0102030405
Procesna oprema obrata za reverzno osmozo Sistem za industrijsko čiščenje vode
Predstavitev projekta
Načelo sistema reverzne osmoze
Pri določeni temperaturi se uporablja polprepustna membrana za ločevanje sladke vode od slane. Sladka voda se skozi polprepustno membrano premika v slano vodo. Ko se raven tekočine na slani strani desnega prekata dvigne, se ustvari določen pritisk, ki preprečuje, da bi se sveža voda iz levega prekata premaknila na slano stran, in končno je doseženo ravnovesje. Ravnotežni tlak v tem času imenujemo osmotski tlak raztopine, ta pojav pa imenujemo osmoza. Če na slano stran desnega prekata deluje zunanji tlak, ki presega osmotski tlak, se bo voda v solni raztopini desnega prekata premaknila v sladko vodo levega prekata skozi polprepustno membrano, tako da sveža vodo lahko ločimo od slane vode. Ta pojav je nasproten pojavu prepustnosti, imenujemo ga pojav povratne prepustnosti.
Tako je osnova sistema za razsoljevanje z reverzno osmozo
(1) Selektivna prepustnost polprepustne membrane, to je, da selektivno prepušča vodo, vendar ne prepušča soli;
(2) Zunanji tlak slane komore je večji od osmotskega tlaka slane komore in sladkovodne komore, kar zagotavlja gonilno silo za premikanje vode iz slane komore v sladkovodno komoro. Tipični osmotski tlaki za nekatere raztopine so prikazani v spodnji tabeli.
Zgornja polprepustna membrana, ki se uporablja za ločevanje sladke vode od slane vode, se imenuje membrana za reverzno osmozo. Membrana za reverzno osmozo je večinoma izdelana iz polimernih materialov. Trenutno je membrana za reverzno osmozo, ki se uporablja v termoelektrarnah, večinoma izdelana iz aromatičnih poliamidnih kompozitnih materialov.
RO (reverzna osmoza) tehnologija reverzne osmoze je tehnologija membranskega ločevanja in filtracije, ki jo poganja razlika v tlaku. Njegova velikost por je tako majhna kot nanometer (1 nanometer = 10-9 metrov). Pod določenim pritiskom lahko molekule H20 preidejo skozi RO membrano, anorganske soli, ioni težkih kovin, organske snovi, koloidi, bakterije, virusi in druge nečistoče v izvorni vodi ne morejo skozi RO membrano, tako da čista voda, ki lahko prehaja skozi in koncentrirano vodo, ki ne more preiti, je mogoče strogo ločiti.
V industrijskih aplikacijah obrati za reverzno osmozo uporabljajo specializirano opremo za olajšanje procesa reverzne osmoze. Industrijski sistemi reverzne osmoze so zasnovani za obdelavo velikih količin vode in se uporabljajo v različnih panogah, vključno s kmetijstvom, farmacijo in proizvodnjo. Oprema, ki se uporablja v teh sistemih, je posebej zasnovana za zagotavljanje učinkovitega in uspešnega postopka reverzne osmoze pri pridobivanju sladke vode iz virov slane vode.
Postopek reverzne osmoze je pomembna tehnologija za razsoljevanje morske vode, ki lahko zagotovi svežo vodo na območjih, kjer je vode malo ali kjer so tradicionalni vodni viri onesnaženi. Ker oprema in tehnologija za reverzno osmozo napredujeta, postopek ostaja ključna rešitev za pomanjkanje vode in težave s kakovostjo po vsem svetu.
Glavne značilnosti membrane za reverzno osmozo:
Usmerjenost in ločevalne značilnosti membranskega ločevanja
Praktična membrana za reverzno osmozo je asimetrična membrana, ima površinsko plast in podporno plast, ima očitno smer in selektivnost. Tako imenovana usmerjenost je, da se površina membrane postavi v visokotlačno slanico za razsoljevanje, tlak poveča prepustnost membrane za vodo, poveča se tudi stopnja razsoljevanja; Ko je podporna plast membrane postavljena v visokotlačno slanico, je stopnja razsoljevanja skoraj 0 s povečanjem tlaka, vendar se prepustnost vode močno poveča. Zaradi te usmerjenosti ga pri nanosu ni mogoče uporabiti v obratni smeri.
Značilnosti ločevanja reverzne osmoze za ione in organske snovi v vodi niso enake, kar je mogoče povzeti na naslednji način.
(1) Organsko snov je lažje ločiti kot anorgansko
(2) Elektrolite je lažje ločiti kot neelektrolite. Elektrolite z visokimi naboji je lažje ločiti, njihove stopnje odstranjevanja pa so na splošno v naslednjem vrstnem redu. Fe3+> Ca2+> Na+ PO43-> S042-> C | - za elektrolit, večja kot je molekula, lažje jo je odstraniti.
(3) Hitrost odstranitve anorganskih ionov je povezana s hidratom in polmerom hidratiranih ionov v stanju ionske hidratacije. Večji kot je polmer hidriranega iona, lažje ga je odstraniti. Vrstni red stopnje odstranitve je naslednji:
Mg2+, Ca2+> Li+ > Na+ > K+; F-> C|-> Br-> NO3-
(4) Pravila ločevanja polarnih organskih snovi:
Aldehid > Alkohol > Amin > Kislina, terciarni amin > Sekundarni amin > Primarni amin, citronska kislina > Vinska kislina > Jabolčna kislina > Mlečna kislina > Ocetna kislina
Nedavni napredek pri obdelavi odpadnih plinov pomeni pomemben napredek pri reševanju okoljskih izzivov, obenem pa podjetjem zagotavlja priložnosti za razvoj na trajnosten in okolju prijazen način. Ta inovativna rešitev bo zagotovo imela pozitiven učinek na področju obdelave odpadnih plinov in varstva okolja z obljubo visoke učinkovitosti, nizkih obratovalnih stroškov in ničelnega sekundarnega onesnaževanja.
(5) Par izomerov: tert- > Različni (izo-)> Zhong (sek-)> Original (pri-)
(6) Učinkovitost ločevanja natrijeve soli organske snovi je dobra, medtem ko fenol in organizmi v vrsti fenolov kažejo negativno ločevanje. Ko so vodne raztopine polarnih ali nepolarnih, disociiranih ali nedisociiranih organskih raztopin ločene z membrano, interakcijske sile med topljencem, topilom in membrano določajo selektivno prepustnost membrane. Ti učinki vključujejo elektrostatično silo, silo vezave vodikove vezi, hidrofobnost in prenos elektronov.
(7) Na splošno imajo raztopljene snovi majhen vpliv na fizikalne lastnosti ali lastnosti prenosa membrane. Samo fenol ali nekatere organske spojine z nizko molekulsko maso bodo celulozni acetat razširili v vodni raztopini. Obstoj teh komponent bo na splošno zmanjšal vodni tok membrane, včasih zelo.
(8) Učinek odstranjevanja nitrata, perklorata, cianida in tiocianata ni tako dober kot klorid, učinek odstranjevanja amonijeve soli pa ni tako dober kot natrijeva sol.
(9) Večino komponent z relativno molekulsko maso večjo od 150, ne glede na to, ali so elektroliti ali neelektroliti, je mogoče dobro odstraniti
Poleg tega je membrana za reverzno osmozo za aromatske ogljikovodike, cikloalkane, alkane in vrstni red ločevanja natrijevega klorida drugačen.
(2) Visokotlačna črpalka
Pri delovanju membrane za reverzno osmozo je treba vodo poslati na določen tlak z visokotlačno črpalko, da se zaključi postopek razsoljevanja. Trenutno ima visokotlačna črpalka, ki se uporablja v termoelektrarnah, centrifugalne, batne in vijačne ter druge oblike, med katerimi se najbolj uporablja večstopenjska centrifugalna črpalka. To lahko doseže več kot 90 % in prihrani porabo energije. Za to vrsto črpalke je značilna visoka učinkovitost.
(3) Ontologija reverzne osmoze
Telo za reverzno osmozo je kombinirana enota za pripravo vode, ki združuje in povezuje komponente membrane za reverzno osmozo s cevmi v določeni razporeditvi. Posamezna membrana za reverzno osmozo se imenuje membranski element. Številne zaznavne komponente membrane za reverzno osmozo so zaporedno povezane v skladu z določenimi tehničnimi zahtevami in sestavljene z eno samo membrano za reverzno osmozo, da tvorijo komponento membrane.
1. Membranski element
Membranski element za reverzno osmozo Osnovna enota iz membrane za reverzno osmozo in nosilnega materiala s funkcijo industrijske uporabe. Trenutno se membranski elementi uporabljajo predvsem v termoelektrarnah.
Trenutno različni proizvajalci membran proizvajajo različne membranske komponente za različne uporabnike v industriji. Membranske elemente, ki se uporabljajo v termoelektrarnah, lahko grobo razdelimo na: visokotlačne membranske elemente za razsoljevanje morske vode z reverzno osmozo; Nizkotlačni in ultra nizkotlačni reverzni membranski elementi za razsoljevanje somornice; Membranski element proti obraščanju.
Osnovne zahteve za membranske elemente so:
A. Čim večja gostota pakiranja filma.
B. Polarizacija koncentracije ni enostavna
C. Močna sposobnost proti onesnaževanju
D. Primerno je očistiti in zamenjati membrano
E. Cena je poceni
2. Membranska lupina
Tlačna posoda, ki se uporablja za nalaganje membranskega elementa za reverzno osmozo v napravo telesa za reverzno osmozo, se imenuje membranska lupina, znana tudi kot "tlačna posoda", proizvodna enota je Haide energy, vsaka tlačna posoda je dolga približno 7 metrov.
Lupina filmske lupine je na splošno izdelana iz plastične tkanine, ojačane z epoksi steklenimi vlakni, zunanja krtača pa je epoksi barva. Obstaja tudi nekaj proizvajalcev izdelkov za filmsko lupino iz nerjavečega jekla. Zaradi močne korozijske odpornosti FRP večina termoelektrarn izbere folijo iz FRP. Material tlačne posode je FRP.
Dejavniki, ki vplivajo na delovanje sistema za čiščenje vode z reverzno osmozo:
Za specifične sistemske pogoje sta pretok vode in stopnja razsoljevanja značilnost membrane za reverzno osmozo in obstaja veliko dejavnikov, ki vplivajo na pretok vode in hitrost razsoljevanja telesa z reverzno osmozo, v glavnem vključno s tlakom, temperaturo, stopnjo obnovitve, dotočno slanostjo in vrednostjo pH.
(1) Tlačni učinek
Vhodni tlak membrane za reverzno osmozo neposredno vpliva na pretok membrane in hitrost razsoljevanja membrane za reverzno osmozo. Povečanje membranskega pretoka je linearno povezano z vstopnim tlakom reverzne osmoze. Stopnja razsoljevanja je linearno povezana z dotočnim tlakom, ko pa tlak doseže določeno vrednost, je krivulja spremembe stopnje razsoljevanja ravna in stopnja razsoljevanja se ne poveča več.
(2) Temperaturni učinek
Hitrost razsoljevanja se zmanjšuje s povišanjem vstopne temperature reverzne osmoze. Vendar pa tok donosa vode narašča skoraj linearno. Glavni razlog je, da ko se temperatura poveča, se viskoznost vodnih molekul zmanjša in difuzijska sposobnost je močna, zato se vodni tok poveča. S povišanjem temperature se hitrost prehajanja soli skozi membrano reverzne osmoze pospeši, zato se stopnja razsoljevanja zmanjša. Temperatura surove vode je pomemben referenčni indeks za načrtovanje sistema reverzne osmoze. Na primer, ko je elektrarna v tehničnem preoblikovanju inženiringa reverzne osmoze, se temperatura vode surove vode v načrtu izračuna glede na 25 ℃, izračunani vstopni tlak pa je 1,6 MPa. Vendar pa je temperatura vode pri dejanskem delovanju sistema samo 8 ℃, vstopni tlak pa je treba povečati na 2,0 MPa, da se zagotovi načrtni pretok sveže vode. Posledično se poveča poraba energije pri delovanju sistema, skrajša se življenjska doba notranjega tesnilnega obroča membranske komponente naprave za reverzno osmozo in poveča se količina vzdrževanja opreme.
(3) Učinek vsebnosti soli
Koncentracija soli v vodi je pomemben indeks, ki vpliva na membranski osmotski tlak, membranski osmotski tlak pa narašča s povečanjem vsebnosti soli. Pod pogojem, da vstopni tlak reverzne osmoze ostane nespremenjen, se vsebnost soli v vstopni vodi poveča. Ker povečanje osmotskega tlaka izravna del vhodne sile, se tok zmanjša, zmanjša pa se tudi stopnja razsoljevanja.
(4) Vpliv stopnje izkoristka
Povečanje stopnje obnovitve sistema reverzne osmoze bo povzročilo večjo vsebnost soli v vstopni vodi membranskega elementa vzdolž smeri toka, kar bo povzročilo povečanje osmotskega tlaka. To bo izravnalo pogonski učinek tlaka vstopne vode pri reverzni osmozi in tako zmanjšalo pretok vode. Povečanje vsebnosti soli v vstopni vodi membranskega elementa povzroči povečanje vsebnosti soli v sladki vodi, s čimer se zmanjša stopnja razsoljevanja. Pri zasnovi sistema največja stopnja rekuperacije sistema reverzne osmoze ni odvisna od omejitve osmotskega tlaka, ampak je pogosto odvisna od sestave in vsebnosti soli v surovi vodi, saj z izboljšanjem stopnje rekuperacije mikrotopne soli kot so kalcijev karbonat, kalcijev sulfat in silicij, bo v procesu koncentracije nastal kamenec.
(5) Vpliv pH vrednosti
Razpon pH, ki se uporablja za različne vrste membranskih elementov, se zelo razlikuje. Na primer, pretok vode in stopnja razsoljevanja acetatne membrane sta ponavadi stabilna v območju pH vrednosti 4-8 in močno vplivata na območje pH vrednosti pod 4 ali višje od 8. Trenutno je velika večina membranski materiali, ki se uporabljajo pri obdelavi industrijske vode, so kompozitni materiali, ki se prilagajajo širokemu območju pH vrednosti (vrednost pH je mogoče nadzorovati v območju 3~10 pri neprekinjenem delovanju, pretok membrane in stopnja razsoljevanja v tem območju pa sta relativno stabilna .
Metoda predhodne obdelave membrane z reverzno osmozo:
Membranska filtracija z reverzno osmozo se razlikuje od filtrirne filtrirne postelje, filtrirna posteljica je popolna filtracija, to je surova voda skozi celotno filtrirno plast. Membranska filtracija z reverzno osmozo je metoda filtracije s prečnim tokom, to pomeni, da del vode v surovi vodi prehaja skozi membrano v navpični smeri z membrano. V tem času membrana prestreže soli in različna onesnaževala, ki jih preostali del surove vode teče vzporedno s površino membrane, odvede, vendar onesnaževal ni mogoče popolnoma odstraniti. S časom bodo ostanki onesnaževal povzročili resnejše onesnaženje membranskega elementa. In večja kot so onesnaževala surove vode in stopnja predelave, hitrejše je onesnaženje membrane.
1. Nadzor lestvice
Ko se netopne soli v surovi vodi stalno koncentrirajo v membranskem elementu in presežejo svojo mejo topnosti, se bodo oborile na površini membrane za reverzno osmozo, kar imenujemo "nabiranje vodnega kamna". Ko je vodni vir določen, ko se stopnja obnovitve sistema reverzne osmoze poveča, se tveganje za nastanek vodnega kamna poveča. Trenutno je običajno povečati stopnje recikliranja zaradi pomanjkanja vode ali vplivov odvajanja odpadne vode na okolje. V tem primeru so še posebej pomembni premišljeni ukrepi nadzora skaliranja. V sistemu reverzne osmoze so običajne ognjevzdržne soli CaCO3, CaSO4 in Si02, druge spojine, ki lahko povzročijo vodni kamen, pa so CaF2, BaS04, SrS04 in Ca3(PO4)2. Običajna metoda zaviranja vodnega kamna je dodajanje inhibitorja vodnega kamna. Zaviralci vodnega kamna, ki se uporabljajo v moji delavnici, so Nalco PC191 in Europe and America NP200.
2.Nadzor koloidne kontaminacije in kontaminacije s trdnimi delci
Obraščanje s koloidi in delci lahko resno vpliva na delovanje membranskih elementov reverzne osmoze, kot je občutno zmanjšanje količine sveže vode, včasih tudi zmanjšanje stopnje razsoljevanja, začetni simptom umazanije s koloidi in delci je povečanje razlike v tlaku med vstopom in izhod komponent membrane reverzne osmoze.
Najpogostejši način za presojo vodnega koloida in delcev v membranskih elementih z reverzno osmozo je merjenje vrednosti SDI vode, včasih imenovane F vrednost (indeks onesnaženosti), ki je eden od pomembnih indikatorjev za spremljanje delovanja sistema za predobdelavo z reverzno osmozo. .
SDI (indeks gostote mulja) je sprememba hitrosti filtracije vode na časovno enoto, ki kaže na onesnaženost kakovosti vode. Količina koloida in trdnih delcev v vodi bo vplivala na velikost SDI. Vrednost SDI je mogoče določiti z instrumentom SDI.
3. Nadzor membranske mikrobne kontaminacije
Mikroorganizmi v surovi vodi vključujejo predvsem bakterije, alge, glive, viruse in druge višje organizme. V procesu reverzne osmoze se bodo mikroorganizmi in raztopljena hranila v vodi nenehno koncentrirali in obogatili v membranskem elementu, ki postane idealno okolje in proces za nastanek biofilma. Biološka kontaminacija komponent membrane reverzne osmoze bo resno vplivala na delovanje sistema reverzne osmoze. Razlika v tlaku med vstopom in izhodom komponent reverzne osmoze se hitro poveča, kar povzroči zmanjšanje vodnega donosa komponent membrane. Včasih pride do biološke kontaminacije na strani proizvodnje vode, kar povzroči kontaminacijo proizvodne vode. Na primer, pri vzdrževanju naprav za reverzno osmozo v nekaterih termoelektrarnah se na membranskih elementih in ceveh za svežo vodo nahaja zeleni mah, ki je tipično mikrobno onesnaženje.
Ko je membranski element kontaminiran z mikroorganizmi in proizvaja biofilm, je čiščenje membranskega elementa zelo težavno. Poleg tega bodo biofilmi, ki niso popolnoma odstranjeni, ponovno povzročili hitro rast mikroorganizmov. Zato je nadzor nad mikroorganizmi tudi ena najpomembnejših nalog predobdelave, še posebej pri sistemih predobdelave z reverzno osmozo, ki kot vodni vir uporabljajo morsko vodo, površinsko vodo in odpadno vodo.
Glavne metode za preprečevanje membranskih mikroorganizmov so: klor, obdelava z mikrofiltracijo ali ultrafiltracijo, oksidacija z ozonom, ultravijolična sterilizacija, dodajanje natrijevega bisulfita. Običajno uporabljeni metodi v sistemu čiščenja vode v termoelektrarnah sta sterilizacija s kloriranjem in tehnologija čiščenja vode z ultrafiltracijo pred reverzno osmozo.
Kot sterilizacijsko sredstvo lahko klor hitro inaktivira številne patogene mikroorganizme. Učinkovitost klora je odvisna od koncentracije klora, pH vode in kontaktnega časa. V inženirskih aplikacijah je preostali klor v vodi na splošno nadzorovan pri več kot 0,5–1,0 mg, reakcijski čas pa je nadzorovan pri 20–30 minutah. Doziranje klora je treba določiti z odpravljanjem napak, saj bo organska snov v vodi prav tako porabila klor. Za sterilizacijo se uporablja klor, najboljša praktična vrednost pH pa je 4~6.
Uporaba kloriranja v sistemih z morsko vodo se razlikuje od tiste v somornici. Običajno je v morski vodi približno 65 mg broma. Ko je morska voda kemično obdelana z vodikom, bo najprej reagirala s hipoklorovo kislino, da nastane hipobromasta kislina, tako da je njen baktericidni učinek hipomokra kislina in ne hipoklorova kislina, hipobromasta kislina pa se ne bo razgradila pri višji vrednosti pH. Zato je učinek kloriranja boljši kot v brakični vodi.
Ker ima membranski element kompozitnega materiala določene zahteve glede preostalega klora v vodi, je treba po sterilizaciji s klorom izvesti redukcijsko obdelavo dekloriranja.
4. Nadzor organskega onesnaževanja
Adsorpcija organske snovi na površino membrane bo povzročila zmanjšanje pretoka membrane, v hudih primerih pa bo povzročila nepopravljivo izgubo pretoka membrane in vplivala na praktično življenjsko dobo membrane.
Za površinsko vodo je večina vode naravnih proizvodov, s pomočjo koagulacijskega čiščenja, DC koagulacijske filtracije in kombiniranega postopka čiščenja s filtracijo z aktivnim ogljem lahko močno zmanjšajo organske snovi v vodi, da izpolnijo zahteve vode z reverzno osmozo.
5. Kontrola polarizacije koncentracije
V procesu reverzne osmoze včasih obstaja visok koncentracijski gradient med koncentrirano vodo na površini membrane in vtočno vodo, kar imenujemo koncentracijska polarizacija. Ko pride do tega pojava, se bo na površini membrane oblikovala plast relativno visoke koncentracije in razmeroma stabilna ti "kritična plast", ki ovira učinkovito izvajanje procesa reverzne osmoze. To je zato, ker bo koncentracijska polarizacija povečala prepustni tlak za raztopino na površini membrane, gonilna sila procesa reverzne osmoze pa se bo zmanjšala, kar bo povzročilo zmanjšanje donosa vode in stopnje razsoljevanja. Ko je koncentracijska polarizacija resna, se nekaj rahlo raztopljenih soli izloči in na površini membrane nabere luske. Da bi se izognili koncentracijski polarizaciji, je učinkovita metoda zagotoviti, da pretok koncentrirane vode vedno ohranja turbulentno stanje, to je s povečanjem vhodnega pretoka za povečanje pretoka koncentrirane vode, tako da koncentracija mikroraztopljene sol na površini membrane se zmanjša na najnižjo vrednost; Poleg tega je treba po izklopu naprave za čiščenje vode z reverzno osmozo koncentrirano vodo na strani zamenjane koncentrirane vode pravočasno sprati.
opis2