0102030405
Процесна опрема постројења за реверзну осмозу Индустријски систем за пречишћавање воде
Увод у пројекат
Принцип система реверзне осмозе
На одређеној температури, полупропусна мембрана се користи за одвајање слатке воде од физиолошког раствора. Слатка вода се креће у слани раствор кроз полупропусну мембрану. Како ниво течности на физиолошкој страни десне коморе расте, ствара се одређени притисак како би се спречило да се свежа вода из леве коморе помери на страну слане коморе, и коначно је постигнута равнотежа. Притисак равнотеже у овом тренутку назива се осмотски притисак раствора, а овај феномен се назива осмоза. Ако се спољни притисак који премашује осмотски притисак примени на физиолошку страну десне коморе, вода у раствору соли десне коморе ће се кроз полупропусну мембрану кретати у слатку воду леве коморе, тако да свежа вода се може одвојити од слане воде. Овај феномен је супротан феномену пермеабилности, који се назива феномен реверзне пермеабилности.
Дакле, основа система за десалинизацију реверзне осмозе је
(1) Селективна пермеабилност полупропусне мембране, то јест, селективно пропушта воду, али не дозвољава со;
(2) Спољни притисак физиолошке коморе је већи од осмотског притиска физиолошке коморе и коморе за слатку воду, што обезбеђује покретачку снагу за кретање воде из коморе за слани раствор у комору за слатку воду. Типични осмотски притисци за нека раствора приказани су у табели испод.
Горња полупропусна мембрана која се користи за одвајање слатке воде од слане воде назива се мембрана реверзне осмозе. Мембрана реверзне осмозе је углавном направљена од полимерних материјала. Тренутно се мембрана реверзне осмозе која се користи у термоелектранама углавном израђује од ароматичних полиамидних композитних материјала.
РО (реверзна осмоза) технологија реверзне осмозе је технологија мембранског одвајања и филтрације коју покреће разлика притиска. Његова величина пора је мала као нанометар (1 нанометар = 10-9 метара). Под одређеним притиском, молекули Х20 могу да прођу кроз РО мембрану, неорганске соли, јоне тешких метала, органске материје, колоиде, бактерије, вирусе и друге нечистоће у изворној води не могу да прођу кроз РО мембрану, тако да чиста вода која може да прође кроз и концентрована вода која не може да прође може се строго разликовати.
У индустријским апликацијама, постројења за реверзну осмозу користе специјализовану опрему за олакшавање процеса реверзне осмозе. Индустријски системи реверзне осмозе су дизајнирани да третирају велике количине воде и користе се у различитим индустријама, укључујући пољопривреду, фармацеутске производе и производњу. Опрема која се користи у овим системима је посебно дизајнирана да осигура да процес реверзне осмозе буде ефикасан и ефикасан у производњи слатке воде из извора слане воде.
Процес реверзне осмозе је важна технологија за десалинизацију морске воде, која може обезбедити свежу воду у областима где је вода оскудна или где су традиционални извори воде загађени. Како опрема за реверзну осмозу и технологија напредују, процес остаје кључно решење за недостатак воде и питања квалитета широм света.
Главне карактеристике мембране реверзне осмозе:
Усмереност и карактеристике раздвајања мембранског одвајања
Практична мембрана реверзне осмозе је асиметрична мембрана, има површински слој и потпорни слој, има очигледан правац и селективност. Такозвана усмереност је да се површина мембране стави у слани раствор под високим притиском за одслађивање, притисак повећава пропустљивост воде мембране, брзина одсољавања се такође повећава; Када се носећи слој мембране стави у слани раствор високог притиска, брзина десалинизације је скоро 0 са повећањем притиска, али се пропусност воде значајно повећава. Због ове усмерености, не може се користити обрнуто када се примени.
Карактеристике сепарације реверзне осмозе за јоне и органску материју у води нису исте, што се може сажети на следећи начин
(1) Органску материју је лакше одвојити него неорганску
(2) Електролити се лакше одвајају од неелектролита. Електролити са високим наелектрисањем се лакше одвајају, а њихове стопе уклањања су углавном у следећем редоследу. Фе3+> Ца2+> На+ ПО43-> С042-> Ц | - за електролит, што је већи молекул, то се лакше уклања.
(3) Брзина уклањања неорганских јона је повезана са хидратом и радијусом хидратисаних јона у стању хидратације јона. Што је већи радијус хидратисаног јона, лакше га је уклонити. Редослед стопе уклањања је следећи:
Мг2+, Ца2+> Ли+ > На+ > К+; Ф-> Ц|-> Бр-> НО3-
(4) Правила одвајања поларних органских материја:
Алдехид > Алкохол > Амин > Киселина, терцијарни амин > Секундарни амин > Примарни амин, лимунска киселина > Винска киселина > Јабучна киселина > Млечна киселина > Сирћетна киселина
Недавни напредак у третману отпадних гасова представља значајан напредак у решавању еколошких изазова, истовремено пружајући могућности предузећима да напредују на одржив, еколошки прихватљив начин. Ово иновативно решење ће сигурно имати позитиван утицај у области третмана отпадних гасова и заштите животне средине са својим обећањем високе ефикасности, ниских оперативних трошкова и нултог секундарног загађења.
(5) Пар изомера: терт- > Различити (изо-) > Зхонг (сец-) > Оригинал (при-)
(6) Перформансе одвајања натријумове соли органске материје су добре, док организми фенола и фенола показују негативно одвајање. Када су водени раствори поларних или неполарних, дисоцираних или недисоцираних органских раствора одвојени мембраном, силе интеракције између растворене супстанце, растварача и мембране одређују селективну пермеабилност мембране. Ови ефекти укључују електростатичку силу, силу везивања водоничне везе, хидрофобност и пренос електрона.
(7) Генерално, растворене супстанце имају мали утицај на физичка својства или својства преноса мембране. Само фенол или нека органска једињења мале молекулске тежине ће учинити да се целулозни ацетат прошири у воденом раствору. Постојање ових компоненти ће генерално довести до смањења протока воде кроз мембрану, понекад много.
(8) Ефекат уклањања нитрата, перхлората, цијанида и тиоцијаната није тако добар као хлорид, а ефекат уклањања амонијумове соли није тако добар као натријумова со.
(9) Већина компоненти са релативном молекулском масом већом од 150, било да су електролит или неелектролит, може се добро уклонити
Поред тога, редослед раздвајања мембране реверзне осмозе за ароматичне угљоводонике, циклоалкане, алкане и натријум хлорида је другачији.
(2) Пумпа високог притиска
У раду мембране реверзне осмозе, воду је потребно послати на одређени притисак пумпом високог притиска да би се завршио процес одсољавања. Тренутно, пумпа високог притиска која се користи у термоелектрани има центрифугалну, клипну и вијчану и друге облике, међу којима је највише коришћена вишестепена центрифугална пумпа. Ово може достићи више од 90% и уштедети потрошњу енергије. Ова врста пумпе карактерише висока ефикасност.
(3) Онтологија реверзне осмозе
Тело реверзне осмозе је комбинована јединица за третман воде која комбинује и повезује компоненте мембране реверзне осмозе са цевима у одређеном распореду. Једна мембрана реверзне осмозе назива се мембрански елемент. Одређени број компоненти мембране за реверзну осмозу је повезан у серију у складу са одређеним техничким захтевима и састављен са једном шкољком мембране за реверзну осмозу да би се формирала компонента мембране.
1. Мембрански елемент
Елемент мембране за реверзну осмозу Основна јединица направљена од мембране за реверзну осмозу и помоћног материјала са функцијом индустријске употребе. Тренутно се елементи завојне мембране углавном користе у термоелектранама.
Тренутно, различити произвођачи мембрана производе различите мембранске компоненте за различите индустријске кориснике. Мембрански елементи који се примењују у термоелектранама могу се грубо поделити на: мембранске елементе за десалинизацију морске воде високог притиска за реверзну осмозу; Елементи реверзне мембране за одслађивање боћате воде ниског притиска и ултра-ниског притиска; Елемент мембране против обрастања.
Основни захтеви за мембранске елементе су:
А. Густина паковања филма што је већа.
Б. Није лако концентрирати поларизацију
Ц. Јака способност против загађења
Д. Погодно је очистити и заменити мембрану
Е. Цена је јефтина
2.Мембранска шкољка
Посуда под притиском која се користи за пуњење елемента мембране реверзне осмозе у уређају за тело реверзне осмозе назива се мембранска шкољка, позната и као производна јединица "посуда под притиском" је Хаиде енергија, свака посуда под притиском је дуга око 7 метара.
Шкољка филмске шкољке је углавном направљена од пластичне тканине ојачане епоксидним стакленим влакнима, а спољна четка је епоксидна боја. Постоје и неки произвођачи производа за шкољке од нерђајућег челика. Због јаке отпорности на корозију ФРП-а, већина термоелектрана бира ФРП филмску шкољку. Материјал посуде под притиском је ФРП.
Фактори који утичу на перформансе система за третман воде реверзном осмозом:
За специфичне системске услове, проток воде и брзина одслањавања су карактеристике мембране реверзне осмозе, а постоји много фактора који утичу на проток воде и брзину одсољавања тела реверзне осмозе, углавном укључујући притисак, температуру, брзину опоравка, утицај салинитета и пХ вредност
(1) Ефекат притиска
Улазни притисак мембране реверзне осмозе директно утиче на флукс мембране и брзину одсољевања мембране реверзне осмозе. Повећање мембранског флукса има линеарну везу са улазним притиском реверзне осмозе. Брзина десалинизације има линеарну везу са улазним притиском, али када притисак достигне одређену вредност, крива промене брзине десалинизације има тенденцију да буде равна и брзина десалинизације се више не повећава.
(2) Температурни ефекат
Брзина одсољавања опада са повећањем улазне температуре реверзне осмозе. Међутим, флукс приноса воде расте скоро линеарно. Главни разлог је тај што када се температура повећа, вискозност молекула воде се смањује и дифузиона способност је јака, па се ток воде повећава. Са повећањем температуре, брзина соли која пролази кроз мембрану реверзне осмозе ће се убрзати, па ће се брзина десалинизације смањити. Температура сирове воде је важан референтни индекс за дизајн система реверзне осмозе. На пример, када је електрана подвргнута техничкој трансформацији инжењеринга реверзне осмозе, температура воде сирове воде у пројекту се израчунава према 25℃, а израчунати улазни притисак је 1,6 МПа. Међутим, температура воде у стварном раду система је само 8 ℃, а улазни притисак се мора повећати на 2,0 МПа да би се обезбедио пројектовани проток свеже воде. Као резултат, повећава се потрошња енергије у раду система, скраћује се век унутрашњег заптивног прстена мембранске компоненте уређаја за реверзну осмозу, а повећава се количина одржавања опреме.
(3) Ефекат садржаја соли
Концентрација соли у води је важан индекс који утиче на мембрански осмотски притисак, а мембрански осмотски притисак расте са повећањем садржаја соли. Под условом да улазни притисак реверзне осмозе остане непромењен, садржај соли у улазној води се повећава. Пошто повећање осмотског притиска надокнађује део улазне силе, флукс се смањује, а брзина десалинизације такође се смањује.
(4) Утицај стопе опоравка
Повећање стопе опоравка система реверзне осмозе ће довести до већег садржаја соли у улазној води мембранског елемента дуж правца струјања, што ће резултирати повећањем осмотског притиска. Ово ће надокнадити покретачки ефекат улазног притиска воде реверзне осмозе, чиме се смањује проток воде. Повећање садржаја соли у улазној води мембранског елемента доводи до повећања садржаја соли у слаткој води, чиме се смањује брзина десалинизације. У дизајну система, максимална стопа опоравка система реверзне осмозе не зависи од ограничења осмотског притиска, већ често зависи од састава и садржаја соли у сировој води, јер са побољшањем стопе опоравка, микрорастворне соли као што су калцијум карбонат, калцијум сулфат и силицијум ће се повећати у процесу концентрације.
(5) Утицај пХ вредности
Опсег пХ који се примењује на различите типове мембранских елемената увелико варира. На пример, проток воде и брзина десалинизације ацетатне мембране имају тенденцију да буду стабилни у опсегу пХ вредности 4-8 и на њих у великој мери утичу у опсегу пХ вредности испод 4 или веће од 8. Тренутно, велика већина мембрански материјали који се користе у пречишћавању индустријске воде су композитни материјали, који се прилагођавају широком опсегу пХ вредности (вредност пХ се може контролисати у опсегу од 3~10 у континуираном раду, а флукс мембране и брзина десалинације у овом опсегу су релативно стабилни .
Метода претходног третмана мембране реверзне осмозе:
Филтрирање мембраном реверзне осмозе разликује се од филтрације филтерског слоја, филтерски слој је пуна филтрација, односно сирова вода кроз слој филтера. Филтрирање мембраном реверзне осмозе је метода филтрације унакрсним током, то јест, део воде у сировој води пролази кроз мембрану у вертикалном правцу са мембраном. У овом тренутку, соли и различити загађивачи се пресрећу мембраном, а изводе их преостали део сирове воде која тече паралелно са површином мембране, али загађивачи се не могу у потпуности уклонити. Како време пролази, заостали загађивачи ће учинити загађење елемента мембране озбиљнијим. И што су већи загађивачи сирове воде и стопа опоравка, то је брже загађење мембране.
1. Контрола скале
Када се нерастворљиве соли у сировој води континуирано концентришу у елементу мембране и прекораче своју границу растворљивости, оне ће се таложити на површини мембране реверзне осмозе, што се назива "скалирање". Када се одреди извор воде, како се повећава стопа опоравка система реверзне осмозе, повећава се ризик од каменца. Тренутно је уобичајено да се повећају стопе рециклаже због несташице воде или утицаја испуштања отпадних вода на животну средину. У овом случају, промишљене мере контроле скалирања су посебно важне. У систему реверзне осмозе, уобичајене ватросталне соли су ЦаЦО3, ЦаСО4 и Си02, а друга једињења која могу да произведу каменац су ЦаФ2, БаС04, СрС04 и Ца3(ПО4)2. Уобичајени метод инхибиције каменца је додавање инхибитора каменца. Инхибитори каменца који се користе у мојој радионици су Налцо ПЦ191 и Европа и Америка НП200.
2.Контрола контаминације колоидним и чврстим честицама
Загађивање колоида и честица може озбиљно да утиче на перформансе елемената мембране реверзне осмозе, као што је значајно смањење излаза свеже воде, понекад и смањење стопе десалинизације, почетни симптом загађивања колоида и честица је повећање разлике притиска између улаза и излаз компоненти мембране реверзне осмозе.
Најчешћи начин да се процени колоид воде и честице у елементима мембране реверзне осмозе је мерење СДИ вредности воде, која се понекад назива Ф вредност (индекс загађења), што је један од важних индикатора за праћење рада система за предтретман реверзном осмозом. .
СДИ (индекс густине муља) је промена брзине филтрације воде по јединици времена која указује на загађење квалитета воде. Количина колоида и честица у води ће утицати на величину СДИ. СДИ вредност се може одредити помоћу СДИ инструмента.
3. Контрола микробне контаминације мембране
Микроорганизми у сировој води углавном укључују бактерије, алге, гљиве, вирусе и друге више организме. У процесу реверзне осмозе, микроорганизми и растворени хранљиви састојци у води ће се континуирано концентрисати и обогаћивати у елементу мембране, који постаје идеално окружење и процес за формирање биофилма. Биолошка контаминација компоненти мембране реверзне осмозе ће озбиљно утицати на перформансе система реверзне осмозе. Разлика у притиску између улаза и излаза компоненти реверзне осмозе се брзо повећава, што резултира смањењем приноса воде компонентама мембране. Понекад ће доћи до биолошке контаминације на страни производње воде, што резултира контаминацијом воде која се производи. На пример, у одржавању уређаја за реверзну осмозу у неким термоелектранама, на мембранским елементима и цевима свеже воде налази се зелена маховина, што је типично микробно загађење.
Једном када је мембрански елемент контаминиран микроорганизмима и производи биофилм, чишћење мембранског елемента је веома тешко. Поред тога, биофилмови који нису у потпуности уклоњени ће поново изазвати брз раст микроорганизама. Стога је контрола микроорганизама такође један од најважнијих задатака предтретмана, посебно за системе за предтретман реверзном осмозом који користе морску воду, површинске воде и отпадне воде као изворе воде.
Главне методе за спречавање мембранских микроорганизама су: хлор, третман микрофилтрацијом или ултрафилтрацијом, оксидација озона, ултраљубичаста стерилизација, додавање натријум бисулфита. Најчешће коришћене методе у систему за пречишћавање воде термоелектране су стерилизација хлорисањем и технологија прераде воде ултрафилтрацијом пре реверзне осмозе.
Као средство за стерилизацију, хлор је у стању да брзо инактивира многе патогене микроорганизме. Ефикасност хлора зависи од концентрације хлора, пХ воде и времена контакта. У инжењерским апликацијама, резидуални хлор у води се генерално контролише на више од 0,5 ~ 1,0 мг, а време реакције се контролише на 20 ~ 30 мин. Дозирање хлора је потребно одредити отклањањем грешака, јер ће и органска материја у води трошити хлор. За стерилизацију се користи хлор, а најбоља практична пХ вредност је 4~6.
Употреба хлорисања у системима морске воде се разликује од оне у боћастој води. Обично има око 65 мг брома у морској води. Када се морска вода хемијски третира водоником, прво ће реаговати са хипохлорном киселином да би се формирала хипобромна киселина, тако да је њен бактерицидни ефекат хиповлажна киселина, а не хипохлорна киселина, а хипобромна киселина се неће разградити при вишој пХ вредности. Због тога је ефекат хлорисања бољи него у боћастој води.
Пошто мембрански елемент композитног материјала има одређене захтеве за заостали хлор у води, потребно је извршити третман редукције дехлорисања након стерилизације хлором.
4. Контрола органског загађења
Адсорпција органске материје на површини мембране ће узроковати смањење мембранског флукса, ау тешким случајевима ће узроковати неповратан губитак мембранског флукса и утицати на практичан живот мембране.
За површинске воде, већина воде су природни производи, кроз разјашњење коагулације, ДЦ коагулациона филтрација и комбиновани процес третмана филтрацијом активним угљем, могу у великој мери смањити органску материју у води, како би се испунили захтеви воде реверзне осмозе.
5. Контрола поларизације концентрације
У процесу реверзне осмозе, понекад постоји висок градијент концентрације између концентроване воде на површини мембране и улазне воде, што се назива поларизација концентрације. Када дође до ове појаве, на површини мембране ће се формирати слој релативно високе концентрације и релативно стабилног такозваног „критичног слоја“, који отежава ефикасно спровођење процеса реверзне осмозе. То је зато што ће концентрацијска поларизација повећати пропусни притисак раствора на површини мембране, а покретачка сила процеса реверзне осмозе ће се смањити, што ће резултирати смањењем приноса воде и брзине десалинизације. Када је поларизација концентрације озбиљна, неке благо растворене соли ће се таложити и слагати на површини мембране. Да би се избегла поларизација концентрације, ефикасан метод је да се проток концентроване воде увек одржава у турбулентном стању, односно повећањем улазног протока да се повећа брзина протока концентроване воде, тако да концентрација микрорастворене воде сол на површини мембране се смањује на најнижу вредност; Поред тога, након што се уређај за третман воде реверзном осмозом искључи, концентровану воду на страни замењене концентроване воде треба на време опрати.
опис2