- Tractament de gasos residuals
- Tractament de fangs
- Tractament d'aigua
- Caixa de purificació d'aigua portàtil tipus - Sistema RO
- Sistema d'osmosi inversa d'acer inoxidable
- Sistemes de tractament d'aigua en contenidors
- Sistema de dessalinització d'aigua de mar
- Sistemes de tractament d'aigua UF
- Sistemes de tractament d'aigua NF
- Sistemes de tractament d'aigua EDI, etc.
- Línia d'ompliment d'aigua d'ampolles/cubells/bosses
- Sistema de tractament d'aigües residuals MBR
- Tractament integral d'aigua
0102030405
Sistema d'osmosi inversa industrial
Introducció al projecte
Principi del sistema d'osmosi inversa
A una certa temperatura, s'utilitza una membrana semipermeable per separar l'aigua dolça de la salina. L'aigua dolça es mou cap a la salina a través de la membrana semipermeable. A mesura que augmenta el nivell de líquid al costat salí del ventricle dret, es genera una certa pressió per evitar que l'aigua dolça del ventricle esquerre es mogui cap al costat salí, i finalment s'assoleix l'equilibri. La pressió d'equilibri en aquest moment s'anomena pressió osmòtica de la solució, i aquest fenomen s'anomena osmosi. Si s'aplica una pressió externa que supera la pressió osmòtica al costat salí del ventricle dret, l'aigua de la solució salina del ventricle dret es mourà cap a l'aigua dolça del ventricle esquerre a través de la membrana semipermeable, de manera que l'aigua dolça es pot separar de l'aigua salada. Aquest fenomen és el contrari del fenomen de permeabilitat, anomenat fenomen de permeabilitat inversa.
Així doncs, la base del sistema de dessalinització per osmosi inversa és
(1) La permeabilitat selectiva de la membrana semipermeable, és a dir, deixa passar selectivament l'aigua però no la sal;
(2) La pressió externa de la cambra salina és més gran que la pressió osmòtica de la cambra salina i de la cambra d'aigua dolça, la qual cosa proporciona la força motriu perquè l'aigua es mogui de la cambra salina a la cambra d'aigua dolça. Les pressions osmòtiques típiques per a algunes solucions es mostren a la taula següent.
La membrana semipermeable esmentada anteriorment, que s'utilitza per separar l'aigua dolça de l'aigua salada, s'anomena membrana d'osmosi inversa. La membrana d'osmosi inversa està feta principalment de materials polimèrics. Actualment, la membrana d'osmosi inversa utilitzada a les centrals tèrmiques està feta principalment de materials compostos de poliamida aromàtica.
La tecnologia d'osmosi inversa (RO) és una tecnologia de separació i filtració per membrana que s'utilitza mitjançant una diferència de pressió. La mida dels porus és tan petita com un nanòmetre (1 nanòmetre = 10-9 metres). Sota una certa pressió, les molècules d'H20 poden passar a través de la membrana RO. Les sals inorgàniques, els ions de metalls pesants, la matèria orgànica, els col·loides, els bacteris, els virus i altres impureses de l'aigua d'origen no poden passar a través de la membrana RO, de manera que es pot distingir estrictament l'aigua pura que pot passar i l'aigua concentrada que no pot passar.
En aplicacions industrials, les plantes d'osmosi inversa utilitzen equips especialitzats per facilitar el procés d'osmosi inversa. Els sistemes d'osmosi inversa industrials estan dissenyats per tractar grans volums d'aigua i s'utilitzen en diverses indústries, com ara l'agricultura, la farmacèutica i la indústria manufacturera. L'equip utilitzat en aquests sistemes està dissenyat específicament per garantir que el procés d'osmosi inversa sigui eficient i eficaç en la producció d'aigua dolça a partir de fonts d'aigua salada.
El procés d'osmosi inversa és una tecnologia important per a la dessalinització d'aigua de mar, que pot proporcionar aigua dolça a zones on l'aigua és escassa o on les fonts d'aigua tradicionals estan contaminades. A mesura que avancen els equips i la tecnologia d'osmosi inversa, el procés continua sent una solució clau per a l'escassetat d'aigua i els problemes de qualitat a tot el món.
Les principals característiques de la membrana d'osmosi inversa:
Direccionalitat i característiques de separació de la separació per membrana
La membrana d'osmosi inversa pràctica és una membrana asimètrica, amb una capa superficial i una capa de suport, que té una direcció i selectivitat òbvies. L'anomenada directivitat consisteix a submergir la superfície de la membrana en salmorra a alta pressió per a la dessalació. La pressió augmenta la permeabilitat a l'aigua de la membrana i la velocitat de dessalació també augmenta. Quan la capa de suport de la membrana es submergeix en salmorra a alta pressió, la velocitat de dessalació és gairebé nul·la amb l'augment de la pressió, però la permeabilitat a l'aigua augmenta considerablement. A causa d'aquesta direccionalitat, no es pot utilitzar en sentit invers quan s'aplica.
Les característiques de separació de l'osmosi inversa per a ions i matèria orgànica a l'aigua no són les mateixes, i es poden resumir de la manera següent:
(1) La matèria orgànica és més fàcil de separar que la matèria inorgànica
(2) Els electròlits són més fàcils de separar que els no electròlits. Els electròlits amb càrregues elevades són més fàcils de separar i les seves taxes d'eliminació generalment són en el següent ordre. Fe3+> Ca2+> Na+ PO43 -> SO42 -> C | - per a l'electròlit, com més gran sigui la molècula, més fàcil serà d'eliminar.
(3) La velocitat d'eliminació d'ions inorgànics està relacionada amb l'hidrat i el radi dels ions hidratats en l'estat d'hidratació iònica. Com més gran sigui el radi de l'ió hidratat, més fàcil serà eliminar-lo. L'ordre de la velocitat d'eliminació és el següent:
Mg2+, Ca2+> Li+ > Na+ > K+; F-> C|-> Br-> NO3-
(4) Regles de separació de la matèria orgànica polar:
Aldehid > Alcohol > Amina > Àcid, amina terciària > Amina secundària > Amina primària, àcid cítric > Àcid tartàric > Àcid màlic > Àcid làctic > Àcid acètic
Els avenços recents en el tractament de gasos residuals representen un progrés significatiu per abordar els reptes mediambientals, alhora que ofereixen oportunitats perquè les empreses prosperin d'una manera sostenible i respectuosa amb el medi ambient. Aquesta solució innovadora està destinada a tenir un impacte positiu en els camps del tractament de gasos residuals i la protecció del medi ambient, amb la seva promesa d'alta eficiència, baixos costos operatius i zero contaminació secundària.
(5) Parells d'isòmers: tert- > Diferent (iso-) > Zhong (sec-) > Original (pri-)
(6) El rendiment de separació de sals de sodi de la matèria orgànica és bo, mentre que els organismes fenòlics i de la fila de fenols mostren una separació negativa. Quan les solucions aquoses de soluts orgànics polars o no polars, dissociats o no dissociats es separen per membrana, les forces d'interacció entre el solut, el dissolvent i la membrana determinen la permeabilitat selectiva de la membrana. Aquests efectes inclouen la força electrostàtica, la força d'enllaç d'hidrogen, la hidrofobicitat i la transferència d'electrons.
(7) Generalment, els soluts tenen poca influència en les propietats físiques o de transferència de la membrana. Només el fenol o alguns compostos orgànics de baix pes molecular faran que l'acetat de cel·lulosa s'expandeixi en solució aquosa. L'existència d'aquests components generalment farà que el flux d'aigua de la membrana disminueixi, de vegades molt.
(8) L'efecte d'eliminació del nitrat, perclorat, cianur i tiocianat no és tan bo com el del clorur, i l'efecte d'eliminació de la sal d'amoni no és tan bo com el de la sal de sodi.
(9) La majoria dels components amb una massa molecular relativa superior a 150, ja siguin electrolits o no electrolits, es poden eliminar bé.
A més, la membrana d'osmosi inversa per a hidrocarburs aromàtics, cicloalcans, alcans i clorur de sodi té un ordre de separació diferent.
(2) Bomba d'alta pressió
En el funcionament de la membrana d'osmosi inversa, cal enviar aigua a la pressió especificada mitjançant una bomba d'alta pressió per completar el procés de dessalació. Actualment, les bombes d'alta pressió utilitzades a les centrals tèrmiques tenen formes centrífugues, de pistó i de cargol, entre les quals la bomba centrífuga multietapa és la més utilitzada. Aquesta pot arribar a més del 90% i estalviar consum d'energia. Aquest tipus de bomba es caracteritza per una alta eficiència.
(3) Ontologia de l'osmosi inversa
El cos d'osmosi inversa és una unitat combinada de tractament d'aigua que combina i connecta els components de la membrana d'osmosi inversa amb canonades en una disposició determinada. Una sola membrana d'osmosi inversa s'anomena element de membrana. Un nombre sensor de components de la membrana d'osmosi inversa es connecten en sèrie segons certs requisits tècnics i s'acoblen amb una única carcassa de membrana d'osmosi inversa per formar un component de membrana.
1. Element de membrana
Element de membrana d'osmosi inversa Una unitat bàsica feta de membrana d'osmosi inversa i material de suport amb funció d'ús industrial. Actualment, els elements de membrana en serpentí s'utilitzen principalment en centrals tèrmiques.
Actualment, diversos fabricants de membranes produeixen una varietat de components de membrana per a diferents usuaris de la indústria. Els elements de membrana aplicats a les centrals tèrmiques es poden dividir aproximadament en: elements de membrana d'osmosi inversa per a la dessalinització d'aigua de mar a alta pressió; elements de membrana inversa per a la dessalinització d'aigua salobre a baixa pressió i ultrabaixa pressió; element de membrana antiincrustant.
Els requisits bàsics per als elements de membrana són:
A. Densitat d'empaquetament de la pel·lícula tan alta com sigui possible.
B. No és fàcil polaritzar la concentració
C. Forta capacitat anticontaminació
D. És convenient netejar i substituir la membrana
E. El preu és barat
2. Closca de membrana
El recipient a pressió utilitzat per carregar l'element de membrana d'osmosi inversa al dispositiu de cos d'osmosi inversa s'anomena carcassa de membrana, també coneguda com a unitat de fabricació de "recipient a pressió" és Haide Energy, cada recipient a pressió té uns 7 metres de llarg.
La carcassa de la carcassa de pel·lícula generalment està feta de tela de plàstic reforçada amb fibra de vidre epoxi, i el raspall exterior és de pintura epoxi. També hi ha alguns fabricants de productes per a carcasses de pel·lícula d'acer inoxidable. A causa de la forta resistència a la corrosió del FRP, la majoria de les centrals tèrmiques escullen la carcassa de pel·lícula FRP. El material del recipient a pressió és FRP.
Factors que afecten el rendiment del sistema de tractament d'aigua per osmosi inversa:
Per a condicions específiques del sistema, el flux d'aigua i la velocitat de dessalació són les característiques de la membrana d'osmosi inversa, i hi ha molts factors que afecten el flux d'aigua i la velocitat de dessalació del cos d'osmosi inversa, principalment la pressió, la temperatura, la velocitat de recuperació, la salinitat de l'afluent i el valor del pH.
(1) Efecte de la pressió
La pressió d'entrada de la membrana d'osmosi inversa afecta directament el flux de membrana i la velocitat de dessalinització de la membrana d'osmosi inversa. L'augment del flux de membrana té una relació lineal amb la pressió d'entrada de l'osmosi inversa. La velocitat de dessalinització té una relació lineal amb la pressió d'influència, però quan la pressió arriba a un cert valor, la corba de canvi de la velocitat de dessalinització tendeix a ser plana i la velocitat de dessalinització ja no augmenta.
(2) Efecte de la temperatura
La velocitat de dessalació disminueix amb l'augment de la temperatura d'entrada de l'osmosi inversa. Tanmateix, el flux de producció d'aigua augmenta gairebé linealment. La raó principal és que quan augmenta la temperatura, la viscositat de les molècules d'aigua disminueix i la capacitat de difusió és forta, de manera que el flux d'aigua augmenta. Amb l'augment de la temperatura, la velocitat de sal que passa a través de la membrana d'osmosi inversa s'accelerarà, de manera que la velocitat de dessalació es reduirà. La temperatura de l'aigua crua és un índex de referència important per al disseny del sistema d'osmosi inversa. Per exemple, quan una central elèctrica està experimentant una transformació tècnica de l'enginyeria d'osmosi inversa, la temperatura de l'aigua crua en el disseny es calcula segons 25 ℃, i la pressió d'entrada calculada és d'1,6 MPa. Tanmateix, la temperatura de l'aigua en el funcionament real del sistema és de només 8 ℃, i la pressió d'entrada s'ha d'augmentar a 2,0 MPa per garantir el flux de disseny d'aigua dolça. Com a resultat, augmenta el consum d'energia del funcionament del sistema, s'escurça la vida útil de l'anell de segellat intern del component de membrana del dispositiu d'osmosi inversa i augmenta la quantitat de manteniment de l'equip.
(3) Efecte del contingut de sal
La concentració de sal a l'aigua és un índex important que afecta la pressió osmòtica de la membrana, i la pressió osmòtica de la membrana augmenta amb l'augment del contingut de sal. Si la pressió d'entrada de l'osmosi inversa es manté sense canvis, el contingut de sal de l'aigua d'entrada augmenta. Com que l'augment de la pressió osmòtica compensa part de la força d'entrada, el flux disminueix i la velocitat de dessalinització també disminueix.
(4) La influència de la taxa de recuperació
L'augment de la taxa de recuperació del sistema d'osmosi inversa comportarà un contingut de sal més elevat a l'aigua d'entrada de l'element de membrana al llarg de la direcció del flux, cosa que provocarà un augment de la pressió osmòtica. Això compensarà l'efecte impulsor de la pressió d'aigua d'entrada de l'osmosi inversa, reduint així el flux de rendiment d'aigua. L'augment del contingut de sal a l'aigua d'entrada de l'element de membrana comporta un augment del contingut de sal a l'aigua dolça, reduint així la taxa de dessalinització. En el disseny del sistema, la taxa màxima de recuperació del sistema d'osmosi inversa no depèn de la limitació de la pressió osmòtica, sinó que sovint depèn de la composició i el contingut de sal a l'aigua crua, ja que amb la millora de la taxa de recuperació, les sals microsolubles com el carbonat de calci, el sulfat de calci i el silici s'escalaran en el procés de concentració.
(5) La influència del valor del pH
El rang de pH aplicable als diferents tipus d'elements de membrana varia molt. Per exemple, el flux d'aigua i la velocitat de dessalinització de la membrana d'acetat tendeixen a ser estables en el rang de valor de pH de 4 a 8, i es veuen molt afectats en el rang de valor de pH inferior a 4 o superior a 8. Actualment, la gran majoria dels materials de membrana utilitzats en el tractament d'aigües industrials són materials compostos, que s'adapten a un ampli rang de valor de pH (el valor de pH es pot controlar en el rang de 3 a 10 en funcionament continu, i el flux de membrana i la velocitat de dessalinització en aquest rang són relativament estables).
Mètode de pretractament de membrana d'osmosi inversa:
La filtració per membrana d'osmosi inversa és diferent de la filtració per filtre de llit filtrant, ja que el llit filtrant és una filtració completa, és a dir, l'aigua crua travessa tota la capa filtrant. La filtració per membrana d'osmosi inversa és un mètode de filtració de flux creuat, és a dir, una part de l'aigua crua passa a través de la membrana en direcció vertical amb la membrana. En aquest moment, les sals i diversos contaminants són interceptats per la membrana i realitzats per la part restant de l'aigua crua que flueix paral·lelament a la superfície de la membrana, però els contaminants no es poden eliminar completament. Amb el pas del temps, els contaminants residuals faran que la contaminació dels elements de la membrana sigui més greu. I com més alts siguin els contaminants de l'aigua crua i la taxa de recuperació, més ràpida serà la contaminació de la membrana.
1. Control d'escala
Quan les sals insolubles de l'aigua crua es concentren contínuament a l'element de membrana i superen el seu límit de solubilitat, precipiten a la superfície de la membrana d'osmosi inversa, cosa que s'anomena "incrustació". Quan es determina la font d'aigua, a mesura que augmenta la taxa de recuperació del sistema d'osmosi inversa, augmenta el risc d'incrustació. Actualment, és habitual augmentar les taxes de reciclatge a causa de l'escassetat d'aigua o dels impactes ambientals de l'abocament d'aigües residuals. En aquest cas, les mesures de control de l'incrustació ben pensades són particularment importants. En el sistema d'osmosi inversa, les sals refractàries comunes són CaCO3, CaSO4 i SiO2, i altres compostos que poden produir incrustacions són CaF2, BaSO4, SrSO4 i Ca3(PO4)2. El mètode comú d'inhibició de l'incrustació és afegir inhibidor d'incrustació. Els inhibidors d'incrustació utilitzats al meu taller són Nalco PC191 i Europa i Amèrica NP200.
2. Control de la contaminació per partícules col·loïdals i sòlides
L'incrustació de col·loides i partícules pot afectar seriosament el rendiment dels elements de la membrana d'osmosi inversa, com ara una reducció significativa de la producció d'aigua dolça, de vegades també redueix la taxa de dessalinització. El símptoma inicial de l'incrustació de col·loides i partícules és l'augment de la diferència de pressió entre l'entrada i la sortida dels components de la membrana d'osmosi inversa.
La manera més comuna de jutjar els col·loides i les partícules d'aigua en els elements de la membrana d'osmosi inversa és mesurar el valor SDI de l'aigua, de vegades anomenat valor F (índex de contaminació), que és un dels indicadors importants per controlar el funcionament del sistema de pretractament d'osmosi inversa.
L'índex de densitat del llim (IDS) és el canvi de la velocitat de filtració de l'aigua per unitat de temps i indica la contaminació de la qualitat de l'aigua. La quantitat de col·loides i partícules a l'aigua afectarà la mida de l'IDS. El valor de l'IDS es pot determinar mitjançant un instrument IDS.
3. Control de la contaminació microbiana de la membrana
Els microorganismes de l'aigua crua inclouen principalment bacteris, algues, fongs, virus i altres organismes superiors. En el procés d'osmosi inversa, els microorganismes i els nutrients dissolts a l'aigua es concentraran i s'enriquiran contínuament a l'element de membrana, que esdevé l'entorn i el procés ideals per a la formació de biofilm. La contaminació biològica dels components de la membrana d'osmosi inversa afectarà seriosament el rendiment del sistema d'osmosi inversa. La diferència de pressió entre l'entrada i la sortida dels components d'osmosi inversa augmenta ràpidament, cosa que provoca una disminució del rendiment d'aigua dels components de la membrana. De vegades, es produeix contaminació biològica al costat de la producció d'aigua, cosa que provoca la contaminació de l'aigua producte. Per exemple, en el manteniment dels dispositius d'osmosi inversa en algunes centrals tèrmiques, es troba molsa verda als elements de la membrana i a les canonades d'aigua dolça, que és una contaminació microbiana típica.
Un cop l'element de membrana està contaminat per microorganismes i produeix biofilm, la neteja de l'element de membrana és molt difícil. A més, els biofilms que no s'eliminen completament provocaran un ràpid creixement de microorganismes de nou. Per tant, el control dels microorganismes també és una de les tasques més importants del pretractament, especialment per als sistemes de pretractament d'osmosi inversa que utilitzen aigua de mar, aigua superficial i aigües residuals com a fonts d'aigua.
Els principals mètodes per prevenir els microorganismes de membrana són: clor, tractament de microfiltració o ultrafiltració, oxidació amb ozó, esterilització ultraviolada, addició de bisulfit de sodi. Els mètodes més utilitzats en el sistema de tractament d'aigua de les centrals tèrmiques són l'esterilització per cloració i la tecnologia de tractament d'aigua per ultrafiltració abans de l'osmosi inversa.
Com a agent esterilitzant, el clor és capaç d'inactivar ràpidament molts microorganismes patògens. L'eficiència del clor depèn de la concentració de clor, el pH de l'aigua i el temps de contacte. En aplicacions d'enginyeria, el clor residual a l'aigua generalment es controla a més de 0,5~1,0 mg, i el temps de reacció es controla a 20~30 min. La dosi de clor s'ha de determinar mitjançant depuració, ja que la matèria orgànica de l'aigua també consumirà clor. El clor s'utilitza per a l'esterilització i el millor valor de pH pràctic és de 4~6.
L'ús de la cloració en sistemes d'aigua de mar és diferent del de l'aigua salobre. Normalment hi ha uns 65 mg de brom a l'aigua de mar. Quan l'aigua de mar es tracta químicament amb hidrogen, primer reacciona amb l'àcid hipoclorós per formar àcid hipobromós, de manera que el seu efecte bactericida és l'àcid hipohumit en lloc de l'àcid hipoclorós, i l'àcid hipobromós no es descompon a un valor de pH més alt. Per tant, l'efecte de la cloració és millor que en aigua salobre.
Com que l'element de membrana de material compost té certs requisits sobre el clor residual a l'aigua, cal dur a terme un tractament de reducció de la descloració després de l'esterilització amb clor.
4. Control de la contaminació orgànica
L'adsorció de matèria orgànica a la superfície de la membrana provocarà la disminució del flux de membrana i, en casos greus, provocarà una pèrdua irreversible del flux de membrana i afectarà la vida útil de la membrana.
Per a l'aigua superficial, la major part de l'aigua és de productes naturals, mitjançant la clarificació per coagulació, la filtració per coagulació de corrent continu i el procés de tractament combinat de filtració amb carbó activat, es pot reduir considerablement la matèria orgànica de l'aigua, per satisfer els requisits de l'aigua d'osmosi inversa.
5. Control de polarització de la concentració
En el procés d'osmosi inversa, de vegades hi ha un gradient de concentració elevat entre l'aigua concentrada a la superfície de la membrana i l'aigua influent, que s'anomena polarització de concentració. Quan es produeix aquest fenomen, es formarà una capa de concentració relativament alta i relativament estable, l'anomenada "capa crítica", a la superfície de la membrana, cosa que dificulta la implementació efectiva del procés d'osmosi inversa. Això es deu al fet que la polarització de concentració augmentarà la pressió permeable a la solució a la superfície de la membrana i es reduirà la força motriu del procés d'osmosi inversa, cosa que provocarà una reducció del rendiment d'aigua i de la taxa de dessalinització. Quan la polarització de concentració és greu, algunes sals lleugerament dissoltes precipitaran i s'incrustaran a la superfície de la membrana. Per evitar la polarització de concentració, el mètode eficaç és fer que el flux d'aigua concentrada mantingui sempre un estat turbulent, és a dir, augmentant el cabal d'entrada per augmentar el cabal d'aigua concentrada, de manera que la concentració de sal microdissolta a la superfície de la membrana es redueixi al valor més baix; A més, després d'apagar el dispositiu de tractament d'aigua per osmosi inversa, l'aigua concentrada del costat de l'aigua concentrada substituïda s'ha de rentar a temps.
descripció2