- Пречистване на отпадъчни газове
- Третиране на утайки
- Пречистване на вода
- Преносима кутия за пречистване на вода тип RO система
- Система за обратна осмоза от неръждаема стомана
- Контейнерни системи за пречистване на вода
- Система за обезсоляване на морска вода
- Системи за пречистване на вода с ултрафиолетово изпарение
- Системи за пречистване на вода NF
- EDI системи за пречистване на вода и др.
- Линия за пълнене на вода в бутилки/кофи/торбички
- Система за пречистване на отпадъчни води MBR
- Цялостно пречистване на водата
0102030405
Индустриална система за обратна осмоза
Въведение в проекта
Принцип на системата за обратна осмоза
При определена температура се използва полупропусклива мембрана, за да се отдели прясната вода от соления разтвор. Прясна вода се придвижва към соления разтвор през полупропускливата мембрана. С повишаването на нивото на течността от солената страна на дясната камера се генерира определено налягане, което предотвратява преминаването на прясна вода от лявата камера към солената страна и накрая се достига равновесие. Равновесното налягане в този момент се нарича осмотично налягане на разтвора и това явление се нарича осмоза. Ако към солената страна на дясната камера се приложи външно налягане, надвишаващо осмотичното налягане, водата в соления разтвор на дясната камера ще се премести към прясната вода на лявата камера през полупропускливата мембрана, така че прясната вода да може да се отдели от солената вода. Това явление е противоположно на явлението на пропускливост, наречено явление на обратна пропускливост.
По този начин, основата на системата за обезсоляване с обратна осмоза е
(1) Селективната пропускливост на полупропускливата мембрана, т.е. селективно пропуска вода, но не пропуска сол;
(2) Външното налягане на солената камера е по-голямо от осмотичното налягане на солената камера и камерата за прясна вода, което осигурява движещата сила за движение на водата от солената камера към камерата за прясна вода. Типичните осмотични налягания за някои разтвори са показани в таблицата по-долу.
Гореспоменатата полупропусклива мембрана, използвана за отделяне на сладка вода от солена вода, се нарича мембрана за обратна осмоза. Мембраната за обратна осмоза е изработена предимно от полимерни материали. В момента мембраната за обратна осмоза, използвана в топлоелектрическите централи, е изработена предимно от ароматни полиамидни композитни материали.
RO (обратна осмоза) технологията за обратна осмоза е мембранна технология за разделяне и филтриране, задвижвана от разлика в налягането. Размерът на порите ѝ е малък, едва нанометър (1 нанометър = 10-9 метра). Под определено налягане молекулите H2O могат да преминат през RO мембраната. Неорганични соли, тежки метални йони, органични вещества, колоиди, бактерии, вируси и други примеси в изходната вода не могат да преминат през RO мембраната, така че чистата вода, която може да премине, и концентрираната вода, която не може да премине, могат да бъдат строго разграничени.
В промишлени приложения, инсталациите за обратна осмоза използват специализирано оборудване за улесняване на процеса на обратна осмоза. Индустриалните системи за обратна осмоза са предназначени за пречистване на големи обеми вода и се използват в различни индустрии, включително селско стопанство, фармацевтика и производство. Оборудването, използвано в тези системи, е специално проектирано, за да гарантира, че процесът на обратна осмоза е ефикасен и ефективен при производството на прясна вода от източници на солена вода.
Процесът на обратна осмоза е важна технология за обезсоляване на морска вода, която може да осигури прясна вода на райони, където водата е оскъдна или където традиционните водоизточници са замърсени. С напредването на оборудването и технологиите за обратна осмоза, процесът остава ключово решение за недостига на вода и проблемите с качеството ѝ по целия свят.
Основните характеристики на мембраната за обратна осмоза:
Насоченост и характеристики на разделяне на мембранното разделяне
Практическата обратна осмотична мембрана е асиметрична, има повърхностен слой и поддържащ слой, с очевидна насоченост и селективност. Така наречената насоченост е, когато повърхността на мембраната се постави в саламура под високо налягане за обезсоляване, налягането увеличава водопропускливостта на мембраната и скоростта на обезсоляване също се увеличава. Когато поддържащият слой на мембраната се постави в саламура под високо налягане, скоростта на обезсоляване е почти нулева с увеличаване на налягането, но водопропускливостта се увеличава значително. Поради тази насоченост, тя не може да се използва в обратна посока, когато се прилага.
Характеристиките на разделяне на йони и органични вещества във вода при обратната осмоза не са еднакви, което може да се обобщи по следния начин.
(1) Органичната материя е по-лесна за отделяне от неорганичната материя
(2) Електролитите се отделят по-лесно от неелектролитите. Електролитите с високи заряди се отделят по-лесно и скоростта им на отстраняване обикновено е в следния ред. Fe3+> Ca2+> Na+ PO43-> S042-> C | - за електролита, колкото по-голяма е молекулата, толкова по-лесно се отстранява.
(3) Скоростта на отстраняване на неорганични йони е свързана с хидрата и радиуса на хидратираните йони в състояние на йонна хидратация. Колкото по-голям е радиусът на хидратирания йон, толкова по-лесно е той да бъде отстранен. Редът на скоростта на отстраняване е следният:
Mg2+, Ca2+> Li+ > Na+ > K+; F-> C|-> Br-> NO3-
(4) Правила за разделяне на полярна органична материя:
Алдехид > Алкохол > Амин > Киселина, третичен амин > Вторичен амин > Първичен амин, лимонена киселина > Винена киселина > Ябълчена киселина > Млечна киселина > Оцетна киселина
Последните постижения в пречистването на отпадъчни газове представляват значителен напредък в справянето с екологичните предизвикателства, като същевременно предоставят възможности за бизнеса да процъфтява по устойчив и екологичен начин. Това иновативно решение със сигурност ще има положителен ефект в областта на пречистването на отпадъчни газове и опазването на околната среда, обещавайки висока ефективност, ниски оперативни разходи и нулево вторично замърсяване.
(5) Сдвоени изомери: терт- > Различен (изо-) > Жонг (сек-) > Оригинален (при-)
(6) Ефективността на разделяне на натриеви соли при органичните вещества е добра, докато фенолът и фенолните организми показват отрицателно разделяне. Когато водни разтвори на полярни или неполярни, дисоциирани или недисоциирани органични разтворени вещества се разделят чрез мембрана, силите на взаимодействие между разтвореното вещество, разтворителя и мембраната определят селективната пропускливост на мембраната. Тези ефекти включват електростатична сила, сила на свързване на водородни връзки, хидрофобност и електронен трансфер.
(7) Обикновено разтворените вещества имат малко влияние върху физичните свойства или трансферните свойства на мембраната. Само фенолът или някои органични съединения с ниско молекулно тегло ще накарат целулозния ацетат да се разшири във воден разтвор. Наличието на тези компоненти обикновено ще намали водния поток през мембраната, понякога значително.
(8) Ефектът на отстраняване на нитрати, перхлорат, цианид и тиоцианат не е толкова добър, колкото на хлорид, а ефектът на отстраняване на амониева сол не е толкова добър, колкото на натриева сол.
(9) Повечето от компонентите с относителна молекулна маса по-голяма от 150, независимо дали са електролитни или неелектролитни, могат да бъдат добре отстранени.
Освен това, редът на разделяне на ароматни въглеводороди, циклоалкани, алкани и натриев хлорид при мембраната за обратна осмоза е различен.
(2) Помпа за високо налягане
При работа на мембрана за обратна осмоза, водата трябва да се подава до определеното налягане чрез помпа за високо налягане, за да се завърши процесът на обезсоляване. В момента помпите за високо налягане, използвани в топлоелектрически централи, са центробежни, бутални, винтови и други видове, сред които многостъпалната центробежна помпа е най-широко използваната. Тя може да достигне над 90% ефективност и да спести енергия. Този вид помпа се характеризира с висока ефективност.
(3) Онтология на обратната осмоза
Тялото за обратна осмоза е комбинирано устройство за пречистване на вода, което комбинира и свързва компонентите на мембраната за обратна осмоза с тръби в определена подредба. Една мембрана за обратна осмоза се нарича мембранен елемент. Няколко сензорни компонента на мембраната за обратна осмоза са свързани последователно съгласно определени технически изисквания и са сглобени с единична обвивка на мембраната за обратна осмоза, за да образуват мембранен компонент.
1. Мембранен елемент
Мембранен елемент за обратна осмоза. Основен елемент, изработен от мембрана за обратна осмоза и поддържащ материал с промишлена функция. Понастоящем, мембранните елементи с намотка се използват главно в топлоелектрически централи.
В момента различни производители на мембрани произвеждат разнообразни мембранни компоненти за различни индустриални потребители. Мембранните елементи, използвани в топлоелектрическите централи, могат да бъдат грубо разделени на: мембранни елементи за обратна осмоза за обезсоляване на морска вода под високо налягане; обратни мембранни елементи за обезсоляване на солени води под ниско и ултра ниско налягане; мембранни елементи против замърсяване.
Основните изисквания към мембранните елементи са:
A. Плътността на опаковане на филма е възможно най-висока.
Б. Не е лесно да се концентрира поляризацията
C. Силна способност против замърсяване
Г. Удобно е да се почиства и подменя мембраната
Д. Цената е ниска
2.Мембранна обвивка
Съдът под налягане, използван за зареждане на мембранния елемент за обратна осмоза в тялото на устройството за обратна осмоза, се нарича мембранна обвивка, известна още като „съд под налягане“. Производствената единица е Haide Energy, като всеки съд под налягане е с дължина около 7 метра.
Обвивката на филмовата обвивка обикновено е изработена от епоксидна стъклена влакна, подсилена с пластмасова тъкан, а външната четка е от епоксидна боя. Има и някои производители на продукти за филмова обвивка от неръждаема стомана. Поради силната устойчивост на корозия на FRP, повечето топлоелектрически централи избират FRP филмова обвивка. Материалът на съда под налягане е FRP.
Фактори, влияещи върху работата на системата за пречистване на вода с обратна осмоза:
За специфични системни условия, водният поток и скоростта на обезсоляване са характеристиките на мембраната за обратна осмоза и има много фактори, влияещи върху водния поток и скоростта на обезсоляване на тялото за обратна осмоза, включително главно налягане, температура, скорост на възстановяване, соленост на входящия поток и pH стойност.
(1) Ефект на налягането
Входното налягане на мембраната за обратна осмоза влияе директно върху мембранния поток и скоростта на обезсоляване на мембраната за обратна осмоза. Увеличаването на мембранния поток има линейна зависимост с входното налягане на обратната осмоза. Скоростта на обезсоляване има линейна зависимост с входящото налягане, но когато налягането достигне определена стойност, кривата на промяна на скоростта на обезсоляване има тенденция да стане плоска и скоростта на обезсоляване вече не се увеличава.
(2) Температурен ефект
Скоростта на обезсоляване намалява с повишаване на входната температура на обратната осмоза. Въпреки това, потокът на добива на вода се увеличава почти линейно. Основната причина е, че с повишаване на температурата вискозитетът на водните молекули намалява и дифузионната способност е силна, така че водният поток се увеличава. С повишаване на температурата скоростта на преминаване на солта през мембраната за обратна осмоза се ускорява, така че скоростта на обезсоляване намалява. Температурата на суровата вода е важен референтен показател за проектирането на система за обратна осмоза. Например, когато електроцентрала претърпява техническа трансформация на инженерството на обратната осмоза, температурата на суровата вода при проектирането се изчислява при 25℃, а изчисленото входно налягане е 1.6MPa. Въпреки това, температурата на водата при действителна работа на системата е само 8℃ и входното налягане трябва да се увеличи до 2.0MPa, за да се осигури проектният поток на прясна вода. В резултат на това се увеличава консумацията на енергия за работата на системата, животът на вътрешния уплътнителен пръстен на мембранния компонент на устройството за обратна осмоза се съкращава и се увеличават разходите за поддръжка на оборудването.
(3) Влияние на съдържанието на сол
Концентрацията на сол във водата е важен показател, влияещ върху осмотичното налягане на мембраната, а осмотичното налягане на мембраната се увеличава с увеличаване на съдържанието на сол. При условие, че входното налягане на обратната осмоза остава непроменено, съдържанието на сол във входящата вода се увеличава. Тъй като увеличаването на осмотичното налягане компенсира част от входната сила, потокът намалява и скоростта на обезсоляване също намалява.
(4) Влиянието на степента на възстановяване
Увеличаването на скоростта на възстановяване на системата за обратна осмоза ще доведе до по-високо съдържание на сол във входящата вода на мембранния елемент по посока на потока, което ще доведе до повишаване на осмотичното налягане. Това ще компенсира движещия ефект на налягането на входящата вода на обратната осмоза, като по този начин ще намали потока на добива на вода. Увеличаването на съдържанието на сол във входящата вода на мембранния елемент води до увеличаване на съдържанието на сол в прясната вода, като по този начин намалява скоростта на обезсоляване. При проектирането на системата, максималната скорост на възстановяване на системата за обратна осмоза не зависи от ограничението на осмотичното налягане, а често зависи от състава и съдържанието на сол в суровата вода, тъй като с подобряването на скоростта на възстановяване, микроразтворими соли като калциев карбонат, калциев сулфат и силиций ще се натрупват в процеса на концентриране.
(5) Влиянието на pH стойността
Диапазонът на pH, приложим за различните видове мембранни елементи, варира значително. Например, водният поток и скоростта на обезсоляване на ацетатната мембрана са стабилни в диапазона от pH стойности 4-8 и са силно повлияни в диапазона от pH стойности под 4 или по-високи от 8. В момента по-голямата част от мембранните материали, използвани в промишленото пречистване на вода, са композитни материали, които се адаптират към широк диапазон от pH стойности (стойността на pH може да се контролира в диапазона от 3~10 при непрекъсната работа), а мембранният поток и скоростта на обезсоляване в този диапазон са относително стабилни.
Метод за предварителна обработка с мембрана за обратна осмоза:
Филтрацията с обратна осмоза с мембрана се различава от филтрацията с филтърно легло. Филтрацията с филтърно легло е пълна филтрация, т.е. суровата вода преминава през целия филтърен слой. Филтрацията с обратна осмоза с мембрана е метод на филтрация с кръстосан поток, т.е. част от суровата вода преминава през мембраната във вертикална посока. В този момент солите и различните замърсители се улавят от мембраната и се отстраняват от останалата част от суровата вода, течаща успоредно на повърхността на мембраната, но замърсителите не могат да бъдат напълно отстранени. С течение на времето остатъчните замърсители ще направят замърсяването на мембранния елемент по-сериозно. И колкото по-високи са замърсителите на суровата вода и скоростта на възстановяване, толкова по-бързо ще се замърси мембраната.
1. Контрол на мащаба
Когато неразтворимите соли в суровата вода се концентрират непрекъснато в мембранния елемент и надвишават границата си на разтворимост, те ще се утаят върху повърхността на мембраната за обратна осмоза, което се нарича „котлен камък“. Когато източникът на вода е определен, с увеличаването на скоростта на възстановяване на системата за обратна осмоза, рискът от котлен камък се увеличава. В момента е обичайно да се увеличават нивата на рециклиране поради недостиг на вода или въздействие върху околната среда от изхвърлянето на отпадъчни води. В този случай внимателно обмислените мерки за контрол на котления камък са особено важни. В системата за обратна осмоза, често срещаните огнеупорни соли са CaCO3, CaSO4 и Si02, а други съединения, които могат да образуват котлен камък, са CaF2, BaS04, SrS04 и Ca3(PO4)2. Често срещаният метод за инхибиране на котления камък е добавянето на инхибитор на котления камък. Инхибиторите на котления камък, използвани в моята работилница, са Nalco PC191 и Europe and America NP200.
2. Контрол на замърсяването с колоидни и твърди частици
Колоидното и частицово замърсяване може сериозно да повлияе на работата на елементите на мембраната за обратна осмоза, като например значително намаляване на производството на прясна вода, а понякога и намаляване на скоростта на обезсоляване. Първоначалният симптом на колоидно и частицово замърсяване е увеличаването на разликата в налягането между входа и изхода на компонентите на мембраната за обратна осмоза.
Най-разпространеният начин за оценка на водния колоид и частиците в мембранните елементи за обратна осмоза е измерването на SDI стойността на водата, понякога наричана F-стойност (индекс на замърсяване), която е един от важните показатели за наблюдение на работата на системата за предварителна обработка с обратна осмоза.
SDI (индекс на плътност на тинята) е промяната в скоростта на филтриране на водата за единица време, която показва замърсяването на качеството на водата. Количеството колоид и твърди частици във водата ще повлияе на размера на SDI. Стойността на SDI може да се определи с инструмент за SDI.
3. Контрол на мембранното микробно замърсяване
Микроорганизмите в суровата вода включват главно бактерии, водорасли, гъбички, вируси и други висши организми. В процеса на обратна осмоза, микроорганизмите и разтворените хранителни вещества във водата непрекъснато се концентрират и обогатяват в мембранния елемент, което се превръща в идеална среда и процес за образуване на биофилм. Биологичното замърсяване на компонентите на мембраната за обратна осмоза сериозно ще повлияе на работата на системата за обратна осмоза. Разликата в налягането между входа и изхода на компонентите на обратната осмоза се увеличава бързо, което води до намаляване на добива на вода от мембранните компоненти. Понякога биологично замърсяване може да възникне от страната на производството на вода, което води до замърсяване на готовата вода. Например, при поддръжката на устройства за обратна осмоза в някои топлоелектрически централи, зелен мъх се открива върху мембранните елементи и тръбите за прясна вода, което е типично микробно замърсяване.
След като мембранният елемент се замърси с микроорганизми и образува биофилм, почистването му е много трудно. Освен това, биофилмите, които не са напълно отстранени, ще причинят отново бърз растеж на микроорганизми. Следователно, контролът на микроорганизмите е една от най-важните задачи на предварителната обработка, особено за системи за предварителна обработка с обратна осмоза, използващи морска вода, повърхностни води и отпадъчни води като водоизточници.
Основните методи за предотвратяване на мембранни микроорганизми са: хлор, микрофилтрация или ултрафилтрация, озоново окисление, ултравиолетова стерилизация, добавяне на натриев бисулфит. Най-често използваните методи в системите за пречистване на вода в топлоелектрическите централи са хлориране, стерилизация и ултрафилтрационна технология за пречистване на вода преди обратна осмоза.
Като стерилизиращ агент, хлорът е способен бързо да инактивира много патогенни микроорганизми. Ефективността на хлора зависи от концентрацията на хлор, pH на водата и времето на контакт. В инженерните приложения остатъчният хлор във водата обикновено се контролира на повече от 0,5~1,0 mg, а времето за реакция се контролира на 20~30 минути. Дозировката на хлора трябва да се определи чрез отстраняване на грешки, тъй като органичните вещества във водата също ще консумират хлор. Хлорът се използва за стерилизация, а най-добрата практическа стойност на pH е 4~6.
Използването на хлориране в системи с морска вода е различно от това в солени води. Обикновено в морската вода има около 65 мг бром. Когато морската вода се третира химически с водород, тя първо ще реагира с хипохлориста киселина, за да образува хипобромиста киселина, така че нейният бактерициден ефект е по-скоро хиповлажна киселина, отколкото хипохлориста киселина, и хипобромистата киселина няма да се разложи при по-висока стойност на pH. Следователно, ефектът от хлорирането е по-добър, отколкото в солени води.
Тъй като мембранният елемент от композитен материал има определени изисквания към остатъчния хлор във водата, е необходимо да се извърши третиране за намаляване на хлорирането след стерилизация с хлор.
4. Контрол на органичното замърсяване
Адсорбцията на органична материя върху повърхността на мембраната ще доведе до намаляване на мембранния поток, а в тежки случаи ще причини необратима загуба на мембранен поток и ще повлияе на практическия живот на мембраната.
За повърхностните води, по-голямата част от водата е от естествени продукти, чрез комбиниран процес на пречистване чрез коагулация, DC коагулация и филтрация с активен въглен, може значително да се намали органичната материя във водата, за да се отговорят на изискванията за вода с обратна осмоза.
5. Контрол на поляризацията на концентрацията
В процеса на обратна осмоза понякога има висок градиент на концентрация между концентрираната вода върху повърхността на мембраната и входящата вода, което се нарича концентрационна поляризация. Когато това явление се случи, върху повърхността на мембраната се образува слой с относително висока концентрация и относително стабилен, така нареченият „критичен слой“, който възпрепятства ефективното осъществяване на процеса на обратна осмоза. Това е така, защото концентрационната поляризация ще увеличи налягането на пропускливостта на разтвора върху повърхността на мембраната и движещата сила на процеса на обратна осмоза ще бъде намалена, което ще доведе до намаляване на добива на вода и скоростта на обезсоляване. Когато концентрационната поляризация е силна, някои леко разтворени соли ще се утаят и ще се отложат върху повърхността на мембраната. За да се избегне концентрационна поляризация, ефективният метод е потокът от концентрирана вода винаги да се поддържа в турбулентно състояние, т.е. чрез увеличаване на входящия дебит, за да се увеличи дебитът на концентрираната вода, така че концентрацията на микроразтворени соли върху повърхността на мембраната да се намали до най-ниската стойност; Освен това, след като устройството за пречистване на вода с обратна осмоза бъде изключено, концентрираната вода от страната на заменената концентрирана вода трябва да се измие навреме.
описание2