suprafața membranei este redusă la cea mai mică valoare; În plus, după ce dispozitivul de tratare a apei cu osmoză inversă este oprit, apa concentrată de pe partea apei concentrate înlocuite trebuie spălată la timp.
descrierea 2