- Tratamento de gases residuais
- Tratamento de lodos
- Tratamento de augas
- Caixa de purificación de auga portátil tipo - Sistema RO
- Sistema de ósmose inversa de aceiro inoxidable
- Sistemas de tratamento de auga en contedores
- Sistema de desalinización de auga de mar
- Sistemas de tratamento de auga UF
- Sistemas de tratamento de auga NF
- Sistemas de tratamento de auga EDI etc.
- Liña de recheo de auga para botellas/baldes/bolsas
- Sistema de tratamento de augas residuais MBR
- Tratamento integral da auga
0102030405
Sistema de osmose inversa industrial
Introdución ao proxecto
Principio do sistema de osmose inversa
A unha determinada temperatura, utilízase unha membrana semipermeable para separar a auga doce da salina. A auga doce móvese cara á salina a través da membrana semipermeable. A medida que o nivel de líquido no lado salino do ventrículo dereito aumenta, xérase unha certa presión para evitar que a auga doce do ventrículo esquerdo se mova cara ao lado salino, e finalmente alcánzase o equilibrio. A presión de equilibrio neste momento chámase presión osmótica da solución, e este fenómeno chámase osmose. Se se aplica unha presión externa que supera a presión osmótica ao lado salino do ventrículo dereito, a auga da solución salina do ventrículo dereito moverase cara á auga doce do ventrículo esquerdo a través da membrana semipermeable, de xeito que a auga doce se poida separar da auga salgada. Este fenómeno é o contrario do fenómeno de permeabilidade, chamado fenómeno de permeabilidade inversa.
Polo tanto, a base do sistema de desalinización por osmose inversa é
(1) A permeabilidade selectiva da membrana semipermeable, é dicir, deixa pasar selectivamente a auga pero non o sal;
(2) A presión externa da cámara salina é maior que a presión osmótica da cámara salina e da cámara de auga doce, o que proporciona a forza motriz para que a auga se mova da cámara salina á cámara de auga doce. As presións osmóticas típicas para algunhas solucións móstranse na táboa seguinte.
A membrana semipermeable mencionada anteriormente, que se emprega para separar a auga doce da auga salgada, chámase membrana de osmose inversa. A membrana de osmose inversa está feita principalmente de materiais poliméricos. Na actualidade, a membrana de osmose inversa que se emprega nas centrais térmicas está feita principalmente de materiais compostos de poliamida aromática.
A tecnoloxía de osmose inversa (RO) é unha tecnoloxía de separación e filtración por membrana que funciona mediante unha diferenza de presión. O seu tamaño de poro é tan pequeno como un nanómetro (1 nanómetro = 10⁻⁹ metros). Baixo unha certa presión, as moléculas de H20 poden atravesar a membrana de RO, pero os sales inorgánicos, os ións de metais pesados, a materia orgánica, os coloides, as bacterias, os virus e outras impurezas da auga de orixe non poden atravesala, polo que se pode distinguir estritamente a auga pura que pode pasar e a auga concentrada que non pode.
En aplicacións industriais, as plantas de osmose inversa empregan equipos especializados para facilitar o proceso de osmose inversa. Os sistemas industriais de osmose inversa están deseñados para tratar grandes volumes de auga e utilízanse en diversas industrias, incluíndo a agricultura, a industria farmacéutica e a manufactura. O equipo utilizado nestes sistemas está deseñado especificamente para garantir que o proceso de osmose inversa sexa eficiente e eficaz na produción de auga doce a partir de fontes de auga salgada.
O proceso de osmose inversa é unha tecnoloxía importante para a desalinización da auga do mar, que pode proporcionar auga doce a zonas onde a auga é escasa ou onde as fontes de auga tradicionais están contaminadas. A medida que avanzan os equipos e a tecnoloxía de osmose inversa, o proceso segue a ser unha solución clave para a escaseza de auga e os problemas de calidade en todo o mundo.
As principais características da membrana de osmose inversa:
Direccionalidade e características de separación da separación por membrana
A membrana de osmose inversa práctica é unha membrana asimétrica, con capas superficiais e capas de soporte, que teñen unha dirección e selectividade obvias. A chamada directividade consiste en colocar a superficie da membrana en salmoira a alta presión para a desalación; a presión aumenta a permeabilidade á auga da membrana e a velocidade de desalación tamén aumenta. Cando a capa de soporte da membrana se coloca en salmoira a alta presión, a velocidade de desalinización é case nula co aumento da presión, pero a permeabilidade á auga aumenta considerablemente. Debido a esta direccionalidade, non se pode usar en sentido inverso cando se aplica.
As características de separación da osmose inversa para ións e materia orgánica na auga non son as mesmas, o que se pode resumir do seguinte xeito:
(1) A materia orgánica é máis doada de separar que a inorgánica
(2) Os electrólitos son máis fáciles de separar que os non electrólitos. Os electrólitos con cargas altas son máis fáciles de separar e as súas taxas de eliminación adoitan ser da seguinte orde. Fe3+> Ca2+> Na+> PO43 -> SO42 -> C | - para o electrólito, canto máis grande sexa a molécula, máis fácil será de eliminar.
(3) A velocidade de eliminación de ións inorgánicos está relacionada co hidrato e o raio dos ións hidratados no estado de hidratación iónica. Canto maior sexa o raio do ión hidratado, máis doado será eliminalo. A orde da velocidade de eliminación é a seguinte:
Mg2+, Ca2+> Li+ > Na+ > K+; F-> C|-> Br-> NO3-
(4) Regras de separación da materia orgánica polar:
Aldehído > Alcohol > Amina > Ácido, amina terciaria > Amina secundaria > Amina primaria, ácido cítrico > Ácido tartárico > Ácido málico > Ácido láctico > Ácido acético
Os recentes avances no tratamento de gases residuais representan un progreso significativo para abordar os desafíos ambientais, ao tempo que ofrecen oportunidades para que as empresas prosperen dun xeito sostible e respectuoso co medio ambiente. Esta solución innovadora está destinada a ter un impacto positivo nos campos do tratamento de gases residuais e a protección ambiental coa súa promesa de alta eficiencia, baixos custos operativos e cero contaminación secundaria.
(5) Parella de isómeros: tert- > Diferente (iso-) > Zhong (sec-) > Orixinal (pri-)
(6) O rendemento de separación de sales de sodio da materia orgánica é bo, mentres que os organismos fenólicos e da fila fenólica mostran unha separación negativa. Cando as solucións acuosas de solutos orgánicos polares ou non polares, disociados ou non disociados, se separan mediante membrana, as forzas de interacción entre o soluto, o solvente e a membrana determinan a permeabilidade selectiva da membrana. Estes efectos inclúen a forza electrostática, a forza de unión por enlaces de hidróxeno, a hidrofobicidade e a transferencia de electróns.
(7) En xeral, os solutos teñen pouca influencia nas propiedades físicas ou nas propiedades de transferencia da membrana. Só o fenol ou algúns compostos orgánicos de baixo peso molecular farán que o acetato de celulosa se expanda en solución acuosa. A presenza destes compoñentes xeralmente fará que o fluxo de auga da membrana diminúa, ás veces moito.
(8) O efecto de eliminación de nitratos, percloratos, cianuros e tiocianatos non é tan bo como o do cloruro, e o efecto de eliminación da sal de amonio non é tan bo como o da sal de sodio.
(9) A maioría dos compoñentes cunha masa molecular relativa superior a 150, sexan electrolitos ou non, pódense eliminar ben.
Ademais, a membrana de osmose inversa para a orde de separación de hidrocarburos aromáticos, cicloalcanos, alcanos e cloruro de sodio é diferente.
(2) Bomba de alta presión
No funcionamento da membrana de osmose inversa, a auga debe ser enviada á presión especificada mediante unha bomba de alta presión para completar o proceso de desalación. Na actualidade, as bombas de alta presión empregadas nas centrais térmicas teñen formas centrífugas, de pistón e de parafuso, entre as cales a bomba centrífuga multietapa é a máis empregada. Pode alcanzar máis do 90 % e aforrar consumo de enerxía. Este tipo de bomba caracterízase por unha alta eficiencia.
(3) Ontoloxía da osmose inversa
O corpo de osmose inversa é unha unidade combinada de tratamento de auga que combina e conecta os compoñentes da membrana de osmose inversa con tubaxes nunha determinada disposición. Unha única membrana de osmose inversa chámase elemento de membrana. Un número sensor de compoñentes da membrana de osmose inversa conéctanse en serie segundo certos requisitos técnicos e móntanse cunha única carcasa de membrana de osmose inversa para formar un compoñente de membrana.
1. Elemento de membrana
Elemento de membrana de osmose inversa Unidade básica feita de membrana de osmose inversa e material de soporte con función de uso industrial. Na actualidade, os elementos de membrana en serpentín úsanse principalmente en centrais térmicas.
Na actualidade, varios fabricantes de membranas producen unha variedade de compoñentes de membrana para diferentes usuarios da industria. Os elementos de membrana aplicados nas centrais térmicas pódense dividir aproximadamente en: elementos de membrana de osmose inversa para desalinización de auga de mar a alta presión; elementos de membrana inversa para desalación de auga salobre a baixa e ultrabaxa presión; elemento de membrana antiincrustante.
Os requisitos básicos para os elementos de membrana son:
A. Densidade de empaquetamento da película o máis alta posible.
B. Non é doado polarizar por concentración
C. Forte capacidade anticontaminación
D. É conveniente limpar e substituír a membrana
E. O prezo é barato
2. Cuberta de membrana
O recipiente a presión empregado para cargar o elemento da membrana de osmose inversa no dispositivo de corpo de osmose inversa chámase carcasa da membrana, tamén coñecida como "recipiente a presión". A unidade de fabricación é Haide Energy, cada recipiente a presión ten uns 7 metros de longo.
A carcasa da película xeralmente está feita de tea de plástico reforzada con fibra de vidro epoxi, e o pincel exterior é pintura epoxi. Tamén hai algúns fabricantes de produtos para carcasas de película de aceiro inoxidable. Debido á forte resistencia á corrosión do FRP, a maioría das centrais térmicas escollen a carcasa de película de FRP. O material do recipiente a presión é FRP.
Factores que afectan o rendemento do sistema de tratamento de auga por osmose inversa:
Para condicións específicas do sistema, o fluxo de auga e a taxa de desalgación son as características da membrana de osmose inversa, e hai moitos factores que afectan o fluxo de auga e a taxa de desalgación do corpo de osmose inversa, incluíndo principalmente a presión, a temperatura, a taxa de recuperación, a salinidade do afluente e o valor do pH.
(1) Efecto da presión
A presión de entrada da membrana de osmose inversa afecta directamente o fluxo da membrana e a taxa de desalinización da membrana de osmose inversa. O aumento do fluxo da membrana ten unha relación lineal coa presión de entrada da osmose inversa. A taxa de desalinización ten unha relación lineal coa presión do influente, pero cando a presión alcanza un certo valor, a curva de cambio da taxa de desalinización tende a ser plana e a taxa de desalinización deixa de aumentar.
(2) Efecto da temperatura
A taxa de desalación diminúe co aumento da temperatura de entrada da osmose inversa. Non obstante, o fluxo de produción de auga aumenta case linealmente. A razón principal é que cando a temperatura aumenta, a viscosidade das moléculas de auga diminúe e a capacidade de difusión é forte, polo que o fluxo de auga aumenta. Co aumento da temperatura, a velocidade de sal que pasa a través da membrana de osmose inversa acelérase, polo que a taxa de desalinización redúcese. A temperatura da auga bruta é un índice de referencia importante para o deseño do sistema de osmose inversa. Por exemplo, cando unha central eléctrica está a ser sometida a unha transformación técnica da enxeñaría de osmose inversa, a temperatura da auga bruta no deseño calcúlase segundo 25 ℃, e a presión de entrada calculada é de 1,6 MPa. Non obstante, a temperatura da auga no funcionamento real do sistema é de só 8 ℃, e a presión de entrada debe aumentarse a 2,0 MPa para garantir o fluxo de deseño de auga doce. Como resultado, aumenta o consumo de enerxía do funcionamento do sistema, acurta a vida útil do anel de selado interno do compoñente da membrana do dispositivo de osmose inversa e aumenta a cantidade de mantemento do equipo.
(3) Efecto do contido de sal
A concentración de sal na auga é un índice importante que afecta á presión osmótica da membrana, e a presión osmótica da membrana aumenta co aumento do contido de sal. Se a presión de entrada da osmose inversa permanece inalterada, o contido de sal da auga de entrada aumenta. Debido a que o aumento da presión osmótica compensa parte da forza de entrada, o fluxo diminúe e a taxa de desalinización tamén diminúe.
(4) A influencia da taxa de recuperación
O aumento na taxa de recuperación do sistema de osmose inversa levará a un maior contido de sal na auga de entrada do elemento de membrana ao longo da dirección do fluxo, o que resultará nun aumento da presión osmótica. Isto compensará o efecto impulsor da presión da auga de entrada da osmose inversa, reducindo así o fluxo de produción de auga. O aumento do contido de sal na auga de entrada do elemento de membrana leva ao aumento do contido de sal na auga doce, reducindo así a taxa de desalinización. No deseño do sistema, a taxa máxima de recuperación do sistema de osmose inversa non depende da limitación da presión osmótica, senón que a miúdo depende da composición e do contido de sal na auga bruta, porque coa mellora da taxa de recuperación, os sales microsolubles como o carbonato de calcio, o sulfato de calcio e o silicio incrustaranse no proceso de concentración.
(5) A influencia do valor do pH
O rango de pH aplicable aos diferentes tipos de elementos de membrana varía moito. Por exemplo, o fluxo de auga e a taxa de desalinización da membrana de acetato tenden a ser estables no rango de valores de pH de 4 a 8 e vense moi afectados no rango de valores de pH inferiores a 4 ou superiores a 8. Na actualidade, a gran maioría dos materiais de membrana empregados no tratamento industrial de augas son materiais compostos, que se adaptan a un amplo rango de valores de pH (o valor de pH pódese controlar no rango de 3 a 10 en funcionamento continuo e o fluxo de membrana e a taxa de desalinización neste rango son relativamente estables).
Método de pretratamento da membrana de osmose inversa:
A filtración por membrana de osmose inversa é diferente da filtración por leito filtrante, xa que o leito filtrante é unha filtración completa, é dicir, a auga bruta atravesa toda a capa filtrante. A filtración por membrana de osmose inversa é un método de filtración de fluxo cruzado, é dicir, unha parte da auga bruta pasa a través da membrana en dirección vertical xunto coa membrana. Neste momento, os sales e diversos contaminantes son interceptados pola membrana e levado a cabo pola parte restante da auga bruta que flúe paralelamente á superficie da membrana, pero os contaminantes non se poden eliminar por completo. Co paso do tempo, os contaminantes residuais farán que a contaminación dos elementos da membrana sexa máis grave. E canto maiores sexan os contaminantes da auga bruta e a taxa de recuperación, máis rápida será a contaminación da membrana.
1. Control de escala
Cando os sales insolubles na auga bruta se concentran continuamente no elemento da membrana e superan o seu límite de solubilidade, precipitarán na superficie da membrana de osmose inversa, o que se denomina "incrustación". Cando se determina a fonte de auga, a medida que aumenta a taxa de recuperación do sistema de osmose inversa, aumenta o risco de incrustación. Na actualidade, é habitual aumentar as taxas de reciclaxe debido á escaseza de auga ou aos impactos ambientais da descarga de augas residuais. Neste caso, as medidas de control da incrustación ben pensadas son particularmente importantes. No sistema de osmose inversa, os sales refractarios comúns son CaCO3, CaSO4 e SiO2, e outros compostos que poden producir incrustacións son CaF2, BaSO4, SrSO4 e Ca3(PO4)2. O método común de inhibición da incrustación é engadir inhibidor de incrustación. Os inhibidores de incrustación empregados no meu taller son Nalco PC191 e Europe and America NP200.
2. Control da contaminación por partículas coloidais e sólidas
A incrustación por coloides e partículas pode afectar seriamente o rendemento dos elementos da membrana de osmose inversa, como unha redución significativa na produción de auga doce, ás veces tamén reduce a taxa de desalinización. O síntoma inicial da incrustación por coloides e partículas é o aumento da diferenza de presión entre a entrada e a saída dos compoñentes da membrana de osmose inversa.
A forma máis común de avaliar os coloides e as partículas da auga nos elementos da membrana de osmose inversa é medir o valor SDI da auga, ás veces chamado valor F (índice de contaminación), que é un dos indicadores importantes para monitorizar o funcionamento do sistema de pretratamento de osmose inversa.
O índice de densidade do limo (IDS) é o cambio na velocidade de filtración da auga por unidade de tempo e indica a contaminación da calidade da auga. A cantidade de coloides e partículas na auga afectará o tamaño do IDS. O valor do IDS pódese determinar cun instrumento IDS.
3. Control da contaminación microbiana da membrana
Os microorganismos da auga bruta inclúen principalmente bacterias, algas, fungos, virus e outros organismos superiores. No proceso de osmose inversa, os microorganismos e os nutrientes disoltos na auga concentraranse e enriqueceranse continuamente no elemento da membrana, o que se converte no ambiente e proceso ideais para a formación de biopelículas. A contaminación biolóxica dos compoñentes da membrana de osmose inversa afectará seriamente o rendemento do sistema de osmose inversa. A diferenza de presión entre a entrada e a saída dos compoñentes da osmose inversa aumenta rapidamente, o que resulta nunha diminución do rendemento de auga dos compoñentes da membrana. Ás veces, prodúcese contaminación biolóxica no lado da produción de auga, o que resulta na contaminación da auga produtora. Por exemplo, no mantemento de dispositivos de osmose inversa nalgunhas centrais térmicas, atópase musgo verde nos elementos da membrana e nas tubaxes de auga doce, o que constitúe unha contaminación microbiana típica.
Unha vez que o elemento da membrana está contaminado por microorganismos e produce biopelícula, a súa limpeza é moi difícil. Ademais, as biopelículas que non se eliminan por completo provocarán un rápido crecemento de microorganismos de novo. Polo tanto, o control dos microorganismos é tamén unha das tarefas máis importantes do pretratamento, especialmente para os sistemas de pretratamento por osmose inversa que empregan auga de mar, auga superficial e augas residuais como fontes de auga.
Os principais métodos para previr os microorganismos da membrana son: cloro, tratamento por microfiltración ou ultrafiltración, oxidación por ozono, esterilización ultravioleta e adición de bisulfito de sodio. Os métodos máis empregados nos sistemas de tratamento de auga das centrais térmicas son a esterilización por cloración e a tecnoloxía de tratamento de auga por ultrafiltración antes da osmose inversa.
Como axente esterilizante, o cloro é capaz de inactivar rapidamente moitos microorganismos patóxenos. A eficiencia do cloro depende da concentración de cloro, do pH da auga e do tempo de contacto. Nas aplicacións de enxeñaría, o cloro residual na auga xeralmente contrólase a máis de 0,5~1,0 mg, e o tempo de reacción contrólase a 20~30 minutos. A dosificación de cloro debe determinarse mediante depuración, porque a materia orgánica na auga tamén consumirá cloro. O cloro úsase para a esterilización, e o mellor valor de pH práctico é de 4~6.
O uso da cloración en sistemas de auga de mar é diferente do da auga salobre. Normalmente hai uns 65 mg de bromo na auga de mar. Cando a auga de mar se trata quimicamente con hidróxeno, primeiro reacciona co ácido hipocloroso para formar ácido hipobromoso, de xeito que o seu efecto bactericida é ácido hipohúmido en lugar de ácido hipocloroso, e o ácido hipobromoso non se descompón a un valor de pH máis alto. Polo tanto, o efecto da cloración é mellor que na auga salobre.
Debido a que o elemento de membrana de material composto ten certos requisitos sobre o cloro residual na auga, é necesario levar a cabo un tratamento de redución da descloración despois da esterilización con cloro.
4. Control da contaminación orgánica
A adsorción de materia orgánica na superficie da membrana provocará a diminución do fluxo da membrana e, en casos graves, causará unha perda irreversible do fluxo da membrana e afectará a vida útil práctica da membrana.
Para as augas superficiais, a maior parte da auga son produtos naturais. Mediante a clarificación por coagulación, a filtración por coagulación DC e o proceso de tratamento combinado de filtración por carbón activado, pódese reducir en gran medida a materia orgánica da auga para cumprir cos requisitos da auga de osmose inversa.
5. Control da polarización da concentración
No proceso de osmose inversa, ás veces hai un gradiente de concentración elevado entre a auga concentrada na superficie da membrana e a auga influente, o que se denomina polarización de concentración. Cando se produce este fenómeno, fórmase unha capa de concentración relativamente alta e relativamente estable, a chamada "capa crítica", na superficie da membrana, o que dificulta a implementación eficaz do proceso de osmose inversa. Isto débese a que a polarización de concentración aumentará a presión permeable da solución na superficie da membrana e a forza motriz do proceso de osmose inversa reducirase, o que resultará na redución do rendemento da auga e da taxa de desalinización. Cando a polarización de concentración é grave, algúns sales lixeiramente disoltos precipitarán e incrustaranse na superficie da membrana. Para evitar a polarización de concentración, o método eficaz é facer que o fluxo de auga concentrada manteña sempre un estado turbulento, é dicir, aumentando o caudal de entrada para aumentar o caudal de auga concentrada, de xeito que a concentración de sal microdisolto na superficie da membrana se reduza ao valor máis baixo; Ademais, despois de apagar o dispositivo de tratamento de auga por osmose inversa, a auga concentrada do lado da auga concentrada substituída debe lavarse a tempo.
descrición2