0102030405
Processutrustning för anläggning för omvänd osmos Industriellt vattenbehandlingssystem
Projektintroduktion
Principen för omvänd osmos
Vid en viss temperatur används ett semipermeabelt membran för att separera färskvattnet från saltlösningen. Färskvattnet rör sig till saltlösningen genom det semipermeabla membranet. När vätskenivån på saltlösningssidan av höger kammare stiger genereras ett visst tryck för att förhindra att färskvattnet från vänster kammare rör sig till saltlösningssidan, och slutligen uppnås jämvikt. Jämviktstrycket vid denna tidpunkt kallas lösningens osmotiska tryck, och detta fenomen kallas osmos. Om ett externt tryck som överstiger det osmotiska trycket appliceras på saltlösningssidan av höger kammare, kommer vattnet i saltlösningen från höger kammare att flytta till sötvattnet i vänster kammare genom det semipermeabla membranet, så att det färska vatten kan separeras från saltvattnet. Detta fenomen är motsatsen till permeabilitetsfenomenet, som kallas det omvända permeabilitetsfenomenet.
Således är grunden för omvänd osmos avsaltningssystem
(1) Den selektiva permeabiliteten hos semipermeabla membran, det vill säga selektivt släppa igenom vatten men inte släppa igenom salt;
(2) Det yttre trycket i saltlösningskammaren är större än det osmotiska trycket i saltlösningskammaren och sötvattenkammaren, vilket ger den drivande kraften för vatten att flytta från saltlösningskammaren till färskvattenkammaren. Typiska osmotiska tryck för vissa lösningar visas i tabellen nedan.
Ovanstående semipermeabla membran som används för att separera färskvatten från saltvatten kallas omvänd osmosmembran. Membran för omvänd osmos är mestadels tillverkat av polymermaterial. För närvarande är det omvända osmosmembranet som används i värmekraftverk mestadels tillverkat av aromatiska polyamidkompositmaterial.
RO(Reverse Osmosis) omvänd osmosteknologi är en membranseparations- och filtreringsteknik som drivs av tryckskillnad. Dess porstorlek är så liten som nanometer (1 nanometer =10-9 meter). Under ett visst tryck kan H20-molekyler passera genom RO-membranet, oorganiska salter, tungmetalljoner, organiskt material, kolloider, bakterier, virus och andra föroreningar i källvattnet kan inte passera genom RO-membranet, så att det rena vattnet som kan passera genom och det koncentrerade vattnet som inte kan passera kan strikt särskiljas.
I industriella tillämpningar använder anläggningar för omvänd osmos specialiserad utrustning för att underlätta processen för omvänd osmos. Industriella system för omvänd osmos är designade för att behandla stora volymer vatten och används i olika industrier inklusive jordbruk, läkemedel och tillverkning. Utrustningen som används i dessa system är speciellt utformad för att säkerställa att den omvända osmosprocessen är effektiv och effektiv för att producera färskvatten från saltvattenkällor.
Den omvända osmosprocessen är en viktig teknik för avsaltning av havsvatten, som kan ge färskvatten till områden där vatten är ont om eller där traditionella vattenkällor är förorenade. I takt med att utrustning och teknik för omvänd osmos utvecklas förblir processen en nyckellösning på vattenbrist och kvalitetsproblem runt om i världen.
De viktigaste egenskaperna hos omvänd osmosmembran:
Riktnings- och separationsegenskaper hos membranseparation
Praktiskt omvänd osmosmembran är ett asymmetriskt membran, det finns ytskikt och stödskikt, det har uppenbar riktning och selektivitet. Den så kallade direktiviteten är att lägga membranytan i högtryckssaltlösning för avsaltning, trycket ökar membranets vattenpermeabilitet, avsaltningshastigheten ökar också; När membranets stödskikt placeras i högtryckssaltlösning är avsaltningshastigheten nästan 0 med tryckökningen, men vattenpermeabiliteten ökar kraftigt. På grund av denna riktning kan den inte användas omvänt när den används.
Separationsegenskaperna för omvänd osmos för joner och organiskt material i vatten är inte desamma, vilket kan sammanfattas enligt följande
(1) Organiskt material är lättare att separera än oorganiskt material
(2) Elektrolyter är lättare att separera än icke-elektrolyter. Elektrolyter med höga laddningar är lättare att separera, och deras borttagningshastigheter är vanligtvis i följande ordning. Fe3+> Ca2+> Na+ PO43-> S042-> C | - för elektrolyten, ju större molekylen är, desto lättare att ta bort.
(3) Avlägsningshastigheten för oorganiska joner är relaterad till hydratet och radien för hydratiserade joner i jonhydratiseringstillståndet. Ju större radien för den hydratiserade jonen är, desto lättare är den att avlägsna. Ordningsföljden för borttagningshastigheten är som följer:
Mg2+, Ca2+> Li+ > Na+ > K+; F-> C|-> Br-> NO3-
(4) Separationsregler för polärt organiskt material:
Aldehyd > Alkohol > Amin > Syra, tertiär amin > Sekundär amin > Primär amin, citronsyra > Vinsyra > Äppelsyra > Mjölksyra > Ättiksyra
De senaste framstegen inom avfallsgasrening representerar betydande framsteg när det gäller att ta itu med miljöutmaningar samtidigt som de ger möjligheter för företag att frodas på ett hållbart och miljövänligt sätt. Denna innovativa lösning kommer definitivt att ha en positiv inverkan inom avfallsbehandling och miljöskydd med sitt löfte om hög effektivitet, låga driftskostnader och noll sekundär förorening.
(5) Parisomerer: tert- > Olika (iso-)> Zhong (sek-)> Original (pri-)
(6) Natriumsaltseparationsprestanda för organiskt material är bra, medan fenol- och fenolradorganismerna uppvisar negativ separation. När vattenlösningar av polära eller opolära, dissocierade eller icke-dissocierade organiska lösta ämnen separeras med membran, bestämmer interaktionskrafterna mellan löst ämne, lösningsmedel och membran den selektiva permeabiliteten för membranet. Dessa effekter inkluderar elektrostatisk kraft, vätebindningsbindningskraft, hydrofobicitet och elektronöverföring.
(7) I allmänhet har lösta ämnen liten inverkan på membranets fysikaliska egenskaper eller överföringsegenskaper. Endast fenol eller några organiska föreningar med låg molekylvikt kommer att få cellulosaacetat att expandera i vattenlösning. Förekomsten av dessa komponenter kommer i allmänhet att göra att vattenflödet i membranet minskar, ibland mycket.
(8) Avlägsningseffekten av nitrat, perklorat, cyanid och tiocyanat är inte lika bra som klorid, och borttagningseffekten av ammoniumsalt är inte lika bra som natriumsalt.
(9) De flesta komponenter med en relativ molekylvikt större än 150, oavsett om det är elektrolyt eller icke-elektrolyt, kan avlägsnas väl
Dessutom är omvänd osmosmembranet för aromatiska kolväten, cykloalkaner, alkaner och natriumkloridseparationsordning annorlunda.
(2) Högtryckspump
Vid drift av omvänd osmosmembran måste vatten skickas till det specificerade trycket med högtryckspump för att slutföra avsaltningsprocessen. För närvarande har högtryckspumpen som används i termiska kraftverk centrifugal, kolv och skruv och andra former, bland vilka flerstegs centrifugalpumpen är den mest använda. Detta kan nå mer än 90 % och spara energiförbrukning. Denna typ av pump kännetecknas av hög effektivitet.
(3) Omvänd osmos ontologi
Omvänd osmoskroppen är en kombinerad vattenbehandlingsenhet som kombinerar och förbinder membrankomponenterna för omvänd osmos med rör i ett visst arrangemang. Ett enda omvänd osmosmembran kallas ett membranelement. Ett avkännande antal membrankomponenter för omvänd osmos är seriekopplade enligt vissa tekniska krav och monterade med ett enda membranskal för omvänd osmos för att bilda en membrankomponent.
1. Membranelement
Membranelement för omvänd osmos En grundenhet gjord av omvänd osmosmembran och stödmaterial med industriell användningsfunktion. För närvarande används spolmembranelement främst i värmekraftverk.
För närvarande tillverkar olika membrantillverkare en mängd olika membrankomponenter för olika industrianvändare. Membranelement som används i termiska kraftverk kan grovt delas in i: högtrycksavsaltning av havsvatten omvänd osmos membranelement; Lågt tryck och ultralågt tryck av bräckvattenavsaltning av omvända membranelement; Antifouling membranelement.
De grundläggande kraven för membranelement är:
A. Filmpackningsdensitet så hög som möjligt.
B. Inte lätt att koncentrera polarisering
C. Stark anti-föroreningsförmåga
D. Det är bekvämt att rengöra och byta ut membranet
E. Priset är billigt
2. Membranskal
Tryckkärlet som används för att ladda omvänd osmos membranelementet i omvänd osmos kroppsanordningen kallas membranskal, även känd som "tryckkärl" tillverkningsenhet är Haide energi, varje tryckkärl är cirka 7 meter långt.
Skalet på filmskalet är vanligtvis tillverkat av epoxiglasfiberarmerad plastduk, och den yttre borsten är epoxifärg. Det finns också några tillverkare av produkter för rostfritt stålfilmskal. På grund av den starka korrosionsbeständigheten hos FRP väljer de flesta värmekraftverk FRP-filmskal. Materialet i tryckkärlet är FRP.
De faktorer som påverkar omvänd osmos vattenbehandlingssystems prestanda:
För specifika systemförhållanden är vattenflödet och avsaltningshastigheten egenskaperna hos omvänd osmosmembran, och det finns många faktorer som påverkar vattenflödet och avsaltningshastigheten för omvänd osmoskropp, främst inklusive tryck, temperatur, återhämtningshastighet, salthalt och pH-värde.
(1) Tryckeffekt
Inloppstrycket för omvänd osmosmembranet påverkar direkt membranflödet och avsaltningshastigheten för omvänd osmosmembranet. Ökningen av membranflödet har ett linjärt samband med inloppstrycket för omvänd osmos. Avsaltningshastigheten har ett linjärt samband med det inkommande trycket, men när trycket når ett visst värde tenderar förändringskurvan för avsaltningshastigheten att vara platt och avsaltningshastigheten ökar inte längre.
(2) Temperatureffekt
Avsaltningshastigheten minskar med ökningen av inloppstemperaturen vid omvänd osmos. Vattenavkastningsflödet ökar dock nästan linjärt. Den främsta anledningen är att när temperaturen ökar så minskar viskositeten hos vattenmolekyler och diffusionsförmågan är stark, så vattenflödet ökar. Med ökningen av temperaturen kommer salthastigheten som passerar genom membranet för omvänd osmos att accelereras, så avsaltningshastigheten kommer att minska. Råvattentemperatur är ett viktigt referensindex för design av omvänd osmos. Till exempel, när ett kraftverk genomgår teknisk omvandling av omvänd osmosteknik, beräknas vattentemperaturen för råvatten i konstruktionen enligt 25 ℃, och det beräknade inloppstrycket är 1,6 MPa. Vattentemperaturen i den faktiska driften av systemet är dock endast 8 ℃, och inloppstrycket måste ökas till 2,0 MPa för att säkerställa designflödet av färskvatten. Som ett resultat ökar energiförbrukningen för systemdriften, livslängden för den inre tätningsringen av membrankomponenten i omvänd osmosanordningen förkortas och underhållsmängden för utrustningen ökas.
(3) Salthaltseffekt
Koncentrationen av salt i vatten är ett viktigt index som påverkar membranets osmotiska tryck, och membranets osmotiska tryck ökar med ökningen av salthalten. Under förutsättning att inloppstrycket för omvänd osmos förblir oförändrat, ökar salthalten i inloppsvattnet. Eftersom ökningen av osmotiskt tryck förskjuter en del av inloppskraften, minskar flödet och avsaltningshastigheten minskar också.
(4) Inverkan av återvinningsgrad
Ökningen av återvinningshastigheten för systemet med omvänd osmos kommer att leda till en högre salthalt i membranelementets inloppsvatten längs flödesriktningen, vilket resulterar i en ökning av det osmotiska trycket. Detta kommer att kompensera den drivande effekten av inloppsvattentrycket vid omvänd osmos, vilket minskar vattenutbytet. Ökningen av salthalten i membranelementets inloppsvatten leder till ökningen av salthalten i sötvattnet, vilket minskar avsaltningshastigheten. I systemdesignen beror den maximala återvinningshastigheten för systemet med omvänd osmos inte på begränsningen av osmotiskt tryck, utan beror ofta på sammansättningen och innehållet av salt i råvattnet, eftersom mikrolösliga salter med förbättringen av återvinningshastigheten. såsom kalciumkarbonat, kalciumsulfat och kisel kommer att beläggas i koncentrationsprocessen.
(5) Påverkan av pH-värdet
pH-intervallet för olika typer av membranelement varierar kraftigt. Till exempel tenderar vattenflödet och avsaltningshastigheten för acetatmembran att vara stabila i intervallet pH-värde 4-8, och påverkas kraftigt i intervallet pH-värden under 4 eller högre än 8. För närvarande är de allra flesta av Membranmaterial som används vid industriell vattenbehandling är kompositmaterial, som anpassar sig till ett brett pH-värdesområde (pH-värdet kan kontrolleras i intervallet 3~10 i kontinuerlig drift, och membranflödet och avsaltningshastigheten i detta intervall är relativt stabila .
Förbehandlingsmetod för omvänd osmosmembran:
Omvänd osmos membranfiltrering skiljer sig från filterbäddfilterfiltrering, filterbädd är fullfiltrering, det vill säga råvatten genom hela filterskiktet. Omvänd osmos membranfiltrering är en tvärflödesfiltreringsmetod, det vill säga en del av vattnet i råvattnet passerar genom membranet i vertikal riktning med membranet. Vid denna tidpunkt fångas salter och olika föroreningar upp av membranet, och utförs genom att den återstående delen av råvattnet strömmar parallellt med membranytan, men föroreningarna kan inte tas ut helt. Med tiden kommer de kvarvarande föroreningarna att göra membranelementföroreningarna allvarligare. Och ju högre råvattenföroreningar och återvinningsgrad är, desto snabbare blir membranföroreningarna.
1. Skalkontroll
När de olösliga salterna i råvattnet kontinuerligt koncentreras i membranelementet och överskrider sin löslighetsgräns, kommer de att fällas ut på ytan av membranet för omvänd osmos, vilket kallas "fjällning". När vattenkällan bestäms, när återvinningsgraden för systemet med omvänd osmos ökar, ökar risken för avlagringar. För närvarande är det vanligt att öka återvinningsgraden på grund av vattenbrist eller miljöpåverkan från utsläpp av avloppsvatten. I det här fallet är genomtänkta skalningskontrollåtgärder särskilt viktiga. I system med omvänd osmos är de vanliga eldfasta salterna CaCO3, CaSO4 och Si02, och andra föreningar som kan producera kalksten är CaF2, BaS04, SrS04 och Ca3(PO4)2. Den vanliga metoden för beläggningsinhibering är att tillsätta beläggningshämmare. De skalhämmare som används i min verkstad är Nalco PC191 och Europa och Amerika NP200.
2.Kontroll AV kolloidal och fast partikelkontamination
Kolloid- och partikelnedsmutsning kan allvarligt påverka prestandan hos omvänd osmos membranelement, såsom en betydande minskning av färskvattenproduktion, ibland också minska avsaltningshastigheten, det initiala symptomet på kolloid- och partikelförorening är ökningen av tryckskillnaden mellan inloppet och utlopp av omvänd osmos membrankomponenter.
Det vanligaste sättet att bedöma vattenkolloiden och partiklarna i omvänd osmos membranelement är att mäta SDI-värdet för vatten, ibland kallat F-värde (föroreningsindex), vilket är en av de viktiga indikatorerna för att övervaka driften av omvänd osmos förbehandlingssystem .
SDI (silt densitetsindex) är förändringen av vattenfiltreringshastigheten per tidsenhet för att indikera föroreningen av vattenkvaliteten. Mängden kolloid och partiklar i vatten kommer att påverka SDI-storleken. SDI-värdet kan bestämmas av SDI-instrument.
3. Kontroll av mikrobiell membrankontamination
Mikroorganismer i råvatten inkluderar främst bakterier, alger, svampar, virus och andra högre organismer. I processen med omvänd osmos kommer mikroorganismer och lösta näringsämnen i vatten kontinuerligt att koncentreras och anrikas i membranelementet, vilket blir den ideala miljön och processen för bildandet av biofilm. Den biologiska kontamineringen av omvänd osmos membrankomponenter kommer allvarligt att påverka prestandan hos systemet för omvänd osmos. Tryckskillnaden mellan inloppet och utloppet av komponenter för omvänd osmos ökar snabbt, vilket resulterar i minskat vattenutbyte av membrankomponenter. Ibland uppstår biologisk förorening på vattenproduktionssidan, vilket leder till förorening av produktvatten. Till exempel, vid underhåll av anordningar för omvänd osmos i vissa värmekraftverk, finns grön mossa på membranelementen och sötvattenledningarna, vilket är en typisk mikrobiell förorening.
När väl membranelementet är förorenat av mikroorganismer och producerar biofilm, är rengöringen av membranelementet mycket svårt. Dessutom kommer biofilmer som inte är helt avlägsnade att orsaka snabb tillväxt av mikroorganismer igen. Därför är kontroll av mikroorganismer också en av de viktigaste uppgifterna för förbehandling, speciellt för förbehandlingssystem med omvänd osmos som använder havsvatten, ytvatten och avloppsvatten som vattenkällor.
De viktigaste metoderna för att förhindra membranmikroorganismer är: klor, mikrofiltrerings- eller ultrafiltreringsbehandling, ozonoxidation, ultraviolett sterilisering, tillsats av natriumbisulfit. De vanligaste metoderna i termiska kraftverks vattenbehandlingssystem är kloreringssterilisering och ultrafiltreringsvattenbehandlingsteknik före omvänd osmos.
Som ett steriliseringsmedel kan klor snabbt inaktivera många patogena mikroorganismer. Effektiviteten hos klor beror på klorkoncentrationen, vattnets pH och kontakttiden. I tekniska tillämpningar kontrolleras det kvarvarande klor i vatten i allmänhet till mer än 0,5 ~ 1,0 mg, och reaktionstiden kontrolleras till 20 ~ 30 min. Doseringen av klor måste bestämmas genom felsökning, eftersom organiskt material i vatten också förbrukar klor. Klor används för sterilisering, och det bästa praktiska pH-värdet är 4~6.
Användningen av klorering i havsvattensystem skiljer sig från den i bräckt vatten. Vanligtvis finns det cirka 65 mg brom i havsvatten. När havsvatten behandlas kemiskt med väte, kommer det först att reagera med underklorsyra för att bilda underbromsyra, så att dess bakteriedödande effekt är undervåt syra snarare än underklorsyra, och underbromsyra sönderdelas inte vid ett högre pH-värde. Därför är effekten av klorering bättre än i bräckt vatten.
Eftersom membranelementet av kompositmaterial har vissa krav på kvarvarande klor i vattnet, är det nödvändigt att utföra dekloreringsreducerande behandling efter klorsterilisering.
4. Kontroll av organiska föroreningar
Adsorptionen av organiskt material på membranytan kommer att orsaka minskning av membranflödet, och i allvarliga fall kommer det att orsaka irreversibel förlust av membranflöde och påverka membranets praktiska livslängd.
För ytvatten är det mesta av vattnet naturliga produkter, genom koagulationsklarning, DC-koagulationsfiltrering och aktivt kolfiltrering kombinerad behandlingsprocess, kan kraftigt minska det organiska materialet i vattnet, för att uppfylla kraven för omvänd osmosvatten.
5. Koncentration polarisationskontroll
I processen med omvänd osmos finns det ibland en hög koncentrationsgradient mellan det koncentrerade vattnet på membranytan och det inkommande vattnet, vilket kallas koncentrationspolarisering. När detta fenomen inträffar kommer ett lager med relativt hög koncentration och relativt stabilt så kallat "kritiskt lager" att bildas på membranets yta, vilket hindrar den effektiva implementeringen av den omvända osmosprocessen. Detta beror på att koncentrationspolariseringen kommer att öka det lösningsgenomsläppliga trycket på membranytan, och drivkraften för den omvända osmosprocessen kommer att reduceras, vilket resulterar i en minskning av vattenutbytet och avsaltningshastigheten. När koncentrationspolariseringen är allvarlig, kommer några lätt upplösta salter att fällas ut och skala på membranytan. För att undvika polarisering av koncentrationen är den effektiva metoden att få flödet av koncentrerat vatten att alltid bibehålla ett turbulent tillstånd, det vill säga genom att öka inloppsflödet för att öka flödet av koncentrerat vatten, så att koncentrationen av mikroupplöst vatten salt på membranytan reduceras till det lägsta värdet; Dessutom, efter att vattenbehandlingsanordningen för omvänd osmos har stängts av, bör det koncentrerade vattnet på sidan av det ersatta koncentrerade vattnet tvättas i tid.
beskrivning2