0102030405
Zariadenie na spracovanie zariadení s reverznou osmózou Priemyselný systém úpravy vody
Úvod projektu
Princíp systému reverznej osmózy
Pri určitej teplote sa na oddelenie sladkej vody od slanej používa polopriepustná membrána. Sladká voda prechádza do slanej vody cez polopriepustnú membránu. Keď hladina kvapaliny na slanej strane pravej komory stúpa, vytvára sa určitý tlak, aby sa zabránilo prechodu sladkej vody z ľavej komory na slanú stranu, a nakoniec sa dosiahne rovnováha. Rovnovážny tlak v tomto čase sa nazýva osmotický tlak roztoku a tento jav sa nazýva osmóza. Ak na slanú stranu pravej komory pôsobí vonkajší tlak presahujúci osmotický tlak, voda v soľnom roztoku pravej komory sa presunie do sladkej vody ľavej komory cez polopriepustnú membránu, takže čerstvá vodu možno oddeliť od slanej vody. Tento jav je opakom javu priepustnosti, nazývaného jav reverznej priepustnosti.
Základom systému odsoľovania s reverznou osmózou je teda
(1) Selektívna permeabilita polopriepustnej membrány, to znamená selektívne prepúšťať vodu, ale neprepúšťať soľ;
(2) Vonkajší tlak soľnej komory je väčší ako osmotický tlak soľnej komory a komory s čerstvou vodou, čo poskytuje hnaciu silu, aby sa voda pohybovala zo soľnej komory do komory na sladkú vodu. Typické osmotické tlaky pre niektoré roztoky sú uvedené v tabuľke nižšie.
Vyššie uvedená polopriepustná membrána používaná na oddelenie sladkej vody od slanej sa nazýva membrána reverznej osmózy. Membrána reverznej osmózy je väčšinou vyrobená z polymérnych materiálov. V súčasnosti sa membrána reverznej osmózy používaná v tepelných elektrárňach vyrába väčšinou z aromatických polyamidových kompozitných materiálov.
Technológia reverznej osmózy RO (Reverse Osmosis) je membránová separačná a filtračná technológia poháňaná tlakovým rozdielom. Jeho veľkosť pórov je malá ako nanometer (1 nanometer = 10-9 metrov). Molekuly H20 môžu pri určitom tlaku prechádzať cez membránu RO, anorganické soli, ióny ťažkých kovov, organické látky, koloidy, baktérie, vírusy a iné nečistoty v zdrojovej vode nemôžu prechádzať cez membránu RO, takže čistá voda, ktorá môže prejsť cez a koncentrovanú vodu, ktorá nemôže prejsť, možno striktne rozlíšiť.
V priemyselných aplikáciách používajú závody na reverznú osmózu špecializované zariadenia na uľahčenie procesu reverznej osmózy. Priemyselné systémy reverznej osmózy sú určené na úpravu veľkých objemov vody a používajú sa v rôznych priemyselných odvetviach vrátane poľnohospodárstva, farmácie a výroby. Zariadenia používané v týchto systémoch sú špeciálne navrhnuté tak, aby zabezpečili, že proces reverznej osmózy je efektívny a efektívny pri výrobe sladkej vody zo zdrojov slanej vody.
Proces reverznej osmózy je dôležitou technológiou na odsoľovanie morskej vody, ktorá môže poskytnúť čerstvú vodu do oblastí, kde je jej nedostatok alebo kde sú tradičné vodné zdroje znečistené. Keďže zariadenia a technológie na reverznú osmózu napredujú, tento proces zostáva kľúčovým riešením pre nedostatok vody a problémy s kvalitou na celom svete.
Hlavné vlastnosti membrány reverznej osmózy:
Smerové a separačné charakteristiky membránovej separácie
Praktická membrána reverznej osmózy je asymetrická membrána, obsahuje povrchovú vrstvu a nosnú vrstvu, má zrejmý smer a selektivitu. Takzvaná smerovosť je umiestniť povrch membrány do vysokotlakovej soľanky na odsoľovanie, tlak zvyšuje priepustnosť vody membrány, zvyšuje sa aj rýchlosť odsoľovania; Keď je nosná vrstva membrány umiestnená vo vysokotlakovej soľanke, rýchlosť odsoľovania je takmer 0 s nárastom tlaku, ale priepustnosť vody sa výrazne zvyšuje. Kvôli tejto smerovosti sa pri aplikácii nedá použiť opačne.
Separačné charakteristiky reverznej osmózy pre ióny a organické látky vo vode nie sú rovnaké, čo možno zhrnúť nasledovne
(1) Organické látky sa oddeľujú ľahšie ako anorganické
(2) Elektrolyty sa oddeľujú ľahšie ako neelektrolyty. Elektrolyty s vysokým nábojom sa ľahšie oddeľujú a rýchlosti ich odstraňovania sú vo všeobecnosti v nasledujúcom poradí. Fe3+> Ca2+> Na+ PO43-> S042-> C | - pre elektrolyt platí, že čím väčšia molekula, tým ľahšie sa odstráni.
(3) Rýchlosť odstraňovania anorganických iónov súvisí s hydrátom a polomerom hydratovaných iónov v stave hydratácie iónov. Čím väčší je polomer hydratovaného iónu, tým ľahšie sa odstráni. Poradie miery odstraňovania je nasledovné:
Mg2+, Ca2+ > Li+ > Na+ > K+; F-> C|-> Br-> NO3-
(4) Pravidlá separácie polárnej organickej hmoty:
Aldehyd > Alkohol > Amín > Kyselina, terciárny amín > Sekundárny amín > Primárny amín, kyselina citrónová > Kyselina vínna > Kyselina jablčná > Kyselina mliečna > Kyselina octová
Nedávne pokroky v čistení odpadových plynov predstavujú významný pokrok pri riešení environmentálnych výziev a zároveň poskytujú príležitosti pre podniky, aby prosperovali udržateľným spôsobom šetrným k životnému prostrediu. Toto inovatívne riešenie bude mať určite pozitívny vplyv v oblasti čistenia odpadových plynov a ochrany životného prostredia s prísľubom vysokej účinnosti, nízkych prevádzkových nákladov a nulového sekundárneho znečistenia.
(5) Párové izoméry: tert- > Rôzne (izo-) > Zhong (sec-) > Originál (pri-)
(6) Separácia organických látok sodnou soľou je dobrá, zatiaľ čo organizmy radu fenolu a fenolu vykazujú negatívnu separáciu. Keď sú vodné roztoky polárnych alebo nepolárnych, disociovaných alebo nedisociovaných organických rozpustených látok oddelené membránou, interakčné sily medzi rozpustenou látkou, rozpúšťadlom a membránou určujú selektívnu permeabilitu membrány. Medzi tieto účinky patrí elektrostatická sila, väzbová sila vodíkovej väzby, hydrofóbnosť a prenos elektrónov.
(7) Vo všeobecnosti majú rozpustené látky malý vplyv na fyzikálne vlastnosti alebo prenosové vlastnosti membrány. Len fenol alebo niektoré organické zlúčeniny s nízkou molekulovou hmotnosťou spôsobia, že acetát celulózy expanduje vo vodnom roztoku. Existencia týchto zložiek vo všeobecnosti spôsobí, že prietok vody membránou sa zníži, niekedy aj výrazne.
(8) Odstraňovací účinok dusičnanov, chloristanu, kyanidu a tiokyanátu nie je taký dobrý ako chlorid a odstraňovací účinok amónnej soli nie je taký dobrý ako sodná soľ.
(9) Väčšinu zložiek s relatívnou molekulovou hmotnosťou vyššou ako 150, či už ide o elektrolyt alebo neelektrolyt, možno dobre odstrániť
Okrem toho je poradie separácie membrány reverznej osmózy pre aromatické uhľovodíky, cykloalkány, alkány a chlorid sodný odlišné.
(2) Vysokotlakové čerpadlo
Pri prevádzke membrány s reverznou osmózou je potrebné vodu poslať na stanovený tlak pomocou vysokotlakového čerpadla, aby sa dokončil proces odsoľovania. V súčasnosti má vysokotlakové čerpadlo používané v tepelných elektrárňach odstredivé, piestové a skrutkové a iné formy, medzi ktorými je najpoužívanejšie viacstupňové odstredivé čerpadlo. To môže dosiahnuť viac ako 90 % a ušetriť spotrebu energie. Tento typ čerpadla sa vyznačuje vysokou účinnosťou.
(3) Ontológia reverznej osmózy
Teleso reverznej osmózy je kombinovaná jednotka na úpravu vody, ktorá kombinuje a spája komponenty membrány reverznej osmózy s potrubím v určitom usporiadaní. Jedna membrána reverznej osmózy sa nazýva membránový prvok. Množstvo snímacích komponentov membrány reverznej osmózy je zapojených do série podľa určitých technických požiadaviek a zostavených s jedným plášťom membrány reverznej osmózy, aby vytvorili membránový komponent.
1. Membránový prvok
Membránový prvok reverznej osmózy Základná jednotka vyrobená z membrány reverznej osmózy a nosného materiálu s funkciou priemyselného využitia. V súčasnosti sa v tepelných elektrárňach používajú najmä prvky cievkovej membrány.
V súčasnosti rôzni výrobcovia membrán vyrábajú rôzne membránové komponenty pre rôznych priemyselných používateľov. Membránové prvky používané v tepelných elektrárňach možno zhruba rozdeliť na: vysokotlakové odsoľovanie morskej vody reverznou osmózou membránové prvky; Nízkotlakové a ultranízkotlakové odsoľovacie prvky reverznej membrány brakickej vody; Membránový prvok proti zanášaniu.
Základné požiadavky na membránové prvky sú:
A. Hustota balenia filmu čo najvyššia.
B. Nie je ľahké koncentrovať polarizáciu
C. Silná schopnosť proti znečisteniu
D. Je vhodné vyčistiť a vymeniť membránu
E. Cena je lacná
2.Membránový plášť
Tlaková nádoba, ktorá sa používa na naplnenie membránového prvku reverznej osmózy v telese zariadenia na reverznú osmózu, sa nazýva membránový plášť, známy aj ako „tlaková nádoba“, výrobná jednotka je Haide energy, každá tlaková nádoba je dlhá asi 7 metrov.
Plášť fóliového obalu je vo všeobecnosti vyrobený z epoxidovej plastovej tkaniny vystuženej sklenenými vláknami a vonkajšia kefa je epoxidová farba. Existujú aj niektorí výrobcovia produktov pre obaly z nehrdzavejúcej ocele. Kvôli silnej odolnosti FRP proti korózii si väčšina tepelných elektrární vyberá fóliu z FRP. Materiál tlakovej nádoby je FRP.
Faktory ovplyvňujúce výkon systému úpravy vody s reverznou osmózou:
Pre špecifické podmienky systému sú tok vody a rýchlosť odsoľovania charakteristikami membrány reverznej osmózy a existuje veľa faktorov ovplyvňujúcich tok vody a rýchlosť odsoľovania tela reverznej osmózy, najmä vrátane tlaku, teploty, rýchlosti regenerácie, slanosti a hodnoty pH.
(1) Tlakový efekt
Vstupný tlak membrány reverznej osmózy priamo ovplyvňuje tok membrány a rýchlosť odsoľovania membrány reverznej osmózy. Nárast membránového toku má lineárny vzťah so vstupným tlakom reverznej osmózy. Rýchlosť odsoľovania má lineárny vzťah s prítokovým tlakom, ale keď tlak dosiahne určitú hodnotu, krivka zmeny rýchlosti odsoľovania má tendenciu byť plochá a rýchlosť odsoľovania sa už nezvyšuje.
(2) Vplyv teploty
Rýchlosť odsoľovania klesá so zvyšujúcou sa vstupnou teplotou reverznej osmózy. Tok výdatnosti vody sa však zvyšuje takmer lineárne. Hlavným dôvodom je, že pri zvyšovaní teploty klesá viskozita molekúl vody a je silná difúzna schopnosť, takže sa zvyšuje tok vody. So zvýšením teploty sa rýchlosť prechodu soli cez membránu reverznej osmózy zrýchli, takže rýchlosť odsoľovania sa zníži. Teplota surovej vody je dôležitým referenčným ukazovateľom pre návrh systému reverznej osmózy. Napríklad, keď elektráreň prechádza technickou transformáciou techniky reverznej osmózy, teplota vody surovej vody v návrhu sa vypočíta podľa 25℃ a vypočítaný vstupný tlak je 1,6 MPa. Teplota vody v skutočnej prevádzke systému je však iba 8 ℃ a vstupný tlak sa musí zvýšiť na 2,0 MPa, aby sa zabezpečil projektovaný prietok čerstvej vody. V dôsledku toho sa zvyšuje spotreba energie pri prevádzke systému, skracuje sa životnosť vnútorného tesniaceho krúžku membránového komponentu zariadenia na reverznú osmózu a zvyšuje sa množstvo údržby zariadenia.
(3) Vplyv obsahu soli
Koncentrácia soli vo vode je dôležitým ukazovateľom ovplyvňujúcim membránový osmotický tlak a membránový osmotický tlak sa zvyšuje so zvyšujúcim sa obsahom soli. Za predpokladu, že vstupný tlak reverznej osmózy zostáva nezmenený, obsah solí vo vstupnej vode sa zvyšuje. Pretože zvýšenie osmotického tlaku kompenzuje časť vstupnej sily, prietok sa zníži a rýchlosť odsoľovania sa tiež zníži.
(4) Vplyv miery návratnosti
Zvýšenie rýchlosti regenerácie systému reverznej osmózy povedie k vyššiemu obsahu solí vo vstupnej vode membránového prvku pozdĺž smeru prúdenia, čo vedie k zvýšeniu osmotického tlaku. Tým sa vykompenzuje hnací účinok tlaku vstupnej vody reverznej osmózy, čím sa zníži prietok vody. Zvýšenie obsahu soli vo vstupnej vode membránového prvku vedie k zvýšeniu obsahu soli v sladkej vode, čím sa zníži rýchlosť odsoľovania. Pri návrhu systému nezávisí maximálna rýchlosť regenerácie systému reverznej osmózy od obmedzenia osmotického tlaku, ale často závisí od zloženia a obsahu soli v surovej vode, pretože so zlepšením rýchlosti regenerácie mikrorozpustné soli ako uhličitan vápenatý, síran vápenatý a kremík sa v procese koncentrácie uvoľnia.
(5) Vplyv hodnoty pH
Rozsah pH použiteľný pre rôzne typy membránových prvkov sa značne líši. Napríklad prietok vody a rýchlosť odsoľovania acetátovej membrány majú tendenciu byť stabilné v rozmedzí hodnôt pH 4-8 a sú značne ovplyvnené v rozmedzí hodnôt pH pod 4 alebo vyšších ako 8. V súčasnosti je prevažná väčšina membránové materiály používané pri úprave priemyselnej vody sú kompozitné materiály, ktoré sa prispôsobujú širokému rozsahu hodnôt pH (hodnotu pH je možné regulovať v rozsahu 3 ~ 10 v nepretržitej prevádzke a prietok membrány a rýchlosť odsoľovania v tomto rozsahu sú relatívne stabilné .
Metóda predbežnej úpravy membrány reverznou osmózou:
Membránová filtrácia s reverznou osmózou sa líši od filtrácie s filtračným lôžkom, filtračné lôžko je úplná filtrácia, to znamená surová voda cez filtračnú vrstvu. Membránová filtrácia s reverznou osmózou je metóda cross-flow filtrácie, to znamená, že časť vody v surovej vode prechádza cez membránu vo vertikálnom smere s membránou. V tomto čase sú soli a rôzne znečisťujúce látky zachytené membránou a vynášané zvyšnou časťou surovej vody prúdiacej rovnobežne s povrchom membrány, ale znečisťujúce látky nie je možné úplne odstrániť. Zvyškové znečisťujúce látky časom spôsobia, že znečistenie membránových prvkov bude vážnejšie. A čím vyššie sú znečisťujúce látky v surovej vode a miera regenerácie, tým rýchlejšie je znečistenie membrány.
1. Ovládanie mierky
Keď sa nerozpustné soli v surovej vode kontinuálne koncentrujú v membránovom prvku a prekročia svoju hranicu rozpustnosti, budú sa vyzrážať na povrchu membrány reverznej osmózy, čo sa nazýva „odlupovanie“. Keď sa určí zdroj vody, zvyšuje sa rýchlosť regenerácie systému reverznej osmózy a zvyšuje sa riziko tvorby vodného kameňa. V súčasnosti je zvykom zvyšovať mieru recyklácie kvôli nedostatku vody alebo vplyvom vypúšťania odpadových vôd na životné prostredie. V tomto prípade sú obzvlášť dôležité premyslené opatrenia na kontrolu škálovania. V systéme reverznej osmózy sú bežnými žiaruvzdornými soľami CaC03, CaS04 a Si02 a ďalšie zlúčeniny, ktoré môžu produkovať vodný kameň, sú CaF2, BaS04, SrS04 a Ca3(PO4)2. Bežnou metódou inhibície vodného kameňa je pridanie inhibítora vodného kameňa. Inhibítory vodného kameňa používané v mojej dielni sú Nalco PC191 a Európa a Amerika NP200.
2.Kontrola kontaminácie koloidmi a pevnými časticami
Zanášanie koloidmi a časticami môže vážne ovplyvniť výkon membránových prvkov reverznej osmózy, ako je výrazné zníženie výkonu sladkej vody, niekedy tiež zníženie rýchlosti odsoľovania, počiatočným príznakom znečistenia koloidmi a časticami je zvýšenie tlakového rozdielu medzi vstupom a výstup komponentov membrány reverznej osmózy.
Najbežnejším spôsobom hodnotenia vodného koloidu a častíc v membránových prvkoch reverznej osmózy je meranie hodnoty SDI vody, niekedy nazývanej aj hodnota F (index znečistenia), čo je jeden z dôležitých ukazovateľov na monitorovanie činnosti systému predúpravy reverznou osmózou. .
SDI (index hustoty bahna) je zmena rýchlosti filtrácie vody za jednotku času na označenie znečistenia kvality vody. Množstvo koloidu a častíc vo vode ovplyvní veľkosť SDI. Hodnotu SDI je možné určiť pomocou prístroja SDI.
3. Kontrola mikrobiálnej kontaminácie membrány
Medzi mikroorganizmy v surovej vode patria najmä baktérie, riasy, huby, vírusy a iné vyššie organizmy. V procese reverznej osmózy sa mikroorganizmy a rozpustené živiny vo vode budú priebežne koncentrovať a obohacovať v membránovom prvku, ktorý sa stáva ideálnym prostredím a procesom pre tvorbu biofilmu. Biologická kontaminácia komponentov membrány reverznej osmózy vážne ovplyvní výkon systému reverznej osmózy. Tlakový rozdiel medzi vstupom a výstupom komponentov reverznej osmózy sa rýchlo zvyšuje, čo vedie k zníženiu výdatnosti vody membránových komponentov. Niekedy dôjde k biologickej kontaminácii na strane výroby vody, čo vedie ku kontaminácii produktovej vody. Napríklad pri údržbe zariadení na reverznú osmózu v niektorých tepelných elektrárňach sa na membránových prvkoch a potrubiach sladkej vody nachádza zelený mach, čo je typické mikrobiálne znečistenie.
Keď je membránový prvok kontaminovaný mikroorganizmami a vytvára biofilm, čistenie membránového prvku je veľmi ťažké. Navyše biofilmy, ktoré nie sú úplne odstránené, spôsobia opäť rýchly rast mikroorganizmov. Preto je kontrola mikroorganizmov tiež jednou z najdôležitejších úloh predúpravy, najmä pre systémy predúpravy reverznou osmózou využívajúce ako zdroje vody morskú vodu, povrchovú vodu a odpadovú vodu.
Hlavné metódy prevencie membránových mikroorganizmov sú: chlór, mikrofiltrácia alebo ultrafiltrácia, oxidácia ozónom, ultrafialová sterilizácia, pridanie hydrogénsiričitanu sodného. Bežne používané metódy v systéme úpravy vody v tepelných elektrárňach sú chloračná sterilizácia a ultrafiltračná technológia úpravy vody pred reverznou osmózou.
Ako sterilizačné činidlo je chlór schopný rýchlo inaktivovať mnohé patogénne mikroorganizmy. Účinnosť chlóru závisí od koncentrácie chlóru, pH vody a doby kontaktu. V inžinierskych aplikáciách sa zvyškový chlór vo vode všeobecne reguluje na viac ako 0,5 až 1,0 mg a reakčný čas sa reguluje na 20 až 30 minút. Dávkovanie chlóru je potrebné určiť ladením, pretože organické látky vo vode spotrebúvajú aj chlór. Na sterilizáciu sa používa chlór a najlepšia praktická hodnota pH je 4 ~ 6.
Použitie chlórovania v systémoch s morskou vodou je iné ako v brakickej vode. Zvyčajne je v morskej vode asi 65 mg brómu. Keď sa morská voda chemicky upraví vodíkom, najskôr zreaguje s kyselinou chlórnou za vzniku kyseliny bromnej, takže jej baktericídny účinok je skôr hypomokrá ako kyselina chlórna a kyselina bromná sa pri vyššej hodnote pH nerozloží. Preto je účinok chlórovania lepší ako v brakickej vode.
Pretože membránový prvok kompozitného materiálu má určité požiadavky na zvyškový chlór vo vode, je potrebné po sterilizácii chlórom vykonať úpravu na zníženie dechlorácie.
4. Kontrola organického znečistenia
Adsorpcia organickej hmoty na povrchu membrány spôsobí zníženie membránového toku a v závažných prípadoch spôsobí nevratnú stratu membránového toku a ovplyvní praktickú životnosť membrány.
Pokiaľ ide o povrchovú vodu, väčšina vody sú prírodné produkty, a to prostredníctvom koagulačného čírenia, jednosmernej koagulačnej filtrácie a kombinovaného procesu úpravy filtrácie s aktívnym uhlím, ktorý môže výrazne znížiť organické látky vo vode, aby sa splnili požiadavky na vodu s reverznou osmózou.
5. Kontrola polarizácie koncentrácie
V procese reverznej osmózy niekedy existuje vysoký koncentračný gradient medzi koncentrovanou vodou na povrchu membrány a pritekajúcou vodou, čo sa nazýva koncentračná polarizácia. Keď nastane tento jav, na povrchu membrány sa vytvorí vrstva s relatívne vysokou koncentráciou a relatívne stabilnou takzvanou "kritickou vrstvou", ktorá bráni efektívnej realizácii procesu reverznej osmózy. Je to preto, že koncentračná polarizácia zvýši priepustný tlak roztoku na povrchu membrány a hnacia sila procesu reverznej osmózy sa zníži, čo vedie k zníženiu výťažku vody a rýchlosti odsoľovania. Keď je polarizácia koncentrácie vážna, niektoré mierne rozpustené soli sa vyzrážajú a usadzujú sa na povrchu membrány. Aby sa predišlo polarizácii koncentrácie, účinnou metódou je zabezpečiť, aby tok koncentrovanej vody vždy udržiaval turbulentný stav, to znamená zvýšením vstupného prietoku, aby sa zvýšil prietok koncentrovanej vody, takže koncentrácia mikrorozpustenej vody soľ na povrchu membrány je znížená na najnižšiu hodnotu; Okrem toho po vypnutí zariadenia na úpravu vody s reverznou osmózou by sa mala koncentrovaná voda na strane nahradenej koncentrovanej vody včas umyť.
popis2