- Tretman otpadnih gasova
- Tretman mulja
- Tretman vode
- Prenosni sistem za prečišćavanje vode tipa RO
- Sistem reverzne osmoze od nehrđajućeg čelika
- Kontejnerski sistemi za prečišćavanje vode
- Sistem za desalinizaciju morske vode
- UF sistemi za prečišćavanje vode
- NF sistemi za prečišćavanje vode
- EDI sistemi za prečišćavanje vode itd.
- Linija za punjenje vode u boce/kante/vreće
- MBR sistem za prečišćavanje otpadnih voda
- Sveobuhvatni tretman vode
0102030405
Industrijski sistem reverzne osmoze
Uvod u projekat
Princip sistema reverzne osmoze
Na određenoj temperaturi, polupropusna membrana se koristi za odvajanje slatke vode od slane vode. Slatka voda prelazi u slanu otopinu kroz polupropusnu membranu. Kako se nivo tečnosti na slanoj strani desne komore povećava, stvara se određeni pritisak koji sprečava da slatka voda iz lijeve komore pređe na slanu stranu, i konačno se postiže ravnoteža. Ravnotežni pritisak u ovom trenutku naziva se osmotski pritisak rastvora, a ovaj fenomen se naziva osmoza. Ako se na slanu stranu desne komore primijeni vanjski pritisak koji prelazi osmotski pritisak, voda u slanoj otopini desne komore će se pomjeriti u slatku vodu lijeve komore kroz polupropusnu membranu, tako da se slatka voda može odvojiti od slane vode. Ovaj fenomen je suprotan fenomenu propusnosti, koji se naziva fenomen obrnute propusnosti.
Dakle, osnova sistema za desalinizaciju reverznom osmozom je
(1) Selektivna propusnost polupropusne membrane, odnosno selektivno propušta vodu, ali ne propušta sol;
(2) Vanjski pritisak komore sa slanom otopinom je veći od osmotskog pritiska komore sa slanom otopinom i komore sa slatkom vodom, što osigurava pokretačku silu za kretanje vode iz komore sa slanom otopinom u komoru sa slatkom vodom. Tipični osmotski pritisci za neke otopine prikazani su u donjoj tabeli.
Gore navedena polupropusna membrana koja se koristi za odvajanje slatke vode od slane vode naziva se membrana za reverznu osmozu. Membrana za reverznu osmozu uglavnom je napravljena od polimernih materijala. Trenutno se membrana za reverznu osmozu koja se koristi u termoelektranama uglavnom pravi od aromatičnih poliamidnih kompozitnih materijala.
RO (reverzna osmoza) tehnologija reverzne osmoze je tehnologija membranske separacije i filtracije koju pokreće razlika u pritisku. Veličina pora je mala kao nanometar (1 nanometar = 10-9 metara). Pod određenim pritiskom, molekule H20 mogu proći kroz RO membranu, dok neorganske soli, ioni teških metala, organske materije, koloidi, bakterije, virusi i druge nečistoće u izvornoj vodi ne mogu proći kroz RO membranu, tako da se čista voda koja može proći i koncentrirana voda koja ne može proći može strogo razlikovati.
U industrijskim primjenama, postrojenja za reverznu osmozu koriste specijaliziranu opremu za olakšavanje procesa reverzne osmoze. Industrijski sistemi reverzne osmoze dizajnirani su za tretman velikih količina vode i koriste se u raznim industrijama, uključujući poljoprivredu, farmaceutsku industriju i proizvodnju. Oprema koja se koristi u ovim sistemima posebno je dizajnirana kako bi se osiguralo da je proces reverzne osmoze efikasan i djelotvoran u proizvodnji slatke vode iz izvora slane vode.
Proces reverzne osmoze je važna tehnologija za desalinizaciju morske vode, koja može obezbijediti slatku vodu područjima gdje je voda oskudna ili gdje su tradicionalni izvori vode zagađeni. Kako oprema i tehnologija reverzne osmoze napreduju, proces ostaje ključno rješenje za nestašicu vode i probleme s kvalitetom širom svijeta.
Glavne karakteristike membrane za reverznu osmozu:
Usmjerenost i karakteristike separacije membranske separacije
Praktična membrana za reverznu osmozu je asimetrična membrana, postoji površinski sloj i potporni sloj, ima očigledan smjer i selektivnost. Takozvana usmjerenost znači da se površina membrane stavi u slanu otopinu visokog pritiska radi odsoljavanja, pri čemu pritisak povećava propusnost membrane za vodu, a time se povećava i brzina odsoljavanja. Kada se potporni sloj membrane stavi u slanu otopinu visokog pritiska, brzina odsoljavanja je gotovo nula s povećanjem pritiska, ali se propusnost za vodu znatno povećava. Zbog ove usmjerenosti, ne može se koristiti u obrnutom smjeru kada se primjenjuje.
Karakteristike separacije iona i organske materije u vodi kod reverzne osmoze nisu iste, što se može sažeti na sljedeći način.
(1) Organska materija se lakše odvaja od neorganske materije
(2) Elektroliti se lakše odvajaju od neelektrolita. Elektroliti s visokim nabojima se lakše odvajaju, a njihove brzine uklanjanja su uglavnom sljedećim redoslijedom. Fe3+> Ca2+> Na+ PO43-> S042-> C | - za elektrolit, što je molekula veća, to se lakše uklanja.
(3) Brzina uklanjanja neorganskih iona povezana je s hidratom i radijusom hidratiziranih iona u stanju hidratacije iona. Što je veći radijus hidratiziranog iona, to ga je lakše ukloniti. Redoslijed brzine uklanjanja je sljedeći:
Mg2+, Ca2+> Li+ > Na+ > K+; F-> C|-> Br-> NO3-
(4) Pravila odvajanja polarne organske materije:
Aldehid > Alkohol > Amin > Kiselina, tercijarni amin > Sekundarni amin > Primarni amin, limunska kiselina > Vinska kiselina > Jabučna kiselina > Mliječna kiselina > Sirćetna kiselina
Nedavni napredak u tretmanu otpadnih gasova predstavlja značajan napredak u rješavanju ekoloških izazova, a istovremeno pruža mogućnosti preduzećima da napreduju na održiv i ekološki prihvatljiv način. Ovo inovativno rješenje će sigurno imati pozitivan uticaj u oblastima tretmana otpadnih gasova i zaštite životne sredine, obećavajući visoku efikasnost, niske operativne troškove i nulto sekundarno zagađenje.
(5) Parni izomeri: tert- > Različiti (izo-)> Zhong (sek-)> Originalni (pri-)
(6) Performanse odvajanja natrijumovih soli organske materije su dobre, dok fenol i organizmi fenolnog reda pokazuju negativno odvajanje. Kada se vodeni rastvori polarnih ili nepolarnih, disociranih ili nedisociranih organskih rastvorenih materija odvajaju membranom, sile interakcije između rastvorene materije, rastvarača i membrane određuju selektivnu permeabilnost membrane. Ovi efekti uključuju elektrostatičku silu, silu vezivanja vodoničnih veza, hidrofobnost i prenos elektrona.
(7) Općenito, rastvorene materije imaju mali utjecaj na fizička svojstva ili svojstva prenosa membrane. Samo fenol ili neki organski spojevi niske molekularne težine uzrokovat će širenje celuloznog acetata u vodenom rastvoru. Prisustvo ovih komponenti općenito će smanjiti protok vode kroz membranu, ponekad i znatno.
(8) Učinak uklanjanja nitrata, perhlorata, cijanida i tiocijanata nije tako dobar kao kod hlorida, a učinak uklanjanja amonijum soli nije tako dobar kao kod natrijumove soli.
(9) Većina komponenti s relativnom molekularnom masom većom od 150, bilo da su elektroliti ili neelektroliti, može se dobro ukloniti.
Osim toga, redoslijed odvajanja aromatičnih ugljikovodika, cikloalkana, alkana i natrijevog klorida kod membrane reverzne osmoze je drugačiji.
(2) Pumpa visokog pritiska
Prilikom rada membrane za reverznu osmozu, voda se mora pumpati do određenog pritiska pomoću visokotlačne pumpe kako bi se završio proces odsoljavanja. Trenutno, visokotlačne pumpe koje se koriste u termoelektranama imaju centrifugalne, klipne i vijčane, te druge oblike, među kojima je višestepena centrifugalna pumpa najčešće korištena. Ovo može dostići više od 90% efikasnosti i uštedjeti energiju. Ova vrsta pumpe karakteriše se visokom efikasnošću.
(3) Ontologija reverzne osmoze
Tijelo za reverznu osmozu je kombinovana jedinica za prečišćavanje vode koja kombinuje i povezuje komponente membrane za reverznu osmozu sa cijevima u određenom rasporedu. Jedna membrana za reverznu osmozu naziva se membranski element. Senzorski broj komponenti membrane za reverznu osmozu spojen je serijski u skladu sa određenim tehničkim zahtjevima i sastavljen je sa jednom ljuskom membrane za reverznu osmozu kako bi se formirala membranska komponenta.
1. Membranski element
Membranski element za reverznu osmozu Osnovna jedinica napravljena od membrane za reverznu osmozu i potpornog materijala s industrijskom funkcijom upotrebe. Trenutno se elementi spiralne membrane uglavnom koriste u termoelektranama.
Trenutno, različiti proizvođači membrana proizvode razne membranske komponente za različite industrijske korisnike. Membranski elementi koji se primjenjuju u termoelektranama mogu se grubo podijeliti na: membranske elemente za reverznu osmozu i desalinizaciju morske vode visokog pritiska; reverzne membranske elemente za desalinizaciju bočate vode niskog i ultraniskog pritiska; membranske elemente protiv obraštanja.
Osnovni zahtjevi za membranske elemente su:
A. Gustoća pakiranja filma što je moguće veća.
B. Nije lako koncentrirati polarizaciju
C. Snažna sposobnost protiv zagađenja
D. Praktično je čistiti i zamjenjivati membranu
E. Cijena je niska
2. Membranska ljuska
Posuda pod pritiskom koja se koristi za punjenje membranskog elementa reverzne osmoze u tijelu uređaja za reverznu osmozu naziva se membranska ljuska, poznata i kao "posuda pod pritiskom", proizvodna jedinica je Haide Energy, a svaka posuda pod pritiskom duga je oko 7 metara.
Omotač folije je uglavnom napravljen od epoksidne plastične tkanine ojačane staklenim vlaknima, a vanjska četka je od epoksidne boje. Postoje i neki proizvođači proizvoda za omotače od folije od nehrđajućeg čelika. Zbog jake otpornosti na koroziju FRP-a, većina termoelektrana bira FRP foliju. Materijal posude pod pritiskom je FRP.
Faktori koji utiču na performanse sistema za prečišćavanje vode reverznom osmozom:
Za specifične uslove sistema, protok vode i brzina odsoljavanja su karakteristike membrane reverzne osmoze, a postoji mnogo faktora koji utiču na protok vode i brzinu odsoljavanja tijela reverzne osmoze, uglavnom uključujući pritisak, temperaturu, brzinu oporavka, salinitet dotoka i pH vrijednost.
(1) Učinak pritiska
Ulazni pritisak membrane za reverznu osmozu direktno utiče na membranski fluks i brzinu odsoljavanja membrane za reverznu osmozu. Povećanje membranskog fluksa ima linearni odnos sa ulaznim pritiskom reverzne osmoze. Brzina odsoljavanja ima linearni odnos sa ulaznim pritiskom, ali kada pritisak dostigne određenu vrijednost, krivulja promjene brzine odsoljavanja ima tendenciju da bude ravna i brzina odsoljavanja se više ne povećava.
(2) Utjecaj temperature
Brzina odsoljavanja smanjuje se s porastom ulazne temperature reverzne osmoze. Međutim, protok prinosa vode raste gotovo linearno. Glavni razlog je taj što se s porastom temperature viskoznost molekula vode smanjuje, a sposobnost difuzije je jaka, pa se protok vode povećava. S porastom temperature, brzina prolaska soli kroz membranu reverzne osmoze će se ubrzati, pa će se brzina odsoljavanja smanjiti. Temperatura sirove vode je važan referentni indeks za dizajn sistema reverzne osmoze. Na primjer, kada elektrana prolazi kroz tehničku transformaciju inženjerstva reverzne osmoze, temperatura sirove vode u projektu se izračunava prema 25℃, a izračunati ulazni pritisak je 1,6 MPa. Međutim, temperatura vode u stvarnom radu sistema je samo 8℃, a ulazni pritisak mora se povećati na 2,0 MPa kako bi se osigurao projektovani protok slatke vode. Kao rezultat toga, potrošnja energije za rad sistema se povećava, vijek trajanja unutrašnjeg zaptivnog prstena membranske komponente uređaja za reverznu osmozu se skraćuje, a povećava se i količina održavanja opreme.
(3) Učinak sadržaja soli
Koncentracija soli u vodi je važan pokazatelj koji utiče na osmotski pritisak membrane, a osmotski pritisak membrane raste s povećanjem sadržaja soli. Pod uslovom da ulazni pritisak reverzne osmoze ostane nepromijenjen, sadržaj soli u ulaznoj vodi se povećava. Budući da povećanje osmotskog pritiska kompenzuje dio ulazne sile, fluks se smanjuje, a time i brzina desalinizacije.
(4) Utjecaj stope oporavka
Povećanje stope oporavka sistema reverzne osmoze dovest će do većeg sadržaja soli u ulaznoj vodi membranskog elementa duž smjera protoka, što će rezultirati povećanjem osmotskog pritiska. Ovo će neutralizirati pogonski učinak ulaznog pritiska vode reverzne osmoze, čime se smanjuje protok prinosa vode. Povećanje sadržaja soli u ulaznoj vodi membranskog elementa dovodi do povećanja sadržaja soli u slatkoj vodi, čime se smanjuje stopa desalinizacije. U dizajnu sistema, maksimalna stopa oporavka sistema reverzne osmoze ne zavisi od ograničenja osmotskog pritiska, već često zavisi od sastava i sadržaja soli u sirovoj vodi, jer će se s poboljšanjem stope oporavka mikrorastvorljive soli poput kalcijum karbonata, kalcijum sulfata i silicija taložiti u procesu koncentracije.
(5) Utjecaj pH vrijednosti
Raspon pH vrijednosti koji se primjenjuje na različite tipove membranskih elemenata uveliko varira. Na primjer, protok vode i brzina desalinizacije acetatne membrane obično su stabilni u rasponu pH vrijednosti 4-8, a uveliko su pogođeni u rasponu pH vrijednosti ispod 4 ili više od 8. Trenutno, velika većina membranskih materijala koji se koriste u industrijskoj obradi vode su kompozitni materijali, koji se prilagođavaju širokom rasponu pH vrijednosti (pH vrijednost se može kontrolirati u rasponu od 3~10 u kontinuiranom radu, a protok membrane i brzina desalinizacije u ovom rasponu su relativno stabilni).
Metoda predtretmana membranom reverzne osmoze:
Membranska filtracija reverznom osmozom razlikuje se od filtracije kroz filter sloj. Filter sloj je potpuna filtracija, odnosno sirova voda prolazi kroz cijeli sloj filtera. Membranska filtracija reverznom osmozom je metoda filtracije s unakrsnim tokom, odnosno dio sirove vode prolazi kroz membranu u vertikalnom smjeru s membranom. U ovom trenutku, soli i razni zagađivači se presreću membranom, a preostali dio sirove vode teče paralelno s površinom membrane, ali zagađivači se ne mogu u potpunosti ukloniti. Vremenom, preostali zagađivači će ozbiljnije zagaditi membranski element. Što je veća količina zagađivača sirove vode i brzina oporavka, to je brže zagađenje membrane.
1. Kontrola razmjera
Kada se nerastvorljive soli u sirovoj vodi kontinuirano koncentrišu u membranskom elementu i prelaze svoju granicu rastvorljivosti, one će se taložiti na površini membrane reverzne osmoze, što se naziva "kamenac". Kada se odredi izvor vode, kako se povećava stopa oporavka sistema reverzne osmoze, povećava se i rizik od nastanka kamenca. Trenutno je uobičajeno povećati stopu recikliranja zbog nedostatka vode ili uticaja ispuštanja otpadnih voda na okolinu. U ovom slučaju, posebno su važne promišljene mjere kontrole nakupljanja kamenca. U sistemima reverzne osmoze, uobičajene vatrostalne soli su CaCO3, CaSO4 i Si02, a druga jedinjenja koja mogu proizvesti kamenac su CaF2, BaS04, SrS04 i Ca3(PO4)2. Uobičajena metoda inhibicije kamenca je dodavanje inhibitora kamenca. Inhibitori kamenca koji se koriste u mojoj radionici su Nalco PC191 i Europe and America NP200.
2. Kontrola kontaminacije koloidnim i čvrstim česticama
Koloidno i čestično onečišćenje može ozbiljno utjecati na performanse elemenata membrane za reverznu osmozu, kao što je značajno smanjenje proizvodnje slatke vode, a ponekad i smanjenje brzine desalinizacije. Početni simptom koloidnog i čestičnog onečišćenja je povećanje razlike pritiska između ulaza i izlaza komponenti membrane za reverznu osmozu.
Najčešći način procjene koloida i čestica vode u elementima membrane za reverznu osmozu je mjerenje SDI vrijednosti vode, ponekad nazvane F-vrijednost (indeks zagađenja), što je jedan od važnih pokazatelja za praćenje rada sistema za predtretman reverzne osmoze.
SDI (indeks gustoće mulja) je promjena brzine filtracije vode po jedinici vremena koja ukazuje na zagađenje kvalitete vode. Količina koloida i čestica u vodi utjecat će na veličinu SDI-ja. Vrijednost SDI-ja može se odrediti SDI instrumentom.
3. Kontrola mikrobiološke kontaminacije membrana
Mikroorganizmi u sirovoj vodi uglavnom uključuju bakterije, alge, gljivice, viruse i druge više organizme. U procesu reverzne osmoze, mikroorganizmi i rastvoreni nutrijenti u vodi će se kontinuirano koncentrirati i obogaćivati u membranskom elementu, što postaje idealno okruženje i proces za formiranje biofilma. Biološka kontaminacija komponenti membrane reverzne osmoze ozbiljno će utjecati na performanse sistema reverzne osmoze. Razlika pritiska između ulaza i izlaza komponenti reverzne osmoze brzo se povećava, što rezultira smanjenjem prinosa vode membranskih komponenti. Ponekad će se biološka kontaminacija pojaviti na strani proizvodnje vode, što rezultira kontaminacijom proizvedene vode. Na primjer, prilikom održavanja uređaja za reverznu osmozu u nekim termoelektranama, zelena mahovina se nalazi na membranskim elementima i cijevima za slatku vodu, što je tipično mikrobiološko zagađenje.
Kada se membranski element kontaminira mikroorganizmima i stvori biofilm, čišćenje membranskog elementa je vrlo teško. Osim toga, biofilmovi koji se ne uklone u potpunosti uzrokovat će ponovni brzi rast mikroorganizama. Stoga je kontrola mikroorganizama također jedan od najvažnijih zadataka predtretmana, posebno za sisteme predtretmana reverznom osmozom koji koriste morsku vodu, površinsku vodu i otpadne vode kao izvore vode.
Glavne metode za sprječavanje membranskih mikroorganizama su: hlor, mikrofiltracija ili ultrafiltracija, oksidacija ozonom, ultraljubičasta sterilizacija, dodavanje natrijum bisulfita. Uobičajeno korištene metode u sistemima za prečišćavanje vode termoelektrana su hlorisanje, sterilizacija i tehnologija ultrafiltracije prije reverzne osmoze.
Kao sterilizacijsko sredstvo, hlor je u stanju brzo inaktivirati mnoge patogene mikroorganizme. Efikasnost hlora zavisi od koncentracije hlora, pH vrijednosti vode i vremena kontakta. U inženjerskim primjenama, rezidualni hlor u vodi se generalno kontroliše na više od 0,5~1,0 mg, a vrijeme reakcije se kontroliše na 20~30 minuta. Doziranje hlora treba odrediti otklanjanjem grešaka, jer će organske materije u vodi također trošiti hlor. Hlor se koristi za sterilizaciju, a najbolja praktična pH vrijednost je 4~6.
Upotreba hlorisanja u sistemima s morskom vodom razlikuje se od upotrebe u bočatoj vodi. Obično se u morskoj vodi nalazi oko 65 mg broma. Kada se morska voda hemijski tretira vodonikom, ona će prvo reagovati s hipohlornom kiselinom i formirati hipobromnu kiselinu, tako da je njen baktericidni učinak hipovlažna kiselina, a ne hipohlorna kiselina, a hipobromna kiselina se neće razgraditi pri višoj pH vrijednosti. Stoga je učinak hlorisanja bolji nego u bočatoj vodi.
Budući da membranski element od kompozitnog materijala ima određene zahtjeve u pogledu preostalog hlora u vodi, potrebno je provesti tretman redukcije dekloriranja nakon sterilizacije hlora.
4. Kontrola organskog zagađenja
Adsorpcija organske materije na površini membrane uzrokovat će smanjenje membranskog fluksa, a u težim slučajevima uzrokovat će nepovratan gubitak membranskog fluksa i utjecati na praktični vijek trajanja membrane.
Što se tiče površinskih voda, većina vode je prirodni proizvod, a kombinovanim procesom obrade koagulacijom, DC koagulacijom i filtracijom aktivnim ugljem, može se značajno smanjiti organska materija u vodi, kako bi se zadovoljili zahtjevi vode za reverznu osmozu.
5. Kontrola polarizacije koncentracije
U procesu reverzne osmoze, ponekad postoji visok gradijent koncentracije između koncentrirane vode na površini membrane i dotoka vode, što se naziva koncentracijska polarizacija. Kada se dogodi ovaj fenomen, na površini membrane formira se sloj relativno visoke koncentracije i relativno stabilnog, takozvanog "kritičnog sloja", što ometa efikasnu implementaciju procesa reverzne osmoze. To je zato što će koncentracijska polarizacija povećati propusni pritisak rastvora na površini membrane, a pokretačka sila procesa reverzne osmoze će se smanjiti, što rezultira smanjenjem prinosa vode i brzine desalinizacije. Kada je koncentracijska polarizacija ozbiljna, neke blago rastvorene soli će se taložiti i taložiti na površini membrane. Da bi se izbjegla koncentracijska polarizacija, efikasna metoda je da se protok koncentrirane vode uvijek održava u turbulentnom stanju, odnosno povećanjem ulazne brzine protoka kako bi se povećala brzina protoka koncentrirane vode, tako da se koncentracija mikrorastvorene soli na površini membrane smanji na najnižu vrijednost; Osim toga, nakon što se uređaj za obradu vode reverznom osmozom isključi, koncentrirana voda na strani zamijenjene koncentrirane vode treba se na vrijeme isprati.
opis2